DE102014009439B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung von tomografischen Daten - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes (30) gewonnenen Daten (3) hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens-einem Bereich der Lunge und des Herzens mit den Schritten:- Bereitstellung einer Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen über einen innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlauf von wenigstens einem Ort,- Ermittlung und Bereitstellung von Phaseninformationen (601) aus den herz- und perfusionsspezifischen Signalen (501) (CPRS) in Bezug auf mindestens eine Vergleichsgröße,- Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge (503) (sCPRS) als für den Betrachtungszeitraum charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe aus der Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen (601), wobei die Phasenlagen der Signale einzelner Orte zueinander und im Betrachtungszeitraum aneinander zeitlich angeglichen sind oder miteinander synchronisiert sind,- Verarbeitung der Datenmenge (501) (CPRS) an Signalen hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen (601) zu einer Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge (503, 506, 507, 508, 509, 510) wenigstens einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe,- Erzeugung und Bereitstellung eines Ausgabesignals zu einer Ortsspezifischen Darstellung der Datenmenge (503, 506, 507, 508, 509, 510) der für den Betrachtungszeitraum charakteristischen wenigstens einen orts- und perfusionsspezifischen Größe.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion (Durchblutung) und einer Ventilation (Belüftung) der Lunge oder Bereichen der Lunge, sowie zur Durchblutung des Herzens.
  • Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Elektro-Impedanz-Tomographie (EIT) bekannt. Diese Vorrichtungen sind dazu ausgestaltet und vorgesehen, aus mit Hilfe von Elektro-Impedanz-Messungen gewonnenen Signalen und daraus gewonnenen Daten und Datenströmen ein Bild, mehrere Bilder oder eine kontinuierliche Bildfolge zu erzeugen. Diese Bilder oder Bildfolgen zeigen Unterschiede in der Leitfähigkeit verschiedener Körpergewebe, Knochen, Haut und Körperflüssigkeiten (Blut, Lymphflüssigkeit, Gehirnflüssigkeit) und Organe (Lunge, Herz) auf, die zu einer Diagnose von Krankheiten, Krankheitsbildern dienlich sind.
  • So beschreibt die US 6,236,886 einen elektrischen Impedanz-Tomographen mit einer Anordnung mehrerer Elektroden, Stromeinspeisung an mindestens zwei Elektroden und ein Verfahren mit einem Algorithmus zur Bildrekonstruktion zur Ermittlung der Verteilung von Leitfähigkeiten eines Körpers, wie Knochen, Haut und Blutgefäße in einer prinzipiellen Ausgestaltung mit Komponenten zur Signalerfassung (Elektroden), Signalverarbeitung (Verstärker, A/D-Wandler), Stromeinspeisung (Generator, Spannungs-Strom-Wandler, Strombegrenzung) Komponenten zu Steuerung (µC). Der elektrische Impedanz-Tomograph ermöglicht eine Visualisierung von Leitfähigkeitsänderungen innerhalb eines Herzschlags und die Überwachung der Blutströme im Herz und in den Gefäßen, sowie Zeit-Abhängigkeiten in der Durchblutung von Herzbereichen in Form eines Impedanz-Kardiogramms mit zusätzlichen Information zur Herzfunktion. Mit Hilfe dieser Visualisierung sind weitere Anwendungsmöglichkeiten zur Erkennung innerer Blutungen, äußerer Entzündungen, Untersuchungen an Verdauungsorganen, Tumorüberwachung, Brustdrüsenentzündungen und verschiedenen Erkrankungsformen der Lunge möglich. Weiterhin ist eine Überwachung von Temperaturveränderungen innerer Organe möglich.
  • In der US 5,807,251 wird ausgeführt, dass es bei der klinischen Anwendung der EIT bekannt ist, einen Satz von Elektroden bereitzustellen, welche unter einem bestimmten Abstand voneinander beispielsweise um den Brustkorb eines Patienten in elektrischem Kontakt mit der Haut angeordnet werden, und ein elektrisches Strom- oder Spannungs-Eingangssignal jeweils abwechselnd zwischen verschiedenen oder allen der möglichen Paare von Elektroden zueinander benachbart angeordneter Elektroden anzulegen. Während das Eingangssignal an eines der Paare zueinander benachbart angeordneter Elektroden angelegt wird, werden die Ströme oder Spannungen zwischen jedem zueinander benachbarten Paar der übrigen Elektroden gemessen und die erhaltenen Messdaten auf bekannte Weise verarbeitet, um eine Darstellung der Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstands über einen Querschnitt des Patienten, um den der Elektrodenring angeordnet ist, zu erhalten und auf einem Bildschirm anzuzeigen.
  • Aus der US 5,272,624 ist bekannt, ein medizinisches elektrisches Impedanzabbildungsverfahren unter Verwendung von festgelegten Strommustern zu verwenden, welche in die Einspeiseelektroden eingespeist werden.
  • Die US 5,184,624 zeigt eine Anordnung einer Vielzahl von Elektroden zu einer Elektroimpedanzmessung an einem Körper, mit Einspeisung von elektrischem Strom über ein Elektrodenpaar in den Körper und die Erfassung von Spannungspotentialen am Körper über die übrigen Elektrodenpaare. Dabei werden in der Art und Weise eines Umlaufs um den Körper nacheinander jeweils zwei Elektroden aus der Vielzahl von Elektroden zum einspeisenden Elektrodenpaar ausgewählt und eine Mehrzahl der übrigen Elektroden als Elektrodenpaare zur Erfassung der Spannungspotentiale verwendet.
  • In der US 4,486,835 ist eine Vorrichtung zur Elektro-Impedanz-Tomographie beschrieben, mit der an einem Körper die Einspeisung elektrischer Signale an ausgewählten ersten Elektrodenpaaren und die Erfassung elektrischer Signale an ausgewählten zweiten Elektrodenpaaren mit einer vorgegebenen Sequenz mittels einer Multiplexing- Vorrichtung durchgeführt wird und an eine an die Multiplexing-Vorrichtung gekoppelte Berechnungs-Vorrichtung zur Ermittlung elektrischer Eigenschaften einer Vielzahl örtlicher Regionen des Körpers weitergegeben wird. Dabei sind diese örtlichen Regionen in eine 3-dimensionalen bildgebenden Gitterstruktur in den Körper eingeordnet und in einem iterativen Prozess die elektrische Leitfähigkeit an der Vielzahl örtlicher Regionen fortlaufend aktualisiert.
  • Die US 5,311,878 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung der Elektro-Impedanz-Tomografie zur Echtzeit-Bildgebung. Es werden Elektro-Impedanz-Messsignale von zwei ausgewählten benachbarten Elektroden von um einen Thorax herum angeordneten Elektroden bei gleichzeitiger Einspeisung eines Einspeisestroms in ausgewählte Elektroden einer digitalen Signalverarbeitung zugeführt und mittels einer computerbasierten Rekonstruktion Echtzeit-Bilder erzeugt.
  • Neben Vorrichtungen zur elektrischen Impedanztomographie (EIT) sind weitere zur Bildgebung geeignete Medizingeräte, wie beispielsweise verschiedenste radiologische Geräte, wie Röntgengeräte (X-Ray), Computer-Tomographen (CT), Nuclear-Magnet-Resonanzgeräte (NMR), Kernspin- oder Magnet-Resonanz-Tomographen (MRT, MRI), sowie auch sonografische Geräte zur kardiologischen, angiologischen, wie auch pränatalen oder neonatalen Bildgebung, die eine Echtzeit-Bildgebung und eine Bereitstellung von Signalen oder Bilddaten ermöglichen, im Bereich des Gesundheitswesens in Verwendung.
  • Die US 3,310,049 A beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung des Herzvolumens mittels Ultraschall.
  • Aus der US 5,052,395 A ist ein Ultraschall-Puls-Dopplergerät zur sonographischen Ermittlung der Leistungsfähigkeit des Herzens (Cardiac-Output) bekannt.
  • So ist aus der US 4,075,482 A ein auf Gamma-Strahlung basierendes Röntgen-Tomographie-System bekannt.
  • Die US 4,806,867 A zeigt ein Magnet-Resonanz-Bildgebungssystem.
  • In der US 4,149,081 A ist ein Gerät zur verbesserten Bild-Rekonstruktion von Computer Tomogrammen beschrieben.
  • Die WO 00/ 18 299 A1 beschreibt ein Verfahren zur Messung der Durchblutung der Lunge mittels eines Durchleuchtungs- Röntgengerätes. Dabei liegt dem Messverfahren zu einer Erzeugung einer sogenannten Posterior/ Anterior-Projektion (PA- Projektion) die unterschiedliche Durchlässigkeit des Lungengewebes für die Röntgenstrahlung, je nach Gehalt an Blut zu Grunde.
  • Bei einer radiologisch-kardiologischen Untersuchung mittels derartiger Computer-Tomographen (CT) nach dem Stand der Technik wird in üblicher Weise ein Kontrastmittel verwendet, welches über einen Zugang invasiv in den Patienten eingeleitet wird. Ein solches Kontrastmittel, insbesondere, wenn ein radioaktives Isotop dabei Verwendung findet, stellt eine außerordentliche physische Belastung für den Organismus dar und macht damit eine kontinuierliche bildgebende Überwachung von Vitalfunktionen von Herz und Lunge unmöglich. Zur Generierung auswertbarer Bilder hinsichtlich des Zustandes der Koronargefäße des Herzens ist es weiterhin erforderlich, die tomographischen Aufnahmen in Ruhephasen des Herzens vorzunehmen oder mittels Nachbearbeitung der tomografischen Aufnahmen die entsprechenden nutzbaren Daten zu ermitteln. Die tomografischen Aufnahmen werden dabei in Verbindung mit einem Elektro-Kardiogramm (EKG) mittels zweier bewährter Methoden, der sogenannten „Prospektiven EKG-Triggerung“ oder dem sogenannten „EKG-Gating“ kombiniert. Beim „Prospektiven EKG-Triggerung“ werden die Ruhephasen des Herzens mittels EKG ermittelt und mit den tomographischen Aufnahmen synchronisiert, bei denen der Patient per Tischvorschub dann Schicht-für-Schicht durchleuchtet wird. Es findet damit keine Echtzeit-Gesamtaufnahme des Herzens zum gleichen Zeitpunkt statt, sondern die einzelnen Schicht-für-Schicht gewonnen Informationen werden nachträglich zusammengesetzt. Beim „EKG-Gating“ wird in einem sogenannten „Spiral-CT“, bei dem die Drehung der Röhre und der Tischvorschub gleichzeitig erfolgen, eine tomografische Echtzeit-Aufnahme des gesamten Herzens und gleichzeitig eine kontinuierliche Erfassung von EKG-Signalen vorgenommen. Die tomografischen Aufnahmen werden im Anschluss an die Untersuchung unter Einbeziehung der EKG-Signale mittels des „EKG-Gating“ bearbeitet und damit auswertbare Bilder erzeugt. Nachteilig ist bei beiden Methoden, dass der Computer-Tomograph (CT) zur Synchronisation ein EKG-Signal als externes Signal zusätzlich benötigt, weiterhin ist speziell beim „EKG-Gating“ nachteilig, dass der Patient während der tomografischen Untersuchung mittels Spiral-CT nicht atmen darf und dass die Nachbearbeitung der erfassten Daten sehr zeitintensiv ist und das Ergebnis damit nicht während der Untersuchung selbst, sondern nur zeitversetzt vorliegt. Auch bei der Verwendung von Magnet- Resonanz-Tomographen (MRT) sind sowohl eine Synchronisation mit einem Elektro-Kardiogramm (EKG) zur Kombination von Daten aus mehreren Herzzyklen zu vollständigen Bildern, als auch eine Verwendung von Kontrastmitteln üblich, um die Auflösung und den Kontrast der tomografischen Aufnahmen zu verbessern. Diese beispielhaften Ausführungen zur Bildgebung mittels MRT oder CT im kardiologischen Umfeld sind auf die Bildgebung (Angiologie/Angiographie) der Lunge mittels MRT, CT im prinzipiellen Sinne übertragbar.
  • Weiterhin zeigen diese beispielhaften Ausführungen deutlich, dass Vorrichtungen zur elektrischen Elektro-Impedanztomographie (EIT) im Vergleich zu Magnet-Resonanz-Tomographen (MRT) und auch Computer-Tomographen (CT) deutliche Vorteile aufweisen und zwar im Wesentlichen hinsichtlich folgender Aspekte:
    • • EIT weist eine Echtzeit- Funktionalität auf
    • • EIT benötigt keine Kopplung an EKG
    • • EIT benötigt kein Kontrastmittel
  • Hinsichtlich sonographischer Geräte zur kardiologischen, angiologischen, pränatalen oder neonatalen Bildgebung ist anzumerken, dass diese in der Anwendung auf temporäre Untersuchungen beschränkt sind, da der Schallkopf in Verbindung mit dem Kontaktgel vom Anwender geführt und die Ausrichtung des Schallkopfes, wie auch die Funktion des Kontaktgels vom Anwender visuell fortwährend während der Untersuchung beobachtet werden muss. Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:
    • • EIT benötigt kein Kontaktgel
    • • EIT benötigt keine fortwährende Funktionsüberwachung durch den Anwender
  • Die Elektro-Impedanztomographie (EIT) ist also, im Unterschied zu den genannten weiteren zur Bildgebung geeigneten Medizingeräten (Röntgengeräte, Computer-Tomographen, Magnet-Resonanz-Tomographen, sonographischen Geräten), zu einer kontinuierlichen und dauerhaften und Bildgebung, insbesondere von Lunge wie auch von Lunge und Herz geeignet, ohne eine nennenswerte physische Belastung oder Unbequemlichkeit für den Patienten zu bedingen.
  • Die EP 1 292 224 B2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Darstellung von Daten, welche mittels der Elektrischen Impedanztomographie gewonnen wurden. Es sind verschiedene spezielle Modi zur Auswertung beschrieben, anhand derer eine Analyse des Zustandes einer Lunge eines Patienten vorgesehen ist. So ist ein Relativmodus vorgesehen, der regionale Veränderungen einer zweidimensionalen Verteilung der Ventilation für einen zurückliegenden Zeitraum verarbeitet. Es ist weiterhin ein Perfusionsmodus vorgesehen, der eine zweidimensionale Verteilung der Lungenperfusion in einem zurückliegenden Zeitraum eines Herzzyklus verarbeitet. Weiterhin ist ein Phasenverschiebungsmodus vorgesehen, der eine Dynamik der Ventilation verarbeitet. Weitere in dieser EP 1 292 224 B2 beschriebene Modi sind Absolutmodus, Zeitkonstantmodus und ein regionaler Spirometriemodus. Die verschiedenen Modi dienen zur Unterscheidung verschiedener Lungenzustände. Zur Unterscheidung verschiedener Lungenzustände wird /werden einer der Modi oder mehrere dieser Modi nacheinander zum Betrieb ausgewählt. Allen in dieser EP 1 292 224 B2 beschriebenen Modi ist gemeinsam, dass keine Modi und keine Kombination von Modi bereitgestellt werden, welche eine gemeinsame Darstellung oder Verarbeitung von Perfusion und Ventilation ermöglicht oder ermöglichen.
  • Bei der Beatmung eines Patienten, insbesondere in der Intensivmedizin ist es von zentraler Bedeutung, dass die Lunge des Patienten sowohl bestmöglich belüftet (ventiliert), als auch durchblutet (perfundiert) wird. Denn nur dann, wenn eine möglichst gute Durchblutung (Perfusion) und eine möglichst gute Belüftung (Ventilation) über möglichst große Bereiche des gesamten zur Verfügung stehenden Lungenvolumens gegeben ist, kann der Gasaustausch, d.h. die Einbringung von Sauerstoff aus der Lunge in den Blutkreislauf und die Fortleitung von Kohlendioxid aus dem Blutkreis über die Lunge aus dem Patienten heraus wirksam erfolgen.
  • Je nach Konstitution, Medikation und Krankheitsbild des Patienten und abhängig von den Einstellungen der Beatmung an einem Beatmungsgerät, mit dessen Hilfe der Patient beatmet wird, ergeben sich, ohne direkten Bezug auf spezielle Krankheitszustände (z.B. Atelektase, Emphysem, Pneumonie, Embolie), in der Lunge des Patienten folgende unterschiedliche physikalische Basis-Konstellationen A-D in verschiedenen lokalen Lungenbereiche:
    • Konstellation A: Lungenbereiche mit ausreichender Ventilation und mit ausreichender Perfusion,
    • Konstellation B: Lungenbereiche mit ausreichender Ventilation und mit ungenügender Perfusion,
    • Konstellation C: Lungenbereiche mit ungenügender Ventilation und mit ausreichender Perfusion,
    • Konstellation D: Lungenbereiche mit ungenügender Ventilation und mit ungenügender Perfusion.
  • Diese Unterscheidung in vier Konstellationen in der Lunge ist eine im Stand der Technik übliche vereinfachte Klassifikation, wie sie auch in der EP 1 292 224 B2 (1) vorgenommen wird.
  • Die EIT ist in der Lage, örtlich aufgelöst, aus den Impedanzunterschieden zwischen Luft/Gas zu Blut zwischen Perfusion und Ventilation zu differenzieren. In einem Atemzug eines Patienten sind mehrere Herzschlagzyklen zur gleichen Zeit vorhanden. Mit jedem Herzschlag strömt Blut in die Lunge hinein und auch wieder hinaus.
  • Die Herzschlagzyklen weisen in der Herzschlag-Frequenz eine gewisse Variabilität auf und sind asynchron zur Atmung und verschieden von der AtemFrequenz.
  • Betrachtet man nun eine EIT-Bildabfolge lokaler Impedanzänderungen oder Impedanzen verschiedener Bereiche der Lunge für einen oder mehrere Atemzüge als eine Art Overlay aus örtlichen herz- und perfusionsbedingten Impedanzänderungen CPRS (Cardiac and Perfusion Related Signal) und örtlichen ventilationsbedingten Impedanzänderungen VRS (Ventilation Related Signal), so ist die Blutströmung (perfusionsbedingte Impedanzänderungen) von der Lunge zum Herzen und vom Herzen zur Lunge der Atmung (ventilationbedingte Impedanzänderungen) überlagert.
  • Die herz- und perfusionsbedingten Impedanzänderungen (CPRS) teilen sich dabei in herzbedingte Impedanzänderungen CRS (Cardiac Related Signal) Impedanzänderungen, welche im Wesentlichen auf dem jeweiligen Füllungsgrad des Herzens basieren und perfusionsbedingte Impedanzänderungen PRS (Perfusion Related Signal), welche auf der Blutverteilung (Pulmonale Perfusion) im Lungengewebe basieren, auf.
  • Die Überlagerung zwischen VRS und CPRS, bzw. PRS hat zur Folge, dass in der Bildabfolge nicht auf visuelle Weise erkennbar ist, wie die Konstellation hinsichtlich Perfusion (PRS) und Ventilation (VRS) in einem lokalen Lungenareal jeweils ist. Zusätzlich erschwert wird die visuelle Erkennbarkeit einerseits dadurch, dass Impedanzunterschiede von mit Luft gefüllten Lungenarealen gegenüber dem umgebenden Gewebe (Muskulatur, Haut, Knochen) deutlich größer sind als dje Impedanzunterschiede von mit Blut gefüllten Lungenarealen gegenüber dem umgebenden Gewebe (Muskulatur, Haut, Knochen) und somit die CPRS gegenüber der VRS ein deutlich geringeres Signal aufweist. Zusätzlich wird die visuelle Erkennbarkeit und quantitative Auswertung der Perfusion durch die Phasenverschiebung der Blutströmung durch die Pulstransitzeit zwischen Herz und Lungengewebe erschwert. Das menschliche Auge und in Verbindung damit die kognitive Aufmerksamkeit folgen naturgemäß einer Bewegung im Bild, hier dem Fortschreiten des Blutflusses in der Bildabfolge und sind dabei zeitgleich kaum in der Lage, die Stärke und deren Veränderungen eines Signales an einem bestimmten Ort über mehrere Bilder der Bildabfolge zu bestimmen.
  • Eine ortsbezogene Betrachtung verschiedener Lungenbereiche zu einem zeitlichen Beobachtungszeitpunkt in Relation zum Beginn der Pulswelle am Herz ergibt bei einem Vergleich der Perfusionssignale von zwei verschiedenen Regionen (Bereich A, Bereich B) der Lunge, dass in der einen Region (Bereich A) die Durchblutung mit einer gewissen Quantität gegeben ist, während zum gleichen Beobachtungzeitpunkt in einer anderen Region (Bereich B) die Perfusion davon quantitativ deutlich verschieden ist. Dies erklärt sich dadurch, dass die Pulswelle ausgehend vom Herz die verschiedenen Regionen der Lunge nicht zeitgleich erreicht, sondern mit Ausbreitung der Pulswelle in die Blutgefäße der Lunge je nach Gefäßlänge und Gefäß- Eigenschaften (Strömungswiderstand, Elastizität) zeitlich unterschiedlich verzögert erfolgt. Diese Verzögerung macht sich als Phasenverschiebung zwischen den Perfusionssignalen bemerkbar.
  • Diese Phasenverschiebung wird in der EIT- Bildabfolge bei einer visuellen Auswertung gleichsam wie ein „Fortschreiten des Blutflusses“ wahrgenommen, welcher in der Realität im Lungengewebe aber in dieser Form weder zeitlich real noch quantitativ in dieser Form stattfindet. Eine Summation der Beträge mehrerer Perfusionssignale ohne Einbeziehung der Phaseninformation zu einem Zeitpunkt über mehrere Bereiche ergibt daher kein quantitatives Gesamtbild der Perfusion über mehrere Bereiche der Lunge. Bedingt durch diese Phasenunterschiede der Blutströmung zwischen verschiedenen Bereichen der Lunge ergibt daher eine Summation von Perfusionssignalen mehrerer Lungenbereiche eine teilweise Auslöschung der Perfusionssignale miteinander, so dass auf diese Weise keine verwertbare quantifizierbare Aussage zur Perfusion der gesamten Lunge oder Bereiche der Lunge möglich ist. Auch eine zeitliche Summation einer Vielzahl von Perfusionssignalen an einem einzelnen Ort oder mehreren, bestimmten Orten, beispielsweise über einen Atemzug oder mehrere Atemzüge, Teile eines Atemzugs, wie Einatmung (Inspiration) und Ausatmung (Exspiration) oder mehrere Atemzüge ist nicht geeignet, örtliche Bilder zu generieren, aus denen Unterschiede in der Perfusion zwischen verschiedenen Bereichen der Lunge deutlich und eindeutig ersichtlich sind. Bei einer Summation über einen Atemzug beispielsweise ergibt sich einerseits eine Summation über mehrere Herzschlagzyklen, so dass für einen bestimmten Ort die Perfusion in einem Atemzug mehrfach schwankt und dabei Blut zu diesem bestimmten Ort hinströmt und wieder abströmt, so dass für diesen einzelnen Ort die Perfusion auch nicht im Mittel quantitativ bestimmt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines - zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes, beispielsweise eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes - gewonnenen Daten anzugeben, dass eine quantifizierbare Auswertung hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens bereitstellt.
  • Eine mit dieser Aufgabe in einem engen Zusammenhang stehende weitere Aufgabe ergibt sich daraus, auf Basis von bereitgestellten Daten eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes oder mit Hilfe eines verbesserten Elektro-Impedanz-Tomographie-Systems eine Verbesserung der ortsbezogenen Auswertbarkeit hinsichtlich der Perfusion wenigstens eines Bereiches der Lunge oder jeweils wenigstens eines Bereiches der Lunge und des Herzens zu erzielen..
  • Diese und weitere Aufgaben werden durch die beiliegenden, unabhängigen Patentansprüche gelöst, insbesondere durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19, sowie mit einer Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 20.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
  • Des Weiteren kann das Verfahren auch als Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden, so dass sich der Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung ebenfalls auf das Computerprogrammprodukt und das Computerprogramm erstrecken.
  • Gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Bildgebung geeigneten Medizingerätes gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens Daten eines zur Bildgebung geeigneten Medizingerätes in einer Abfolge von Schritten verarbeitet, so dass eine quantifizierbare Auswertung hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens ermöglicht ist.
  • Die Abfolge von Schritten gliedert sich in die folgenden Schritte:
    • - Bereitstellung einer Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (Cardiac and Perfusion Related Signals; CPRS) über einen Signalverlauf im Betrachtungszeitraum von wenigstens einem Ort über einen Betrachtungszeitraum.
    • - Ermittlung und Bereitstellung von Phaseninformationen der herz- und perfusionsspezifischen Signale in Bezug auf mindestens eine Vergleichsgröße,
    • - Verarbeitung der Datenmenge an Signalen (CPRS) hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformation zu einer Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge wenigstens einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe,
    • - Erzeugung eines Ausgabesignals zu einer ortsspezifischen Darstellung der Datenmenge der wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe.
  • Diese Schrittabfolge der Verarbeitung von Daten wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem fortlaufenden Ablauf kontinuierlich wiederholt. Die verarbeiteten Daten werden dabei als Ausgabesignale vorzugsweise zu einer Bilddarstellung geeignet, fortlaufend bereitgestellt. Dabei werden im Sinne der vorliegenden Erfindung in die Schrittabfolge weitere Schritte gemäß weiterer oder bevorzugter Ausführungsformen jeweils für sich oder in Kombination mit einbezogen.
  • Im Folgenden werden einige der im Rahmen dieser Patentanmeldung verwendeten Begrifflichkeiten näher erläutert.
  • Als Betrachtungszeitraum ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Zeitabschnitt in einen zeitlichen Verlauf zu verstehen: Beginn und Ende eines solchen Betrachtungszeitraums sind durch Ereignisse gegeben, welche durch die Eigenschaften von Atmung oder Beatmung, Eigenschaften der Herzaktivität, Eigenschaften oder Besonderheiten der kardiologischen Wiederbelebung gegeben sind und sich üblicherweise auch in den Signalen der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) widerspiegeln. Beispiele für herzspezifische Betrachtungszeiträume sind ein Herzzyklus, mehrere Herzzyklen, Teile von Herzzyklen, wie Systole oder Diastole, Zeitbereiche von Herzzyklen, welche bestimmten Strecken oder Intervallen des EKG (P-Welle, QRS-komplex, T-Welle, U-Welle, PQ-Intervall, QT-Intervall, ST-Strecke) entsprechen. Beispiele für atmungsspezifische Betrachtungszeiträume sind ein Atemzyklus, mehrere Atemzyklen, Teile von Atemzyklen, wie Einatmung (Inspiration), Inspiratorische Pause, Ausatmung (Exspiration), Exspiratorische Pause, sowie auch Teile von einem oder mehreren Atemzyklen, z.B. mehrere Inspirationen, mehrere Exspirationen. Weitere Betrachtungszeiträume, speziell bei der maschinellen Beatmung können bestimmte Druckniveaus, wie Plateau- Druck oder PEEP-Druck (Positive End Exspiratoric Pressure, PEEP) oder Zeitabschnitte sein, welche bestimmten Eigenschaften von Beatmungsformen (z. B. Bi-Level Positive Airway Pressure, BiPAP) entsprechen.
  • Ein weiterer möglicher Zeitabschnitt für einen Betrachtungszeitraum, ergibt sich aus der Möglichkeit, dass der Blutmenge im Körper eine spezifische Menge, ein sogenannter Bolus, einer besonderen Flüssigkeit, wie beispielsweise einer Kochsalzlösung, auf invasive Weise zugeführt wird. Dieser Bolus strömt mit dem Blutkreislauf in das Herz ein und bewirkt bei der Bildgebung von Lunge und/oder Herz einen charakteristischen Signalverlauf. Dieser Signalverlauf kann in Verbindung mit dem Zeitpunkt der invasiven Bolusgabe als Basis für die Festlegung eines Betrachtungszeitraums dienen.
  • Die Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) wird in einer bevorzugten Ausführungsform als eine Datenmenge von EIT- Daten von einem Elektro-Impedanz-Tomographie (EIT) bereitgestellt.
  • Unter EIT- Daten sind dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung folgende Signale oder Daten zu verstehen:
    • - EIT- Rohdaten, d.h. mit einem EIT-Gerät mittels einer Gruppe von Elektroden oder mittels eines Elektrodengürtels erfasste Messsignale, wie Spannungen oder Ströme, zugeordnet zu Elektroden oder Gruppen von Elektroden oder zu Positionen von Elektroden oder Gruppen von Elektroden am Elektrodengürtel.
    • - EIT-Bilddaten, d.h. Daten oder Signale, die mit einem Rekonstruktionsalgorithmus aus den EIT-Rohdaten ermittelt wurden und lokale Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten wiedergeben.
    • - Klassifizierte EIT-Daten, d.h. EIT-Bilddaten oder Signale, die nach vorgegebenen Kriterien vorsortiert oder vorklassifiziert sind. Die Klassifikation kann dabei beispielsweise eine typisierte Aufteilung in EIT-Daten oder Signale, welche herz- und perfusionsbedingte (Cardiac and Perfusion Related Signals; CPRS) Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen wiedergeben und in EIT-Daten oder Signale, welche ventilationsbedingte Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen (Ventilation Related Signals, VRS) wiedergeben, umgesetzt sein.
    • - Speziell klassifizierte EIT-Daten, d.h. EIT- Bilddaten oder Signale, die nach speziellen vorgegebenen Kriterien vorsortiert oder vorklassifiziert sind. Die spezielle Klassifikation kann dabei beispielsweise zusätzlich eine typisierte Aufteilung in EIT- Daten oder Signale, welche im Wesentlichen Perfusionsbedingte (Perfusion Related Signals; PRS) Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen der Lunge umfassen und in EIT- Daten oder Signale, welche Perfusions- bedingte (Cardiac Related Signals; CRS) Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen des Herzens wiedergeben, umgesetzt sein.
  • In weiter bevorzugten Ausführungsformen ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) auch als:
    • - Daten eines Medizingerätes, welches eine auf Computer Tomographie (CT) basierende Bildgebung bereitstellt,
    • - Daten eines Medizingerätes, welches eine auf Röntgen-Strahlung (X-Ray) basierende Bildgebung bereitstellt,
    • - Daten eines Medizingerätes, welches eine auf Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) oder auf Kernspin-Tomographie basierende Bildgebung bereitstellt,
    • - Daten eines Medizingerätes, welches eine auf Sonographie (Ultraschall) basierende Bildgebung bereitstellt, repräsentiert werden.
  • Die Ermittlung und Bereitstellung der Phaseninformationen der herz- und perfusionsspezifischen Signale in Bezug auf die mindestens eine Vergleichsgröße erfolgt dabei vorzugsweise mit Hilfe von mathematischen Methoden zur Signal- und Datenverarbeitung welche auf einer Phasenanalyse im Frequenzbereich, einer Analyse von Zeitverzögerungen im Zeitbereich oder auf einer Kreuzkorrelation der Signale im Zeitbereich basieren. Phaseninformationen schließen im Sinne der vorliegenden Erfindung jegliche Arten von Informationen bezüglich einer Phasenlage, eines Phasenunterschiedes oder Phasendifferenzen, sowie Zeitverzögerungen oder Zeitverschiebungen von Signalen oder Signalanteilen im Signalverlauf innerhalb des Betrachtungszeitraums hinsichtlich einer Perfusion eines Bereiches oder mehrerer Bereiche von Lunge oder Herz zu einer Bezugsgröße oder Vergleichsgröße, beispielsweise zu einem anderen Bereich von Lunge oder Herz ein. Weiterhin ist unter dem Begriff einer Zeitverzögerung im Sinne der vorliegenden Erfindung jegliche Art einer Zeitverzögerung oder Zeitverschiebung von Signalen oder Signalanteilen im Signalverlauf innerhalb des Betrachtungszeitraums hinsichtlich einer Ventilation eines Bereiches oder mehrerer Bereiche der Lunge zu einer Bezugsgröße oder Vergleichsgröße, beispielsweise zu einem anderen Bereich der Lunge mit umfasst. Zeitverzögerungen von Perfusionssignalen oder Ventilationssignalen sind im Zeitbereich durch eine Analyse der Signalverläufe innerhalb des Betrachtungszeitraums hinsichtlich des zeitlichen Abstandes jeweils zwischen charakteristischen Signalstrukturen, wie beispielsweise Nulldurchgängen, Amplituden-Maxima oder Amplituden-Minima, Unter oder Überschreitung von Schwellwerten, im Signalverlauf oder mindestens zweier Signale zueinander oder eines Signals zu einer Vergleichsgröße durch Vergleich der Signalverläufe zu ermitteln. Weiterhin werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Phaseninformationen im Spektralbereich der herz- und perfusions- und/oder ventilationsspezifischen Signale vorhandene Phasenverschiebungen, Phasenunterschiede oder Phasenlagen verschiedener Bereiche, Orte, Pixel eines Bereiches oder mehrerer Bereiche von Lunge oder Herz charakterisiert. Ebenfalls sind im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Phaseninformationen mit umfasst, welche durch mathematische Transformationen beispielsweise FFT, Laplace-Transformation, Z-Transformation, Wavelet-Transformation, der Datenmengen von herz- und perfusions- und/ oder ventilationsspezifischer Signale bestimmt und durch entsprechende Rücktransformation als Phaseninformation ermittelt werden können.
  • Als Vergleichsgröße wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein Signal oder ein Signalverlauf im Betrachtungszeitraum eines weiteren, von dem wenigsten einen Ort verschiedenen Ortes aus der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (Cardiac and Perfusion Related Signals; CPRS) verwendet.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird aus der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) ein Signal oder ein Signalverlauf im Betrachtungszeitraum als Vergleichsgröße verwendet, welches die Phasenlage des Herzens charakterisiert. Bedingt durch den ständigen Wechsel aus Kontraktion (Systole) des Herzens und Erschlaffung (Diastole) im Rhythmus des Herzschlages ist von der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (Cardiac and Perfusion Related Signals; CPRS) der Ort des Herzens als eine ortsspezifische Unter-Datenmenge sich im Rhythmus des Herzschlages sehr ähnlich ergebender Impedanzänderungen abgrenzbar und damit als Basis für die Ableitung der Vergleichsgröße geeignet. Da die Ausbreitung des Blutes in der Herzkammer ohne wesentliche Verzögerungen erfolgt, sind die Phasenlagen der Orte, welche zusammen den Ort des Herzens (Herzregion) repräsentieren, nur geringfügig voneinander verschieden. Es ergeben sich Zeitverzögerungen der Durchblutung innerhalb der Region des Herzens von ca. 20 ms, was bei einer Herzfrequenz von 60-80 Schlägen je Minute zu Phasenunterschieden von lediglich ca. 7° bis 10° führt. Auf Grund dieser physiologisch-kardiologischen Zusammenhänge ist es vorteilhaft, aus der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) die Phasenlage des Herzens zu bestimmen und diese Phasenlage des Herzens als Vergleichsgröße für die Verarbeitung der Datenmenge an Signalen (CPRS) hinsichtlich der Perfusion zu einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe zu verwenden.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird aus der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) ein Signal oder ein Signalverlauf im Betrachtungszeitraum als Vergleichsgröße verwendet, welches ein geringstes Maß an Übereinstimmung hinsichtlich der Phasenlage mit der Mehrzahl an Signalen der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) aufweist. Damit ergibt sich in vorteilhafter Weise für die Datenmenge eine Art „mathematische Nullphase“, auf die die übrigen ortsspezifischen Signale der Datenmenge mathematisch normiert werden oder bei der weiteren Datenverarbeitung bezogen werden können. Die Verarbeitung der Datenmenge an Signalen (CPRS) hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformation dient der Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge mit wenigstens einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe. Die Charakteristische Größe stellt ein Maß für die Perfusion an einem bestimmten Ort oder mehreren Orten von Lunge oder Herz dar, welches charakteristisch für die Perfusion im Betrachtungszeitraum ist.
  • Als charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größen sind im Sinne der vorliegenden Erfindungen jegliche ermittelte Größen zu verstehen, die mittels eines mathematischen Zusammenhangs eine Anpassung, Angleichung, Bewertung, Gewichtung von Signalen oder Daten, Gruppen von Signalen oder Daten des mindestens einen Ortes zur mindestens einen Vergleichsgröße hinsichtlich der Perfusion repräsentieren. Dazu zählen beispielsweise Manipulationen von Signalen oder Signalverläufen des wenigstens einen Ortes über einen Betrachtungszeitraum, wie Summationen, Integrationen, Bildung von Durchschnittswerten, Medianwerten und Mittelungen verschiedenster Art, wie arithmetischer Mittelwert, geometrischer, harmonischer oder quadratischer Mittelwert(RMS,) Maximal- und Minimalwerte, Relationen zu Maximalwerten, zu Minimalwerten, zu Mittelwerten oder zu bestimmten Schwellwerten oder bestimmten Niveaus oder Toleranzbändern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die auf Basis der Phaseninformationen ermittelte wenigstens eine charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe ein durch einen Ausgleich des Phasenunterschiedes des mindestens einen Signals aus der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) zur mindestens einen Vergleichsgröße ein mit der mindestens einen Vergleichsgröße synchronisiertes orts-, herz- und perfusionsspezifisches Signal (Synchronized Cardiac and Perfusion Related Signals; sCPRS). Die Synchronisation der herz- und perfusionsspezifischen Signale in Bezug auf die mindestens eine Vergleichsgröße erfolgt dabei vorzugsweise mit Hilfe von mathematischen Methoden zur Signal- und Datenverarbeitung, welche auf einer Phasenanpassung im Frequenzspektrum oder auf einer Verschiebung von Einzeldatensätzen im Zeitbereich basieren.
  • Die Phasenanpassung im Frequenzspektrum berücksichtigt, - nach Transformation der Zeitsignale in den Frequenzbereich - jeweils Frequenzen oder Bereichen von Frequenzen der Signale, welche im Wesentlichen der Herzaktivität zuzuordnen sind die zugehörigen ortsspezifischen Phasenwerte. Die Verschiebung von Einzeldatensätzen im Zeitbereich verschiebt die Signale oder Signalverläufe im Betrachtungszeitraum in Bezug zu einer Vergleichsgröße, vorzugsweise zu einem anderen Ort als Vergleichsgröße.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird über einen Signalverlauf oder über einen Betrachtungszeitraum als charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe eine Synchronisation für eine Vielzahl von Signalen aus der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) vorgenommen. Dabei werden die ortsspezifischen Phasenunterschiede aneinander angeglichen, in dem die Phasen der Signale zur Phasenlage des Herzens synchronisiert werden. Die Vielzahl von Signalen aus der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) spiegelt dabei einen wesentlichen Teil der Lunge und auch des Herzens wieder, sodass sich auf diese Weise über wesentliche Teile von Lunge und Herz eine Datenmenge orts- und perfusionsspezifischer charakteristischer Größen hinsichtlich der Ortsspezifischen Perfusion von Lunge und Herz als eine Datenmenge synchronisierter herz- und perfusionsspezifischer Signale (sCPRS) in Bezug zur Phasenlage des Herzens ergibt.
  • In einer weiter besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt in einem weiteren Schritt eine Bereitstellung einer Datenmenge an ventilationsspezifischen Signalen (Ventilation Related Signals, VRS) über einen Signalverlauf im Betrachtungszeitraum von wenigstens einem Ort hinsichtlich der Ventilation (Belüftung) von Bereichen der Lunge über einen Betrachtungszeitraum.
  • In einer Variante dieser weiter besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt in dem weiteren Schritt eine gemeinsame Bereitstellung einer Datenmenge, die die Datenmenge (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) und die Datenmenge an Ventilations-spezifischen Signalen (VRS) enthält.
  • In einem auf diesen Schritt der gemeinsamen Bereitstellung folgenden Schritt erfolgt in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform aus der gemeinsamen Bereitstellung von Daten in einem weiteren Schritt eine Unterscheidung in die Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) von der Datenmenge an ventilationsspezifischen Signalen (VRS).
  • Die Unterscheidung zwischen den herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) und den ventilationsspezifischen Signalen (VRS) erfolgt mittels mathematischer Verfahren und Modellfunktionen zur Datentrennung. Als Beispiele für solche Verfahren zur Signal- und Datenanalyse und Trennung seien hier die Hauptkomponenten- Analyse (Principal Component Analysis; PCA), die Unabhängigkeitsanalyse (Independent Component Analysis; ICA) genannt. Die Hauptkomponenten-Analyse (PCA) basiert auf Methoden der Fehlerquadrat-Minimierung und der Auswertung der höchsten Daten-Varianz, der Unabhängigkeitsanalyse (ICA) liegen Modellfunktionen basierend auf maximalen statistischen Unabhängigkeiten zwischen den zu trennenden Signalen zu Grunde.
  • Die Unterscheidung der Datenmengen (CPRS, VRS) kann dabei auch mit Hilfe von mathematischen frequenzselektiven Methoden (DFT, FFT)erfolgen. Bedingt durch die Unterschiedlichkeit des Herzzyklus (Herzfrequenz: ca. 60 bis 150 Schläge je Minute) vom Atemzyklus (Atemfrequenz: ca. 12 bis 45 Atemzüge je Minute) ist eine deutliche Unterschiedlichkeit der Frequenzbereiche gegeben und somit ist eine Unterscheidung im Frequenzbereich zwischen der Perfusion zugehörigen Signalanteilen und der Ventilation zugehörigen Signalanteilen hinreichend gut möglich.
  • In einer weiter besonders bevorzugten Ausführungsform wird in einem weiteren Schritt aus der Datenmenge (VRS) an ventilationsspezifischen Signalen eine Datenmenge synchronisierter ventilationsspezifische Signale (synchronized Ventilation Related Signal), sVRS) ermittelt und bereitgestellt. In der Datenmenge synchronisierter ventilationsspezifischer Signalen (sVRS) sind unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen die Phasenlagen der ventilationsspezifische Signale einzelner Orte zueinander im Betrachtungszeitraum aneinander zeitlich angeglichen oder miteinander synchronisiert. Die synchronisierten ventilationsspezifischer Signale (sVRS) bieten den Vorteil, dass im Betrachtungszeitraum, beispielsweise während der Dauer der Einatmung oder Ausatmung wechselnde Intensitäten der Ventilation einzelner Lungenbereiche über den Betrachtungszeitraum ausgeglichen werden. Dies ist vorteilhaft für weitere Bearbeitungen der Daten, vorzugsweise für eine Bezugnahme der Ventilation mit der Perfusionsdaten. Diese synchronisierten ventilationsspezifischen Signale (sVRS) bilden daher die Basis für eine Angleichung der Ventilations- spezifischen Signale mit den herz- und perfusionsspezifischen Signalen in einer weiteren besonderen Ausführungsform, in welcher eine mit der Perfusion synchronisierte, synchronisierte ventilationsspezifische Datenmenge ermittelt und bereitgestellt wird. In dieser weiteren besonderen Ausführungsform werden die synchronisierten ventilationsspezifischen Signale (sVRS) im Zeitbezug an die synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signale (sCPRS) angeglichen und an die Perfusion angeglichene, synchronisierte ventilationsspezifische Datenmenge (sVRS') bereitgestellt.
  • In einer weiter besonders bevorzugten Ausführungsform werden in einem weiteren Schritt auf Basis der ermittelten Phaseninformationen besondere Interessenbereiche (Regions Of Interest; ROI) in wenigstens einem Bereich der Lunge oder des Herzens bestimmt. Aus den Phaseninformationen ist es möglich, Bereiche oder Orte der Lunge oder des Herzens mit gleicher oder ähnlicher Phasenlage zu einem besonderem Interessenbereiche (ROI) zusammenzufassen oder zu gruppieren. Bei einer solchen Zusammenstellung von besonderen Interessenbereichen werden Orte mit gleicher Phasenlage oder ähnlicher Phasenlage zu Perfusions- Interessenbereichen zusammengefasst. Als ein Beispiel für einen besonderen Interessenbereich sei die Herzregion allgemein, als auch die Herzkammer genannt.
  • Da die Blutausbreitung und Blutverteilung im Herzen ohne wesentliche Verzögerungen erfolgt, sind die Phasenlagen der Orte, welche zusammen den Ort des Herzens repräsentieren, nur geringfügig voneinander verschieden und bilden zusammen einen besonderen herzspezifischen Interessenbereich (Cardiac-Related Region of Interest; CR-ROI). Weitere Beispiele für herzspezifische Interessenbereichen (CR-ROI) sind Lungenvene, Lungenarterie, Aorta, Lungenarterie, kleiner oder großer Lungenkreislauf.
  • In ähnlicher Weise gibt es in der Lunge Bereiche, bei denen die Blutausbreitung und die Blutverteilung ähnlich sind. Als Beispiele für lungenspezifische Interessenbereiche (Perfusion- Related Region of Interest; PR-ROI) sind obere, zentrale, oder untere Bereiche jeweils des linken oder rechten Lungenflügels zu nennen oder Regionen der Lunge, wie sie sich beispielsweise nach dem sogenannten „3- Compartment-Modell der Lunge“ ergeben oder davon ableiten lassen.
  • In einer besonderen Ausgestaltung dieser weiter bevorzugten Ausführungsform wird in einem weiteren Schritt die Datenmenge an synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signalen (sCPRS) oder die Datenmenge der gemeinsamen Bereitstellung an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) und ventilationsspezifischen Signalen (VRS) auf Basis der Phaseninformationen und/oder der bestimmten Interessenbereiche (ROI, PR-ROI, CR-ROI) in eine Datenmenge perfusionsspezifischer Signale (sPRS) der Lunge und in eine Datenmenge perfusionsspezifischer Signale (sCRS) des Herzens unterschieden und als Datenmengen perfusionsspezifischer Signale (sPRS) der Lunge und perfusionsspezifischer Signale (sCRS) des Herzens bereitgestellt.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform erfolgt in einem weiteren Schritt aus der Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) oder synchronisierter herz- und perfusionsspezifischen Signalen (sCPRS) und/oder den bestimmten besonderen Interessenbereiche (ROI) und/oder der Datenmenge synchronisierter perfusionsspezifischer Signale (sPRS) der Lunge und/oder der Datenmenge synchronisierter perfusionsspezifischer Signale (sCRS) des Herzens eine Ermittlung und Bereitstellung einer, der Pumpleistung des Herzens entsprechenden Größe. Der Pumpleistung des Herzens entsprechende Größen sind beispielsweise das Herzzeit- oder Herzminuten-Volumen, die Auswurfleistung des Herzens, das Schlagvolumen des Herzens. Oftmals wird für diese Größe auch der Begriff „Cardiac Output“ verwendet.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform erfolgt in einem weiteren Schritt eine Kombination aus einer der Datenmengen an ventilationsspezifischen Signalen (VRS, sVRS, sVRS') mit einer der Datenmengen an synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sCPRS, sPRS) zu einer Datenmenge spezifischer Kenngrößen, welche als charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größen über den Betrachtungszeitraum den Zustand der Lunge hinsichtlich Perfusion und Ventilation örtlich charakterisieren. Dazu wird vorzugsweise ein Quotient aus Ventilations-spezifischen Signalen und perfusionspezifischen Signalen gebildet. Besonders bevorzugt ist die Bildung des Ventilation zu Perfusion-Verhältnisses (VQ-Ratio), des sogenannten V-zu-Q-Quotienten (sV/Q), aus ventilationsspezifischen Signalen (VRS) oder synchronisierten ventilationsspezifischen Signalen (sVRS, sVRS') zu den synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sPRS), welcher den Zustand der Lunge hinsichtlich Perfusion und Ventilation Ortsspezifisch charakterisiert. Dabei wird als zeitlicher Bezug der Signale vorzugsweise einer der Atmungsspezifischen Betrachtungszeiträume gewählt, da dabei eine auf die physiologischen Zusammenhänge des Gasaustausches in der Lunge bezogene qualitative und quantitative Aussage zu Durchblutung und Belüftung für einzelne Bereiche der Lunge und auf die Atmung, bzw. Beatmung ermöglicht sind, ohne, dass Zeitverzögerung von Blutaustausch, Blutfluss, Blutein- und Ausströmung in die Lunge die Aussage verfremden können. Der sogenannte V-zu-Q-Quotient (sV/Q) gibt für einzelne Bereiche der Lunge an, ob ein Bereich besser durchblutet als belüftet ist, besser belüftet als durchblutet ist, ausgewogen durchblutet und belüftet ist oder weder ausreichend durchlüftet, noch durchblutet ist. Wie zuvor zur EP 1 292 224 B2 ausgeführt, ergibt sich dabei eine Einteilung in diese vier Konstellationen beispielhaft und vorteilhaft, so dass eine Einordnung des V-zu-Q-Quotienten (sV/Q) zu diesen vier Konstellationen auf einfache Weise und vorteilhaft den Zustand der Lunge widerspiegelt. Werden als ventilationsspezifische Signale die synchronisierten ventilationsspezifischen Signalen (sVRS, sVRS') zur Bildung des Quotienten genutzt, so sind strömungsbedingte Verzögerungen oder durch Effekte der Lagerung des Patienten bedingte Verzögerungen im Gasaustausch der Lunge in vorteilhafter Weise zusätzlich verringert und es verbessert sich die Aussage des Quotienten (sV/Q).
  • Eine solche Aussage ist für den Anwender sehr gut geeignet, die Einstellungen des Beatmungsgerätes, wie Inspirationsdruck, Minutenvolumen (MV), Exspirationsdruck, Positiv-End-Exspiratorischen Druck (Positive End Exspiratoric Pressure, PEEP) zu überprüfen.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird in einem weiteren Schritt aus der Datenmenge ortsspezifischer Kenngrößen (sV/Q), welche den Zustand der Lunge hinsichtlich Perfusion und Ventilation ortsspezifisch charakterisiert, als charakteristische ortsspezifische und perfusionsspezifische Größe über den Betrachtungszeitraum ein globaler Ventilations-Perfusions-Kennwert (sV/QGlobal), gebildet, der eine auf einen Zahlenwert reduzierte Aussage über einen mittleren Zustand hinsichtlich Belüftung und Durchblutung der gesamten Lunge ermöglicht.
  • In einer einfachsten Ausgestaltung wird der globale Ventilations-Perfusions-Kennwert (sV/QGlobal) als Mittelwert oder gewichteter Mittelwert gebildet, es ist aber auch möglich, Methoden der Differential oder Integralrechnung dabei zu verwenden, um beispielsweise Besonderheiten der Form der Lunge, wie Drei-Dimensionalität oder auch Besonderheiten der, der Bildung der Datenmenge ortsspezifischer Kenngrößen (sV/Q) zugrunde liegenden Basisdaten (EIT, CT, MRT, Ultraschall) zu berücksichtigen.
  • In einer besonderen Ausführungsform ermöglicht das Verfahren, in einem durchgängigen Ablauf eine Generierung von EIT-Daten am Thorax eines Patienten, eine Verarbeitung und Visualisierung der EIT-Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens zu wenigstens einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe und eine Anzeige der charakteristischen Größe. Dies Verfahren in dieser besonderen Ausführungsform ermöglicht in einer Abfolge von Schritten eine Erfassung von EIT-Daten mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographiegerätes (EIT) mit Hilfe einer an oder um den Thorax eines Patienten angebrachten Elektrodenanordnung einer Mehrzahl von Elektroden, eine Verarbeitung und eine Visualisierung der EIT-Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlaufes von wenigstens einem Ort.
  • Die Abfolge von Schritten gliedert sich dabei in diesem Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographiegerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlaufes von wenigstens einem Ort mit Hilfe einer an oder um den Thorax eines Patienten angebrachten Elektrodenanordnung einer Mehrzahl von Elektroden, in die folgenden Schritte:
    • - Einspeisung eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung an mindestens zwei der Elektroden der Elektrodenanordnung und Erfassung von Messsignalen an mindestens zwei der Elektroden der Elektrodenanordnung, wobei in einer kontinuierlichen Folge nacheinander jeweils andere zwei Elektroden aus der Mehrzahl von Elektroden zur Einspeisung des Wechselstromes oder der Wechselspannung ausgewählt werden und mit mindestens zwei Elektroden aus der Mehrzahl von Elektroden die Messsignale erfasst werden,
    • - Erzeugung und Bereitstellung einer Datenmenge perfusionsspezifischer Signale (CPRS) mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus aus den Messsignalen,
    • - Ermittlung und Bereitstellung von Phaseninformationen aus den perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) in Bezug auf mindestens eine Vergleichsgröße,
    • - Verarbeitung der Datenmenge (CPRS) an Signalen hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen zu einer Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe,
    • - Erzeugung und Bereitstellung eines Ausgabesignals an eine Anzeigeeinrichtung zu einer Darstellung der Datenmenge der wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen wenigstens einer orts- und perfusionsspezifischen Größe,
    • - Darstellung der Datenmenge der für den Betrachtungszeitraum charakteristischen wenigstens einen orts- und perfusionsspezifischen Größe auf der Anzeigeeinrichtung, wobei die wenigstens eine ortsspezifische und perfusionsspezifische Größe über den Betrachtungszeitraumes numerisch, grafisch oder bildlich repräsentiert wird.
  • Die beschriebenen Ausführungsformen stellen jeweils für sich als auch in Kombination miteinander besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens dar. Dabei sind sich durch Kombination oder Kombinationen mehrerer Ausführungsformen ergebende Vorteile und weitere Ausführungsformen gleichwohl vom Erfindungsgedanken mit erfasst, wenn auch nicht sämtliche Kombinationsmöglichkeiten von Ausführungsformen dazu im Detail jeweils ausgeführt sind. Die vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Verfahrens können auch in Form eines computerimplementierten Verfahrens als Computerprogrammprodukt mit einem Computer ausgebildet sein, wobei der Computer zur Durchführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens veranlasst wird, wenn das Computerprogramm auf dem Computer bzw. auf einem Prozessor des Computers oder einem sogenannten „Embedded System“ als Teil eines Medizingerätes ausgeführt wird. Dabei kann das Computerprogramm auch auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann ein Speichermedium vorgesehen sein, welches zur Speicherung des vorstehend beschriebenen, computer-implementierten Verfahrens bestimmt ist und von einem Computer lesbar ist. Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass nicht alle Schritte des Verfahrens zwangsläufig auf ein und derselben Computerinstanz ausgeführt werden müssen, sondern sie können auch auf unterschiedlichen Computerinstanzen ausgeführt werden. Auch kann die Abfolge der Verfahrensschritte gegebenenfalls variiert werden. Weiterhin ist möglich, dass einzelne Abschnitte des vorstehend beschriebenen Verfahrens in einer separaten, beispielsweise für sich selbst verkaufsfähigen Einheit (wie z.B. auf einem vorzugsweise in der Nähe des Patienten angeordneten Daten-Auswertungssystem) andere Teile auf einer anderen verkaufsfähigen Einheit (wie z.B. auf einer Anzeige- und Visualisierungseinheit, welche beispielsweise als ein Teil eines Krankenhaus-Informations-Systems vorzugsweise in einem zur Überwachung mehrerer Patientenräume eingerichteten Raum angeordnet ist), sozusagen als verteiltes System, ausgeführt werden können.
  • Vorstehend wurde die Lösung der Aufgabe in Bezug auf das, als ersten Aspekt der Erfindung, beanspruchte Verfahren beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module einer Vorrichtung, insbesondere durch Hardware-Bausteine(µC, DSP, MP, FPGA, ASIC, GAL), ausgebildet, die beispielsweise in Form eines Prozessors, mehrere Prozessoren (µC, µP, DSP) oder in Form von Instruktionen in einem Speicherbereich implementiert sein können, die durch den Prozessor verarbeitet werden.
  • Damit ergibt sich ein weiterer Aspekt der Erfindung, der die gestellten Aufgaben erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens löst. Diese zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist derart ausgestaltet, die Verarbeitung und Visualisierung von Daten gemäß den in dem Verfahren beschriebenen Schritten durchzuführen, sowie auch die in den Ausführungsformen beschriebenen weiteren Schritte jeweils für sich oder in Kombination auszuführen. So kann beispielsweise die Bereitstellung der Datenmenge (CPRS) an Perfusions-spezifischen Signalen mittels einer Dateneingangseinheit und die Erzeugung und Bereitstellung des Ausgabesignals durch eine Datenausgabeeinheit erfolgen. Die Verarbeitung der Daten kann beispielsweise durch eine Berechnungs- und Steuerungseinheit erfolgen.
  • Die Dateneingangseinheit weist dabei vorzugsweise Schnittstellenelemente, wie beispielsweise Verstärker, A/D-Wandler, Bauteile zum Überspannungsschutz (ESD-Protection), Logikelemente und weitere Elektronik-Komponenten zum drahtgebundenen oder drahtlosen Empfang der Daten und Signale, sowie Anpassungselemente, wie Code- oder Protokoll-Konvertierungselemente zur Anpassung der Signale und Daten für die weitere Verarbeitung in der Berechnungs- und Steuerungseinheit auf. Die Berechnungs- und Steuerungseinheit weist Elemente zur Datenverarbeitung, Berechnung und Ablaufsteuerung, wie Mikrocontroller (µC), Mikroprozessoren (µP), Signalprozessoren (DSP), Logikbausteine (FPGA, PLD), Speicherbausteine (ROM, RAM, SD-RAM) und Kombinationsvarianten davon beispielsweise in Form eines „Embedded System“ auf, welche gemeinsam miteinander ausgestaltet und aneinander angepasst und durch Programmierung ausgestaltet sind, das Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens auszuführen. Die Datenausgabeeinheit ist zur Erzeugung und Bereitstellung des Ausgabesignals ausgebildet. Das Ausgabesignal ist vorzugsweise als ein Videosignal (z.B. Video Out, Component Video, S-Video, HDMI, VGA, DVI, RGB) dazu ausgestaltet, auf einer mit der Ausgabeeinheit drahtlos oder drahtgebunden (WLAN, Bluetooth, WiFi) verbundenen Anzeigeeinheit oder auf der Ausgabeeinheit selbst, eine grafische, numerische oder bildliche Darstellung der für den Betrachtungszeitraum wenigstens einen charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe zu ermöglichen. Sämtliche der mit dem im beschriebenen Verfahren erzielbaren Vorteile sind in gleicher oder ähnlicher Weise mit der beschrieben Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens zu erzielen.
  • Dieser weitere Aspekt der Erfindung wird als ein besonderer Aspekt fortgeführt und weitere Lösungen der gestellten Aufgaben werden als weitere erfindungsgemäße Vorrichtung und als ein erfindungsgemäßes System im Folgenden näher ausgeführt.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile lassen sich in gleicher oder in ähnlicher Weise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder dem erfindungsgemäßen System, sowie den beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung oder des Systems erzielen. Weiterhin sind die beschriebenen Ausführungsformen und deren Merkmale und Vorteile des Verfahrens auf die Vorrichtung und das System übertragbar, wie auch die beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung und des Systems auf das Verfahren übertragbar sind.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zu einer Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographiegerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder des Herzens
    • - eine Dateneingangseinheit
    • - eine Berechnungs- und Steuerungseinheit und
    • - eine Datenausgabeeinheit auf,
    wobei die Vorrichtung mittels der Dateneingangseinheit zu einem Empfang von Daten ausgestaltet ist, und eine Datenmenge (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen über einen Zeitverlauf von wenigstens einem Ort über einen Betrachtungszeitraum bereitzustellen,
    wobei die Vorrichtung mittels der Berechnungs- und Steuerungseinheit zu einer Ermittlung und Bereitstellung von Phaseninformationen der herz- und perfusionsspezifischen Signale in Bezug auf mindestens ein Vergleichssignal ausgestaltet ist,
    wobei die Vorrichtung mittels der Berechnungs- und Steuerungseinheit zu einer Verarbeitung der Datenmenge (CPRS) an Signalen hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen zu einer Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge wenigstens einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe ausgebildet ist,
    wobei die Vorrichtung mittels der Datenausgabeeinheit zu einer Erzeugung eines Ausgabesignals zu einer ortsspezifischen Darstellung der Datenmenge der wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe ausgestaltet ist.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung stellt ein System zu einer Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographiegerätes (EIT) gewonnenen Daten hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens eine Lösung der Aufgaben dar.
  • Das erfindungsgemäße System ist als ein EIT-System ausgestaltet und weist ein Elektro-Impedanz-Tomographiegerät, eine Anordnung zur Verarbeitung von Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten mit einer Dateneingabeeinheit und eine Anzeigeeinrichtung auf. Das Elektro-Impedanz-Tomographiegerät weist eine Elektrodenanordnung mit einer Vielzahl von Elektroden, eine Betriebselektronik, eine Messwerterfassungs- und Auswertungseinheit und eine Datenverarbeitungs- und Berechnungseinheit auf. Die Elektrodenanordnung ist an oder um den Thorax eines Patienten angeordnet. Mindestens zwei der Elektroden der Elektrodenanordnung sind zu einer Einspeisung eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung ausgebildet, mindestens zwei der Elektroden der Elektrodenanordnung sind zu einer Erfassung von Messsignalen ausgebildet. Die Betriebselektronik ist zu einer Einspeisung des Wechselstroms oder der Wechselspannung in die Elektroden ausgebildet. Die Messwerterfassungs- und Auswertungseinheit ist zu einer Erfassung der Messsignale an den Elektroden ausgebildet. Die Betriebselektronik und die Messwerterfassungs- und Auswertungseinheit sind ausgestaltet, die Einspeisung des Wechselstromes oder der Wechselspannung an mindestens zwei der Elektroden und die Erfassung von Messsignalen an mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung derart vorzunehmen, dass in einer kontinuierlichen Folge nacheinander jeweils andere zwei Elektroden aus der Elektrodenanordnung zur Einspeisung des Wechselstromes oder der Wechselspannung ausgewählt werden und mit mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung die Messsignale erfasst werden. Die Datenverarbeitungs- und Berechnungseinheit ist ausgebildet, mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus aus den Messsignalen eine Datenmenge (CPRS) an perfusionsspezifischen Signalen über einen innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlaufes von wenigstens einem Ort zu erzeugen und an die Dateneingangseinheit bereitzustellen.
  • Die Anordnung zur Verarbeitung und Bereitstellung von Elektro-Impedanz- Tomographie-Daten weist der Anordnung zur Verarbeitung von Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten, eine Berechnungs- und eine Steuerungseinheit und eine Datenausgabeeinheit auf. Die Berechnungs- und Steuerungseinheit ist zu einer Ermittlung und Bereitstellung von Phaseninformationen der perfusionsspezifischen Signale in Bezug auf mindestens ein Vergleichssignal ausgestaltet.
  • Die Berechnungs- und Steuerungseinheit ist zu einer Verarbeitung der Datenmenge (CPRS) an Signalen hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen zu einer Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge wenigstens einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe ausgebildet.
  • Die Datenausgabeeinheit ist zu einer Erzeugung und Bereitstellung eines Ausgabesignals zu einer ortsspezifischen Darstellung der Datenmenge der wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe ausgestaltet.
  • Die Anzeigeeinrichtung ist ausgestaltet, auf Basis des Ausgabesignals eine numerische, grafische oder bildliche Darstellung der wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe wiederzugeben.
  • In einer besonderen Ausführungsform sind die Vorrichtung oder das EIT-System mittels der Berechnungs- und Steuerungseinheit zu einer Synchronisation ausgestaltet. Die Berechnungs- und Steuerungseinheit erzeugt auf Basis der Phaseninformationen eine Datenmenge synchronisierter herz- und perfusionsspezifischer Signale (Synchronized Cardiac and Perfusion Related Signals; sCPRS) als charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe und stellt diese Datenmenge der Datenausgabeeinheit oder der Anzeigeeinrichtung bereit. Die Erzeugung des synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signals (sCPRS) erfolgt durch einen Ausgleich der Phasenunterschiede in Bezug auf mindestens eine Vergleichsgröße. Die mindestens eine Vergleichsgröße kann beispielsweise durch Signale eines weiteren, von dem wenigstens einen Ort verschiedenen Ortes aus der Datenmenge (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen repräsentiert werden. Die mindestens eine Vergleichsgröße kann weiterhin beispielsweise durch eine Phasenlage des Herzens aus der Datenmenge (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen repräsentiert werden.
  • In einer besonderen Variante ist es auch möglich, dass die Vergleichsgröße durch Signale mindestens eines Ortes größter Phasendifferenz aus der Datenmenge (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen im Vergleich zu den Phasenlagen der Gesamtmenge der Orte der Datenmenge (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen repräsentiert wird.
  • Die Berechnungs- und Steuerungseinheit führt die Synchronisation dabei mittels einer Phasenanpassung im Frequenzspektrum oder auf Basis einer Verschiebung von Einzeldatensätzen im Zeitbereich aus.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems gleicht die Berechnungs- und Steuerungseinheit die Phasenunterschiede zur Phasenlage des Herzens aus und erzeugt eine zur Phasenlage des Herzens synchronisierte Datenmenge synchronisierter herz- und perfusionsspezifischer Signale (sCPRS) und stellt diese der Datenausgabeeinheit oder der Anzeigeeinrichtung bereit.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind die Vorrichtung oder das EIT-System mit der Dateneingangseinheit ausgestaltet, eine gemeinsame Datenmenge, welche herz- und perfusionsspezifische Signalen (CPRS) und ventilationsspezifische Signalen (VRS) gemeinsam enthält, zu empfangen.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems ist die Berechnungs- und Steuerungseinheit ausgestaltet, herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) von ventilationsspezifischen Signalen zu unterscheiden und aus der gemeinsamen Datenmenge eine Datenmenge an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) und eine Datenmenge an ventilationsspezifischen Signalen (VRS) zu erzeugen und für die Berechnungs- und Steuerungseinheit bereitzustellen. Die Berechnungs- und Steuerungseinheit wendet zur Unterscheidung zwischen den herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) und den ventilationsspezifischen Signalen (VRS) mathematische Verfahren zur Signal- und Datenanalyse und mathematische Modellfunktionen zur Datentrennung, wie beispielsweise Hauptkomponenten-Analyse (Principal Component Analysis; PCA) oder Unabhängigkeitsanalyse (Independent Component Analysis; ICA) an.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems ist die Berechnungs- und Steuerungseinheit ausgestaltet, die ventilationsspezifischen Signale (VRS) verschiedener Bereiche der Lunge im Zeitbezug oder in der Phasenlage über einen Betrachtungszeitraum zueinander anzugleichen oder zu synchronisieren und als eine Datenmenge synchronisierter ventilationsspezifischer Signalen (sVRS) für die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung bereitzustellen.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems ist die Berechnungs- und Steuerungseinheit ausgestaltet, die Ventilations-spezifischen Signale (VRS) oder synchronisierten die Ventilationsspezifischen Signale (sVRS) im Zeitbezug oder in der Phasenlage an die synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signale (sCPRS.) anzugleichen oder mit diesen zu synchronisieren und als eine Datenmenge von mit der Perfusion synchronisierten, synchronisierter ventilationsspezifischer Signalen (sVRS') für die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung bereitzustellen.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems werden von der Berechnungs- und Steuerungseinheit auf Basis der ermittelten Phaseninformationen Signale gleicher oder ähnlicher Phasenlage ermittelt und zu besonderen Interessenbereichen (Regions Of Interest; ROI) hinsichtlich der Durchblutung des Herzens (Cardiac- Related Region of Interest; CR-ROI) und hinsichtlich der Durchblutung der Lunge (Perfusion- Related Region of Interest; PR-ROI) für wenigstens einen Bereich der Lunge oder des Herzens zusammengefasst oder gruppiert und für die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung bereitgestellt.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems ist die Berechnungs- und Steuerungseinheit ausgestaltet, die Datenmenge an synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signalen (sCPRS) oder die Datenmenge der gemeinsamen Bereitstellung an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) und ventilationsspezifischen Signalen (VRS) auf Basis der Phaseninformationen und/oder der bestimmten Interessenbereiche (ROI, PR-ROI, CR-ROI) in eine Datenmenge perfusionsspezifischer Signale (sPRS) der Lunge und in eine Datenmenge perfusionsspezifischer Signale (sCRS) des Herzens zu unterscheiden und der Datenausgabeeinheit oder der Anzeigeeinrichtung als Datenmengen perfusionsspezifischer Signale (sPRS) der Lunge und perfusionsspezifischer Signale (sCRS) des Herzens bereitgestellt.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems wird von der Berechnungs- und Steuerungseinheit aus den herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) oder synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signale (sCPRS) und/oder den bestimmten besonderen Interessenbereichen (ROI) und/oder den synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sPRS) der Lunge und/oder den synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sCRS) des Herzens eine, einer der Pumpleistung des Herzens entsprechende Größe ermittelt und für die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung bereitgestellt.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems ist die Berechnungs- und Steuerungseinheit ausgestaltet, mindestens eine der Datenmengen an ventilationsspezifischen Signalen (VRS, sVRS, sVRS') mit mindestens einer der Datenmengen an synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sCPRS, sPRS) zu einer Datenmenge Ortsspezifischer Kenngrößen hinsichtlich Perfusion und Ventilation zu kombinieren und für die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung bereitzustellen. Dazu wird ein Quotient, der sogenannte V-zu-Q-Quotient (sV/Q), aus ventilationsspezifischen Signalen (VRS) oder synchronisierten ventilationsspezifischen Signalen (sVRS, sVRS') zu den synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sPRS) der Lunge gebildet und als Datenmenge hinsichtlich des ortsspezifischen Zustands der Lunge hinsichtlich Perfusion und Ventilation für die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung bereitgestellt.
  • In einer besonderen Variante dieser weiter bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung oder des EIT-Systems wird von der Berechnungs- und Steuerungseinheit aus der Datenmenge ortsspezifischer Kenngrößen (sV/Q), welche den Zustand der Lunge hinsichtlich Perfusion und Ventilation ortsspezifisch charakterisiert, als charakteristische ortsspezifische und perfusionsspezifische Größe über den Betrachtungszeitraum ein globaler Ventilations-Perfusions-Kennwert (sV/QGlobal) gebildet und für die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung bereitgestellt. Dieser globale Ventilations-Perfusions-Kennwert (sV/QGlobal) liefert eine auf einen Zahlenwert reduzierte Aussage über einen Zustand hinsichtlich Ventilation und Perfusion der gesamten Lunge.
  • Der aus der Datenmenge ortsspezifischer Kenngrößen (sV/Q) ermittelte globale Kennwert sV/Qglobal kann dabei sowohl als ein Mittelwert sV/QMean, sV/QMedian als ein Minimalwert sV/QMin oder als ein Maximalwert sV/QMax bestimmt werden und für die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die die Datenausgabeeinheit oder die Anzeigeeinrichtung ausgebildet, die Datenmenge ortsspezifischer Kenngrößen (sV/Q) als numerische, grafische oder bildliche Darstellung auf einen der globalen Ventilations-Perfusions-Kennwerte sV/QMean, sV/QMedian, sV/QMin, sV/QMax normiert auszugeben.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Figuren und den zugehörigen Figurenbeschreibungen ohne Beschränkungen des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung von Funktionselementen zu einer Verarbeitung von EIT- Daten,
    • 2a, 2b, 2c schematische Ablaufpläne zur Verarbeitung von EIT-Daten,
    • 3a eine schematische anatomische Darstellung des Herz- Lungenbereiches,
    • 3b, 3c eine Darstellung von EIT- Daten mit Darstellung besonderer Interessenbereichen in der Frontalebene,
    • 3d eine Darstellung von EIT- Daten mit Darstellung besonderer Interessenbereichen in der Transversalebene
    • 4a, 4b, 4c, 4d Darstellung verschiedener Darstellungskodierungen,
    • 5 eine schematische Darstellung eines System zur Erfassung, Verarbeitung und Anzeige von EIT- Daten.
  • In der 1 sind eine Anordnung 10 von Funktionselementen zu einer Verarbeitung von EIT-Daten 3 in einer schematischen Form dargestellt. Als Grundkomponenten umfasst diese Anordnung 10 eine Dateneingangseinheit 50, eine Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 und eine Datenausgabeeinheit 90. Weiterhin ist in dieser 1 eine mit der Datenausgabeeinheit 90 verbundene Anzeigeeinrichtung 99 abgebildet. Die Anzeigeeinrichtung 99 umfasst Mittel zur Darstellung 901, wie Anzeigeelemente, Bildschirme, Displays zur Darstellung von Grafiken, Kurvenverläufen, Diagrammen oder Bildern oder auch Zahlenwert- Anzeigen zur Wiedergabe numerischer Werte. Weiterhin umfasst die Anzeigeeinrichtung 99 Eingabe- und Bedienelemente 902, wie Schalter, Taster, Knöpfe, Drehknöpfe. Eine besondere Ausführungsvariante stellt ein berührungssensitives Display (Touch-Screen) mit Kombination von Eingabe- und Darstellungsfunktionalitäten dar. Die Dateneingangseinheit 50 liest an mindestens einem Dateneingang 51 oder mehreren Dateneingängen 51 Daten von einem EIT-Gerät 30 als EIT- Daten 3 ein. In dieser 1 ist das EIT-Gerät 30 als ein externes Gerät an die Anordnung 10 angebunden. Es ist allerdings im Sinne der vorliegenden Erfindung mit umfasst, dass einerseits das EIT- Gerät 30 als ein Bestandteil der Anordnung 10 ausgebildet sein kann, andererseits auch, dass die Anordnung 10 als ein Teil des EIT-Gerätes 30 ausgebildet sein kann. Die Dateneingangseinheit 50 hält nach der Einlesung die Daten zur weiteren Verarbeitung entweder in unverändertem Format als EIT-Daten 3 oder in zur weiteren Verarbeitung angepasster Form als EIT-Daten 3' vor. In einer besonderen Variante können die EIT-Daten 3, 3' bereits separat an den Dateneingängen 51 vorliegen, beispielsweise als EIT-Perfusions-Daten 4 und als EIT-Ventilationsdaten 5. Die Datenausgabeeinheit 90 ist ausgebildet, sowohl Daten an einer Schnittstelle 91 zu einer Darstellung als Zahlen 92, Bilder 93, Diagramme 94 oder Kurven, Kurvenverläufe, zeitliche Signalverläufe 95, sowie Datensätze, insbesondere in Form von Datenzusammenstellungen 96, 98 auf einer Anzeigeeinrichtung 99 (Bildschirm, Monitor, Datensichtgerät) bereitzustellen. Als Bereitstellung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung jegliche Form einer Signal- oder Daten-Bereitstellung zu Weiterleitung, Ausgabe, Darstellung, Anzeige, Ausdruck, Versendung, Weiterverarbeitung an weitere Geräte oder an Teile von Geräten zu verstehen. In dieser 1 ist die Anzeigeeinrichtung 99 als ein externes Gerät über die Schnittstelle 91 an die Datenausgabeeinheit 90 angebunden. Es ist allerdings im Sinne der vorliegenden Erfindung mit umfasst, dass die Anzeigeeinrichtung 99 als eine interne Einheit der Datenausgabeeinheit 90 oder auch der Anordnung 10 ausgeführt sein kann. Mittels der Schnittstelle 91 sind beispielsweise drahtlose oder drahtgebundene Bereitstellungen von Daten in ein Datennetzwerk 300 (LAN, WLAN, Ethernet), drahtlose oder drahtgebundene Bereitstellungen von Daten zur wechselseitigen Übermittlung von Messwerten und Steuerungsdaten (z.B. USB, RS232, RS485, FireWire, NMEA 0183, IrDA, Bluetooth, CAN, UMTS [SMS, MMS]) im Datenaustausch mit verschiedenen anderen externen Geräten 200 (Anästhesie- oder Beatmungsgeräte, physiologische Monitore, zur Überwachung des Herz-Zeit-Volumens (Cardiac Output) geeignete Monitore, Personal Computer, Krankenhaus-Management-Systeme), sowie Bereitstellung von Audio- /Videodaten (z.B. Video Out, Component Video, S-Video, HDMI, VGA, DVI, RGB) in verschiedenen Datenformaten (z.B. MPEG, JPEG, etc.) zur Anbindung an die Anzeigeeinrichtung 99 oder andere Anzeigegeräte (Bildschirme, Monitor, Tablet- PC's) möglich. Die Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 erfüllt eine Vielzahl von Aufgaben innerhalb der Anordnung 10, wie die Koordination mit der Dateneingangseinheit 50 und mit der Datenausgabeeinheit 90. Die Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 ist vorzugsweise und beispielsweise als eine zentrale Recheneinheit (CPU, µP) oder Anordnung einzelner Microcontroller (µC) ausgebildet. Die Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 umfasst weitere Einheiten, welche zur weiteren Verarbeitung, Speicherung und Aufbereitung der EIT-Daten 3, 3', 4, 5 ausgebildet sind. So sind eine Separationseinheit 73, eine erste Synchronisationseinheit 75, eine optionale zweite Synchronisationseinheit 77, eine Verarbeitungseinheit 79, sowie ein Datenspeicher 74 vorgesehen. In die Verarbeitungseinheit 79 ist als ein weiterer Bestandteil eine Speicherorganisationseinheit 79' mit integriert. Zur Anordnung 10 gehören weiterhin verschiedene Elemente zur Spannungs- und Energieversorgung, welche aber in dieser 1 nicht mit dargestellt sind. Die Verbindungen zwischen den Elementen und Einheiten der Anordnung 10 sind in dieser 1 lediglich schematisch dargestellt, beispielsweise sind die wesentlichen Datenverbindungen und Daten- Eingänge und Daten- Ausgänge gezeigt, jedoch sind aus Gründen der Übersichtlichkeit keine Versorgungsleitungen und nicht alle Verbindungsleitungen zwischen den Elementen und Einheiten untereinander gezeigt.
  • Diese Einheiten können als einzelne Elemente der Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 ausgebildet sein, es ist jedoch im Sinne der vorliegenden Erfindung mit umfasst, dass die Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 in andere Teilmodule gegliedert sein kann, sowie durch Programmierung dazu ausgestaltet sein kann, die Funktionen der Separationseinheit 73, der ersten Synchronisationseinheit 75, der optionalen zweiten Synchronisationseinheit 77, der Verarbeitungseinheit 79 oder der Speicherorganisationseinheit 79' wirkungsgleich, wie zu 1 beschrieben, in gleicher oder abgewandelter Reihenfolge der Verarbeitung bereitzustellen.
  • Der Datenspeicher 74 ist, beispielsweise als eine Anordnung von RAM-Speicher-Bausteinen, ausgebildet, Datensätze und Mengen von Datensätzen und auch Ergebnisse oder Zwischenergebnisse der Datenverarbeitung (Berechnungen, Sortierungen, Zuordnungen) für die Abwicklung der Datenverarbeitung zu speichern und gemeinsam mit der Speicherorganisationseinheit 79' zu organisieren.
  • Weiterhin ist eine Datenaufbereitungseinheit 89 vorgesehen, welche in dieser 1 als Bestandteil der Datenausgabeeinheit 90 ausgeführt ist, in einer alternativen Ausgestaltung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung aber auch mit umfasst, dass die Datenaufbereitungseinheit 89 als Bestandteil der Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 oder verteilt auf Datenausgabeeinheit 90 und Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 ausgeführt sein kann.
  • Die Separationseinheit 73 verarbeitet die EIT- Daten 3, 3', 4, 5 in der Art weiter, dass die EIT-Daten 3, 3', bzw. die EIT-Perfusions-Daten 4 und die EIT-Ventilationsdaten 5 für die weitere Verarbeitung in eine erste Datenmenge 501 CPRS an Perfusions-Datensätzen und in eine zweite Datenmenge 502 VRS an Ventilations-Datensätzen unterschieden und organisiert werden. Die Separationseinheit 73 bereitet die weitere Verarbeitung vorzugsweise mittels einer Verteilung und Organisation der getrennten PRS und VRS Datensätze in unterschiedliche Speicherbereiche der Speichereinheit 74 mittels der Speicherorganisations-Einheit 79' vor.
  • In der nachfolgend weiteren Verarbeitung werden in der ersten Synchronisationseinheit 75 auf Basis der ersten Datenmenge 501 CPRS an Perfusions-Datensätzen zugehörige Perfusions-Phaseninformationen 601 ermittelt. Die Durchblutung verschiedener Bereiche der Lunge erfolgt mit unterschiedlichen zeitlichen Verzögerungen. Nimmt man die Kontraktion (Systole, im EKG erkennbar anhand der sogenannten R-Zacke) des Herzens als Beginn der Blutzuströmung zur Lunge, so breitet sich das Blut von der Lungenarterie aus in verschiedene Bereiche der Lunge unterschiedlich schnell aus. Die Perfusions-Phaseninformationen 601 bilden diese physiologischen Verhältnisse als Zusatzinformationen zur ersten Datenmenge 501 CPRS an Perfusions-Datensätzen ab. Die Perfusions-Phaseninformationen 601 geben dabei an, in welcher Phasenlage die Perfusions-Datensätze verschiedener Bereiche der Lunge zueinander, bzw. zu einem Referenzzeitpunkt (beispielsweise der BlutEinströmung in die Lungenarterie oder der R-Zacke im EKG) stehen.
  • Auf Basis der Perfusions-Phaseninformationen 601 werden in der ersten Synchronisationseinheit 75 anschließend alle Perfusions-Datensätze der ersten Datenmenge 501 CPRS zueinander synchronisiert und daraus eine dritte Datenmenge 503 sCPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen gebildet.
  • In einer nachfolgend optionalen weiteren Verarbeitung werden auf Basis der zweiten Datenmenge 502 VRS an Ventilations-Datensätzen in der optionalen zweiten Synchronisationseinheit 77 zugehörige Ventilations-Phaseninformationen 602 ermittelt. Die Belüftung (Ventilation) verschiedener Bereiche der Lunge erfolgt mit unterschiedlichen zeitlichen Verzögerungen. Die Ventilations-Phaseninformationen 602 geben dabei an, in welcher Phasenlage die Ventilations-Datensätze verschiedener Bereiche der Lunge zueinander, bzw. zu einem Referenzzeitpunkt stehen. Die Ventilations-Phaseninformationen 602 werden von der optionalen zweiten Synchronisationseinheit 77 über die Datenaufbereitungs-Einheit 89 an die Datenausgabeeinheit 90 zur Verfügung gestellt. Auf Basis der Ventilations-Phaseninformationen 602 werden in der optionalen zweiten Synchronisationseinheit 77 anschließend alle Ventilations-Datensätze der zweiten Datenmenge 502 VRS zueinander synchronisiert und daraus eine vierte Datenmenge 504 sVRS an synchronisierten Ventilations- Datensätzen gebildet.
  • In einer alternativen Ausgestaltung der Anordnung von Funktionselementen 10 kann die Reihenfolge der Verarbeitung aus Separation und Synchronisation in der Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 gegeneinander getauscht ausgeführt sein, so dass die Separationseinheit 73 im Anschluss an die erste und/oder zweite Synchronisationseinheit 75, 77 angeordnet ist.
  • In einer optionalen weiteren folgenden Verarbeitung der Ventilationsdaten wird in der Verarbeitungseinheit 79 die vierte Datenmenge 504 sVRS an synchronisierten Ventilations-Datensätzen an die dritte Datenmenge 503 sCPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen angeglichen und damit eine fünfte Datenmenge 505 sVRS' an synchronisierten Ventilations-Datensätzen gebildet. Die fünfte Datenmenge 505 sVRS' ist damit im zeitlichen Bezug an die dritte Datenmenge 503 sCPRS angeglichen. Aufgrund der deutlich unterschiedlichen Frequenzbereiche von Herzfrequenz (Erwachsene: 100 ±40 Herzschläge je Minute; Kleinkind: 130 ±40 Herzschläge je Minute) und Beatmungsfrequenz (Erwachsene: 12- 15 Atemzüge je Minute; Kleinkind: ca. 25 Atemzüge je Minute), sowie der statistisch zufälligen zeitlichen Variabilität der Herzfrequenz und der davon unabhängigen statistisch zufälligen zeitlichen Variabilität der Atemfrequenz ist eine dauerhafte vollständige Synchronisation von Perfusions-Daten und Ventilations-Daten nicht erreichbar, sondern lediglich eine Angleichung.
  • Mit dieser Angleichung kann jedoch annähernd erreicht werden, dass die Ventilations-Daten der fünften Datenmenge 505 sVRS' an synchronisierten Ventilations-Datensätzen und die Perfusions-Daten der dritten Datenmenge503 sCPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen von der Datenausgabeeinheit 90 und/oder Datenaufbereitungs-Einheit 89 in einer Form bereitgestellt werden, die beispielsweise auf der Anzeigeeinrichtung 99 im Wesentlichen gleichlaufende, gleichmäßige oder simultane Darstellungsformen zwischen Ventilation und Perfusion ermöglichen.
  • Die gleichlaufende oder simultane Darstellung von Perfusion und Ventilation erfordert die Synchronisation mit Phasenermittlung der Perfusionsdaten. Die Synchronisation innerhalb der Ventilationsdaten 502 VRS zu synchronisierten Ventilationsdaten 504 sVRS, bzw. deren zeitliche Angleichung an die Perfusionsdaten zu sVRS' ergibt Vorteile bei der weiteren Verarbeitung und Darstellung, da weitere Rechenvorgänge mit den Datensätzen dann mit einem vereinheitlichten Zeitbezug erfolgen können.
  • Die dritte Datenmenge 503 sCPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen wird in der Verarbeitungseinheit 79 mittels einer weiteren Analyse der Perfusions-Phaseninformationen 601 in eine achte Datenmenge 508 sPRS an Datensätzen mit Zuordnung zur Lungen-Durchblutung und in eine neunte Datenmenge 509 sCRS an Datensätzen mit Zuordnung zur Herz-Durchblutung/ Herzfüllstand unterschieden. Die Perfusions-Phaseninformationen 601 werden von der ersten Synchronisationseinheit 75, der Verarbeitungseinheit 79 und über die Datenaufbereitungs- Einheit 89 an die Datenausgabeeinheit 90 zur Verfügung gestellt. In der Verarbeitungseinheit 79 oder der Datenaufbereitungs-Einheit 89 wird auf Basis der Perfusions-Phaseninformationen 601 eine weitere Datenverarbeitung der dritten Datenmenge 503 sCPRS, bzw. der achten Datenmenge 508 sPRS und der neunten Datenmenge 509 sCRS an Datensätzen zu phasenspezifischen Daten- Zusammenstellungen 98 vorgenommen. Diese phasenspezifischen Daten-Zusammenstellungen 98 können in der weiteren Verarbeitung beispielsweise zu einer Gestaltung von Darstellungsvarianten (3b - 3d, 4a - 4d) verwendet werden. Die phasenspezifischen Daten-Zusammenstellungen 98 ermöglichen synchronisierte Formen von Darstellungen der Durchblutung der Lunge 508 (sPRS) und/ oder des Herzens 509 (sCRS). Eine Ausgestaltungsvariante einer solchen phasenspezifischen Daten-Zusammenstellungen 98 ist eine im Wesentlichen synchronisierte Darstellungsform von einem oder mehreren Blutaustausch-Zyklen (Bluteinströmung/ Blutausströmung) der Lunge synchron mit einem oder mehreren Blutaustausch-Zyklen (Bluteinströmung/Blutausströmung) des Herzens.
  • Dabei werden in einer ersten Variante (sPRS & sCRS gleichphasig, 0°-Variante) der Blutaustausch in Lunge und Herz gleichphasig synchronisiert in einer gemeinsamen sPRS/sCRS-Abbildung angezeigt. Alternativ dazu kann in einer zweiten Variante (sPRS & sCRS gegenphasig, 180°-Variante)) der Blutaustausch in Lunge und Herz gegenphasig synchronisiert in einer gemeinsamen sPRS/sCRS-Abbildung angezeigt werden, so dass in der Anzeige abwechselnd die Durchblutung der Lunge und die Durchblutung des Herzens sichtbar ist.
  • Die Darstellung kann dabei vorzugsweise in Form von Einzelbildern, Abfolge von Einzelbildern oder in Form einer im Wesentlichen kontinuierlichen Bildfolge oder als Film erfolgen. Dabei wird beispielsweise eine Falschfarben-Darstellung zur grafischen Kodierung der Daten verwendet, wobei Perfusionsdaten vorzugs- und beispielsweise in einem roten Farbspektrum und Ventilationsdaten vorzugs- und beispielsweise in einem blauen Farbspektrum dargestellt werden.
  • In der weiteren folgenden Verarbeitung werden in der Verarbeitungseinheit 79 die zweite Datenmenge 502 an Ventilations-Datensätzen oder die vierte Datenmenge 504 sVRS oder die fünfte Datenmenge 505 sVRS' an synchronisierten Ventilations-Datensätzen in ein Verhältnis zur dritten Datenmenge 503 sCPRS oder zur achten Datenmenge 508 sPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen gesetzt und eine sechste Datenmenge 506 sV/Q an synchronisierten V/Q-Kenngrößen gebildet. Dazu wird für einzelne Lungenbereiche jeweils vorzugsweise der Quotient aus ventilationsbedingten Signalen 502, 504 und perfusionsbedingten Signalen 503, 508 gebildet, so dass sich für einzelne Lungenbereiche eine spezifische Kenngröße ergibt, aus der erkennbar ist, welchen Zustand dieser jeweilige Lungenbereich hinsichtlich Belüftung (Ventilation) und Durchblutung (Perfusion) aufweist. Die sechste Datenmenge 506 sV/Q an synchronisierten V/Q-Kenngrößen wird durch die Datenausgabeeinheit 90 bereitgestellt.
  • Neben der Bestimmung der sechsten Datenmenge 506 sV/Q an synchronisierten V/Q-Kenngrößen wird in der Verarbeitungseinheit 79 aus der sechsten Datenmenge 506 an synchronisierten V/Q-Kenngrößen optional eine zusätzliche globale Kenngröße als ein globaler sV/Q-Kennwert 510 ermittelt, welcher den Zustand der gesamten Lunge hinsichtlich Belüftung (Ventilation) und Durchblutung (Perfusion) kennzeichnet.
  • Dieser globale sV/Q-Kennwert 510 ergibt sich beispielsweise als ein Median sV/QMedian oder Mittelwert sV/QMean 510 aller Kenngrößen aus der sechsten Datenmenge 506 sV/Q an synchronisierten V/Q-Kenngrößen.
  • Neben dem globalen Kennwert sV/QGlobal 510 als gemittelter Wert (sV/QMedian, sV/QMean) 510 über alle Bereiche der Lunge ist es weiterhin vorteilhaft, einen Minimalwert sV/QMin 510', sowie auch einen Maximalwert sV/QMax 510" aus der sechsten Datenmenge 506 sV/Q an synchronisierten V/Q-Kenngrößen optional zu ermitteln, um beispielsweise die sechste Datenmenge 506 an synchronisierten V/Q-Kenngrößen darauf für eine weitere Verarbeitung, Bereitstellung oder Darstellung zu normieren.
  • In der Datenausgabeeinheit 90 und/oder der Datenaufbereitungs- Einheit 99 wird auf Basis der sechsten Datenmenge 506 sV/Q vorzugsweise eine Unterscheidung in beispielsweise vier Konstellationen A (Lungenbereiche mit ausreichender Ventilation und mit ausreichender Perfusion), B (Lungenbereiche mit ausreichender Ventilation und mit ungenügender Perfusion), C (Lungenbereiche mit ungenügender Ventilation und mit ausreichender Perfusion) und D (Lungenbereiche mit ungenügender Ventilation und mit ungenügender Perfusion) vorgenommen und an der Datenausgabeeinheit 90 bereitgestellt. Diese Bereitstellung dieser vier Konstellationen A-D an der Datenausgabeeinheit 90 ermöglicht beispielsweise auf der Anzeigeeinrichtung 99 eine grafisch-kodierte Ausgabe, z.B. in der Form einer kombinierten Lunge/Herz-Grafik 99', wobei darin diesen 4 Konstellationen vier unterschiedliche Farben zugewiesen werden können.
  • Dazu sei als ein Beispiel die folgende Zuordnung exemplarisch genannt:
    • Konstellation A: grün
    • Konstellation B: blau
    • Konstellation C: rot
    • Konstellation D: grau
  • In der 4d ist dazu ergänzend für einen linken und rechten Lungenflügel schematisch gezeigt, wie eine solche grafisch kodierte Darstellung der vier Konstellationen basierend auf den synchronisierten V/Q-Kenngrößen 506 in der Lunge/Herz-Grafik 99' beispielhaft umgesetzt sein kann. Für die Zuordnung in eine der vier Konstellationen A-D ist es vorteilhaft, die Kenngrößen der sechsten Datenmenge 506 an synchronisierten V/Q-Kenngrößen jeweils auf einen globalen sV/QGlobal Kennwert (2b), etwa den Medianwert sV/Qmedian, Mittelwert sV/QMean 510, den Minimalwert sV/QMin 510' oder auf den Maximalwert sV/QMax 510" zu normieren.
  • In einer besonderen Darstellungsvariante werden Ventilation und Durchblutung gemeinsam abgebildet. So werden beispielsweise mehrere Blutaustausch-Zyklen (Bluteinströmung/Blutausströmung) in der Lunge als ein mittlerer Blutaustauschzyklus zeitlich an den Atemzyklus (Einatmung/Ausatmung) derart angeglichen, dass in einer ersten Variante die Durchblutung der Lunge und die Belüftung der Lunge (V &Q gleichphasig, 0°- Variante) in einer gemeinsamen VQ-Abbildung zur Anzeige kommen. Dabei wird vorzugsweise eine Falschfarben-Darstellung zur grafischen Kodierung der Daten verwendet, wobei Perfusionsdaten vorzugsweise in einem roten Farbspektrum und Ventilationsdaten vorzugsweise in einem blauen Farbspektrum dargestellt werden. Eine alternative Darstellungsform stellt als eine zweite Variante (V &Q gegenphasig, 180°-Variante) einer VQ-Abbildung den mittleren Blutaustauschzyklus im Wechsel mit dem Atemzyklus dar, so dass im Rhythmus der Atmung abwechselnd die Ventilation, beispiels- und vorzugsweise im blauen Farbspektrum, und die Perfusion, beispiels- und vorzugsweise im roten Farbspektrum, angezeigt werden.
  • Alternativ zur Falschfarbendarstellung mit Farben sind auch grafische Kodierungen auf Basis von Grautönen oder Mustern, beispielsweise Schraffuren im Sinne der vorliegenden Erfindung mit umfasst.
  • In der Verarbeitungseinheit 79 werden aus der dritten Datenmenge 503 sCPRS oder aus der achten Datenmenge 508 sPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen oder aus der ersten Datenmenge 501 CPRS für einzelne Bereiche der Lunge lokale Phasenindeces ermittelt und in Form einer siebten Datenmenge Phaseindex 507 an phasenlage- indizierten Perfusions-Datensätzen zusammengestellt.
  • Die Datenaufbereitungs-Einheit 89 verarbeitet die siebte Datenmenge 507 Phaseindex in der Art, dass Datensätze mit dem gleichen lokalen Phasenindex oder mit einem lokalen Phasenindex in einem vorbestimmten Toleranzbereich des gleichen lokalen Phasenindex zu Gruppen in phasenspezifischen Daten-Zusammenstellungen 98 zusammengefasst werden.
  • Auf Basis der Aufbereitung der siebten Datenmenge 507 Phaseindex zu lokalen Phasenindices ist es der Datenausgabeeinheit 90 möglich, phasenspezifische Daten-Zusammenstellungen 98 an der Schnittstelle 91 bereitzustellen. Anhand der phasenspezifischen Daten-Zusammenstellungen 98 können für die Lunge und auch für die Abbildung der Lunge in Form einer EIT- Darstellung besondere Interessenbereiche (ROI = Regions Of Interest) 620 (3b) gebildet werden. So können als Kriterien zur Bildung solcher besonderer Interessenbereiche (ROI) 620 (3b) die Zugehörigkeiten zu Gruppen auf Basis des lokalen Phasenindex angewendet werden.
  • Vorzugsweise werden dabei die zu besonderen Interessenbereichen (ROI) 620 (3b) zusammengefassten Bereiche der Lunge mit einer gleichartigen grafischen Darstellungskodierung auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt.
  • Die Gruppierung in besondere Interessenbereiche (ROI) 620, 621 (3b, 3c) ergibt ein Abbild der Lunge mit räumlicher Aufteilung in Kombination mit einer zeitbezogenen Information zur Durchblutung. Als ein Beispiel sei hier genannt, dass als ein besonderer Interessenbereich (ROI) eine Datenmenge der kleinsten Blutgefäße (Kapillaren) in der Lunge von Interesse sein könnte. Die Mehrzahl der kleinsten Blutgefäße hat, je weiter entfernt sie von der Lungenarterie entfernt sind, einen zunehmenden Zeitversatz (Phasenunterschied) zur Bluteinströmung an der Lungenarterie. Damit ist die Datenmenge der kleinsten Blutgefäße über die phasenspezifischen Daten-Zusammenstellungen 98 (3b, 3c) als ein besonderer Interessenbereich (ROI) 620, 621 (3b, 3c) definierbar. Als weitere Beispiele für besondere Interessenbereiche (ROI) sind die Aorta, die Lungenarterie, der kleine Lungenkreislauf (vasa publica) und der große Lungenkreislauf (vasa privata) zur Versorgung der Lunge, mit rechter Herzkammer und Lungenarterie und linker Herzkammer und Lungenvene oder auch die Koronargefäße zur Versorgung des Herzmuskels zu nennen.
  • Als ein weiteres Beispiel für eine phasenspezifische Daten-Zusammenstellung 98 auf Basis der synchronisierten Perfusions-Datensätze (sCPRS, sCRS, sPRS) ist die Ermittlung, Zusammenstellung oder Bereitstellung einer der Pumpleistung des Herzens oder der regionalen Perfusion des Herzens entsprechende Größe zu nennen. Der Pumpleistung des Herzens entsprechende Größen sind beispielsweise das Herzzeit- oder Herzminuten-Volumen (Cardiac Output).
  • Da die Blutmenge des menschlichen Körpers durch die Pumpleistung des Herzens im Wechsel zwischen dem Herzen und der Lunge strömt, ergibt sich einerseits aus der achten Datenmenge 508 sPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen bei Betrachtung der Perfusion in der Lunge insgesamt in einem bestimmten Zeitintervall (Herzschlag-Zyklus: Füllungsphase, Diastole) ein erstes Maß für die Menge an Blut, welches insgesamt aus der Lunge zum Herzen zurückströmt als eine der Pumpleistung des Herzens entsprechende Größe.
  • Aus der neunten Datenmenge 509 sCRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen ergibt sich bei Betrachtung der Perfusion der Herzregion in einem bestimmten Zeitintervall mit der nächstfolgenden Kontraktion, bzw. Systole (Herzschlag-Zyklus: R-Zacke-T-Welle) ein zweites Maß für die Menge an Blut, welches als Auswurfleistung aus dem Herzen herausströmt als eine der Pumpleistung des Herzens entsprechende weitere Größe.
  • Da die Menge des aus der Lunge zum Herzen strömenden Blutes mit der vom Herzen ausgeworfenen Menge ohne einen Blutverlust des Patienten im Gleichgewicht ist, kann die Auswurfleistung des Herzens sowohl aus dem mittels der achten Datenmenge 508 sPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen ermittelten ersten Maß, wie auch aus dem mittels der neunten Datenmenge 509 sCRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen ermittelten zweiten Maß mittelbar bestimmt werden. Sowohl aus dem ersten, wie auch aus dem zweiten Maß ist somit eine mittelbare Größe, welche mit der Auswurfleistung des Herzens, auch bekannt als Cardiac Output (CO) oder als Herzzeit- bzw. Herzminuten-Volumen, in Zusammenhang steht mittels der EIT auf nicht-invasive Art und Weise möglich. Die Auswertung der EIT-Daten und die Synchronisierung der Perfusionsdaten stellen somit eine Alternative zu invasiven Verfahren, wie beispielsweise der Thermodilution mittels intravenöser Injektion und zentralvenösem Katheter oder auch semi-invasiven Verfahren, wie der Pulskonturanalyse dar. Nicht-invasive Methoden sind für den Patienten physikalisch deutlich weniger belastend und mit weniger Komplikationsmöglichkeiten und Risiken hinsichtlich Hygiene (Keimübertragung) verbunden und damit invasiven Methoden gegenüber vorzuziehen. Das erste und das zweite Maß sind für eine nichtinvasive Langzeitüberwachung gut geeignet, da allerdings die Elektro-Impedanz-Tomografie lediglich Impedanzen des Gewebes, sowie darin enthaltener Gase und Blut erfassen kann, ist eine Kalibrierung oder Normierung hilfreich, um absolute Werte des Herzminutenvolumen davon abzuleiten. In Kombination mit einer invasiven Gabe eines definierten Bolus einer Kochsalzlösung oder mit Methoden der Thermodilution kann der Betrachtungszeitraum für die Datenerfassung oder Datenauswertung zeitlich geeignet gestaltet werden und somit die Aussage des ersten, wie auch des zweiten Maßes verbessert werden.
  • Die Datenausgabeeinheit 90 stellt mittels der Schnittstelle 91 die erste Datenmenge PRS-Datensätze 501, die zweite Datenmenge VRS-Datensätze 502, die dritte Datenmenge sPRS- Datensätze 503, die vierte Datenmenge sVRS-Datensätze 504, die fünfte Datenmenge sVRS'-Datensätze 505, die sechste Datenmenge an sV/Q-Kenngrößen 506, die siebte Datenmenge Phaseindex 507, die achte Datenmenge 508 sPRS, die neunte Datenmenge 509 sCRS, den globalen sV/Q-Kennwert 510, die Daten-Zusammenstellungen 96, die phasenspezifischen Daten-Zusammenstellungen 98, wie auch die Perfusions-Phaseninformationen 601 und die Ventilations- Phaseninformationen 602 beispielsweise an die Anzeigeeinrichtung 99 und auch nach außerhalb der Anordnung 10 an die verschiedenen externen Geräte 200 oder dem Datennetzwerk 300 oder zur Verfügung.
  • Es ist eine optionale Eingabe- und Bedieneinheit 80 (in dieser 1 mit gestrichelter Linienart gezeichnet) vorgesehen, welche zu einer Parametrisierung oder einer Konfiguration der Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 und/oder der Datenausgabeeinheit 90 oder der Datenaufbereitungseinheit 89 geeignet oder ausgebildet ist. Zur Anbindung der optionalen Eingabe- und Bedieneinheit 80 an die Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 ist in der Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 eine optionale erste Konfigurationseinheit 78 vorgesehen. Zur Anbindung der optionalen Eingabe- und Bedieneinheit 80 an die Datenausgabeeinheit 90 ist in der Datenaufbereitungseinheit 89 (als Bestandteil der Datenausgabeeinheit 90) eine optionale zweite Konfigurationseinheit 88 vorgesehen. Mit der Parametrisierung oder der Konfiguration kann beispielsweise die Art und Weise der Gestaltung der Interessenbereiche (ROI) auf Basis der Phasenlage beeinflusst werden, indem die Phasen-Toleranzbereiche für die Gruppierung der Perfusionsdaten und/oder die Indizierung definiert werden können. Als weitere Konfigurationsmöglichkeiten sind Art und Weise der Mittelwertbildung (Anzahl Atemzyklen, gleitender Mittelwert, Medianfilterung, Frequenzfilterung, 50 / 60 Hz- und Rauschunterdrückung) die Gestaltung der grafischen Kodierung der Darstellung auf der Datenausgabeeinheit 90, wie Farbeinstellungen der ROI (Grauwerte, Falschfarbenspektrum, Schraffuren), Art der synchronisierten Darstellung (180°-Variante, 0°-Variante) von Ventilation und Perfusion, Normierungen der Perfusion und Ventilation, z.B. auf einen der globalen Mittelwerte, auf Minimal- oder Maximal-Werte, Normierungen auf den Patienten-Typus (Lungenvolumen korreliert mit Größe, Gewicht, Geschlecht, Alter, Krankheitsbilder) zu nennen. Weiterhin sind auch Normierungen oder Darstellungsvarianten für besondere Krankheitsbilder, wie COPD, ARDS denkbar, welche mittels der optionalen Eingabe- und Bedieneinheit 80 auf die Funktion der Berechnungs- und Steuerungseinheit 70 und/oder die Datenausgabeeinheit 90 Einfluss nehmen können.
  • Die 2a zeigt eine Ausführung eines Verfahrens zur Verarbeitung von EIT-Daten schematisch in Form eines Ablaufplanes 100. Gleiche Elemente in der 2a wie in der 1 sind in der 2a mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in der 1. In dieser Ausführung nach 2a liegen die EIT-Daten vorzugsweise als eine Gesamtmenge von EIT-Bilddaten, d.h. mit einem Rekonstruktionsalgorithmus aus den Rohdaten ermittelte Datensätze, welche lokale Impedanzen, Impedanzunterschiede oder Impedanzveränderungen wiedergeben, vor. Das Verfahren zur Verarbeitung von EIT-Daten 3 wird nun mit Hilfe einer Schrittabfolge 101-105 näher erläutert.
  • In einem ersten Schritt 101 werden EIT-Daten 3 eingelesen. Die EIT-Daten 3 werden beispielsweise als Datensätze von einem EIT-Gerät 30 bereitgestellt. Die EIT-Daten 3 umfassen Impedanzwerte von Lunge, Bereichen der Lunge und dem Herzen eines menschlichen Körpers, welche mit Hilfe eines Elektro-Impedanz-Tomographiegerätes gewonnen wurden. Nach der Einlesung liegen die EIT-Daten entweder in unverändertem Format als EIT-Daten 3 oder in angepasster Form als EIT- Daten 3' zur weiteren Verarbeitung in nachfolgenden Schritten vor.
  • In einem zweiten Schritt 102 werden die EIT-Daten 3 in eine erste Datenmenge 501 an Perfusions-Datensätzen PRS und in eine zweite Datenmenge 502 an Ventilations-Datensätzen VRS unterschieden. Die Unterscheidung erfolgt dabei mit Hilfe von frequenzselektiven Methoden (FFT, EKG-Gating) auf Basis EKGbasierter getriggerter Verfahren oder mit statistischen oder Modell-basierten mathematischen Methoden, wie Hauptkomponenten oder Unabhängigkeitsanalyse- Analyse (principal-component-analysis [PCA], independent-component-analysis [ICA]).
  • In einer weiter bevorzugten Ausgestaltungsvariante des Verfahrens zur Verarbeitung von EIT-Daten, in der die EIT-Daten 3' bereits als in Perfusionsdaten PRS und Ventilationsdaten VRS getrennte Daten oder Datensätze vorliegen oder eingelesen werden können, kann der zweite Schritt 102 der Unterscheidung vereinfacht als eine Datenorganisation in die zwei Datenmengen 501 und 502 ausgeführt werden. In einem dritten Schritt 103 werden Perfusions-Phaseninformationen 601 der ersten Datenmenge 501 der Perfusions-Datensätze PRS zueinander ermittelt.
  • In einer optionalen erweiterten Ausgestaltungsform - in dieser 2a als ein mit gestrichelter Linie abgetrennter Teil-Funktionsblock 103' dargestellt - des dritten Schrittes 103 werden zusätzlich Ventilations-Phaseninformationen 602 der zweiten Datenmenge 502 der Ventilations-Datensätze VRS zueinander ermittelt. Die Ermittlung der Phaseninformationen 601, bzw. 602 erfolgt im dritten Schritt 103, bzw. 103' basierend auf einer Phasenanalyse im Frequenzbereich oder basierend auf einer Kreuzkorrelation.
  • In einem vierten Schritt 104 wird aus den ermittelten Phaseninformationen 601 und der ersten Datenmenge 501 der Perfusions-Datensätze PRS eine dritte Datenmenge 503 sCPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen bestimmt. In einer optionalen erweiterten Ausgestaltungsform - in dieser 2a als ein mit gestrichelter Linie abgetrennter Teil-Funktionsblock 104' dargestellt - des vierten Schrittes 104 wird zusätzlich aus den ermittelten Phaseninformationen 602 eine vierte Datenmenge 504 sVRS an synchronisierten Ventilations-Datensätzen bestimmt. Die Synchronisierung der Datensätze der ersten Datenmenge 501 CPRS, bzw. der zweiten Datenmenge 502 VRS zu synchronisierten Datensätzen sCPRS 503, bzw. sVRS 504 erfolgt basierend auf einer Phasenanpassung im Frequenzspektrum oder basierend auf einer Verschiebung von Einzeldatensätzen im Zeitbereich. Die synchronisierten Perfusions-Datensätze können in bevorzugter Weise mit Hilfe der Phaseninformationen 601 weiter in eine achte Datenmenge an synchronisierten Datensätzen sPRS 508 mit Zuordnung zur Lungen-Durchblutung und eine neunte Datenmenge an synchronisierten Datensätzen sCRS 509 mit Zuordnung zur Herz-Durchblutung unterschieden werden.
  • In einem fünften Schritt 105 wird die dritte Datenmenge 503 sCPRS, die achte Datenmenge 508 sPRS oder die neunte Datenmenge 509 sCRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen bereitgestellt. In einer weiter bevorzugten erweiterten Ausgestaltungsform - in dieser 2a als eingebetteter Teil-Funktionsblock 105' angedeutet - wird im fünften Schritt 105 zusätzlich die vierte Datenmenge 504 sVRS an synchronisierten Ventilations-Datensätzen bereitgestellt. In einem optionalen sechsten Teil- Schritt 106 innerhalb des fünften Schrittes 105 - in den 2a, 2b, 2c in gestrichelter Linie dargestellt - werden die dritte Datenmenge 503 sCPRS an synchronisierten Perfusions- Datensätzen oder/und die vierte Datenmenge 504 sVRS an synchronisierten Ventilations-Datensätzen über eine Datenausgabeeinheit 90 in einer synchronisierten grafischen Darstellungsweise jeweils separat in einzelnen Abbildungen oder in einer gemeinsamen Abbildung, beispielsweise auf einer Anzeigeeinrichtung 99 ausgegeben. Dieser Ablauf 100 wiederholt sich fortlaufend als Schrittabfolge der Schritte 101, 102, 103, 104, 105, sowie in optionaler Weise auch für den optionalen Schritt 106, sodass EIT-Daten 3 kontinuierlich eingelesen werden und als synchronisierte Datensätze 503, optional 504, 508, 509 bereitgestellt oder/und ausgegeben werden.
  • An diesen Ablauf 100 zur Verarbeitung von EIT-Daten 3, 3', schließen sich optionale weitere Schritte zur weiteren Verarbeitung, Ausgabe und Darstellung an oder sind in diesen fortlaufende Ablauf 100 eingefügt, welche nun anhand der 2b und 2c näher beschrieben werden. Gleiche Elemente in den Figuren, z.B. 2c wie in den 1 und 2a sind in den Figuren, z. B. 2c mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den 1 und 2a.
  • Nach der Bereitstellung der vierten Datenmenge 504 sVRS und der achten Datenmenge 508 sPRS in dem optionalen sechsten Schritt 106 wird, wie aus 2b ersichtlich, im Ablauf 100' in einem weiteren (siebten) Schritt 107 aus den vierten Datenmenge 504 sVRS und aus der achten Datenmenge 508 sPRS eine sechste Datenmenge an sV/Q-Kenngrößen 506 ermittelt und über die Datenausgabeeinheit 90 auf der Anzeigeeinrichtung 99 ausgegeben. Aus der sechsten Datenmenge an sV/Q- Kenngrößen 506 werden globale sV/Q-Kennwerte in Form eines mittleren Kennwertes sV/QMean, sV/QMedian 510, als Minimal und als Maximal- Kennwerte sV/QMin 510', sV/QMax 510" ermittelt und über die Datenausgabeeinheit 90 auf der Anzeigeeinrichtung 99 ausgegeben.
  • Für die Darstellung ist es vorteilhaft, die sechste Datenmenge 506 an sV/Q-Kenngrößen auf einen dieser globalen sV/Q-Kennwerte 510, 510', 510" zu normieren, um auch geringfügige regionale Unterschiede der Perfusion und Ventilation in der Lunge in der Darstellung anschaulich verdeutlichen zu können.
  • In der 2c ist gezeigt, wie sich an die Schrittabfolge 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 nach 2a und 2b im Ablauf 100" weitere Schritte zur weiteren Verarbeitung der EIT-Daten 3, 3', sowie zur weiteren Verarbeitung der Datensätze 503, 504, 601, 602, anschließen. In einem weiteren (achten) Schritt 108 wird unter Verwendung der Phaseninformationen 601 aus der dritten Datenmenge 503 sCPRS oder aus der achten Datenmenge 508 sPRS an synchronisierten Perfusions-Datensätzen für einzelne Bereiche der Lunge ein lokaler Phasenindex ermittelt. Der jeweilige lokale Phasenindex wird in Form einer siebten Datenmenge Phaseindex 507 an phasenlage-indizierten Perfusions-Datensätzen zusammengestellt und bereitgestellt und über die Datenausgabeeinheit 90 auf der Anzeigeeinrichtung 99 ausgegeben. Auf Basis der lokalen Phasenindices der siebten Datenmenge Phaseindex 507 werden Perfusions- Interessenbereiche (PR-ROI, Perfusion Related Regions of Interest) zusammengestellt. Bei einer solchen Zusammenstellung werden Orte mit gleicher Phasenlage oder ähnlicher Phasenlage zu Perfusions-Interessenbereichen zusammengefasst. Solche Perfusions-Interessenbereiche lassen sich im Schritt 108 auf Basis der Phasenindices beispielsweise für Herz, Lunge, Lungenvene Lungenarterie, Aorta, Lungenarterie, kleinen oder großen Lungenkreislauf bestimmen. Weitere Beispiele und Ausgestaltungen zu Perfusions- Interessenbereichen (PR-ROI) ergeben sich aus der Beschreibung zur 1, sowie aus den 3a, 3b, 3c, 3d sowie hinsichtlich der grafischen Ausgestaltung aus den 4a, 4b, 4c, 4d.
  • In den 3a, 3b, 3c, 3d sind schematisch vereinfacht Herz und Lunge, sowie besondere Interessenbereiche (ROI) bezüglich der Perfusion gezeigt. Diese Interessenbereiche (ROI) bezüglich der Perfusion ergeben sich beispielsweise aus phasenspezifischen Daten-Zusammenstellungen 98 (1, 2a). Gleiche Elemente in den 3a, 3b, 3c, 3d sind in den 3a, 3b, 3c, 3d mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Gleiche Elemente in den 3a, 3b, 3c, 3d wie in den 1, 2a. 2b, 2c sind in den 3a, 3b, 3c, 3d mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den 1, 2a, 2b, 2c.
  • Die 3a zeigt in einer schematischen Ansicht die anatomischen Umrisse von Lunge und Herz mit linken und rechtem Lungenflügel 632, 633, Luftröhre 634 in einer zweidimensionalen gemeinsamen Darstellung mit dem Herzen 631 und der Aorta 635, sowie dem Zwerchfell 636. Diese schematische Ansicht zeigt in einer Frontalansicht Herz und Lunge. Auf eine Darstellung von Elementen des Skeletts, wie Rippen und Wirbelkörper oder weitere Organe wird aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet, obwohl diese bei einer Bildgebung mittels Röntgen-Strahlung ebenfalls erkennbar wären. Die 3a soll zum Verständnis der folgenden 3b, 3c, 3d, 4a, 4b, 4c, 4d beitragen.
  • In den 3b und 3c sind, der zweidimensionalen Darstellung nach der 3a entsprechende, von zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes (EIT, CT, MRT) Daten gewonnene Bilder der Durchblutung in der Frontalansicht dargestellt, in welchem verschiedene besondere Interessenbereiche (ROI = Regions Of Interest) 620 verdeutlicht sind. Die besonderen Interessenbereiche sind in den 3b und 3c ebenfalls in einer Frontalansicht gezeigt, um den Bezug zu der - in der 3a in Frontalansicht gezeigten - Anatomie auch zeichnerisch zu verdeutlichen. Hierzu ist anzumerken, dass - im Unterschied zu Röntgenaufnahmen des Thorax - mit Hilfe der Elektro-Impedanz-Tomographie, bedingt durch die Lage der EIT-Elektroden oder die Computer-Tomographie, bedingt durch das Erfassungs- Prinzip des CT-Scan, keine direkten Frontalansichten generiert werden können, sondern Bilder in der sogenannten Transversal-Ebene erzeugt werden. Es gibt aber Möglichkeiten, aus den erfassten Daten, beispielsweise bei einem 3D-CT, weitere Ansichten in der Körperebene, wie Frontalansicht oder Sagittalansicht nachträglich rechnerisch zu erzeugen. Ein erster besonderer Interessenbereich ROI_H1 651 der Durchblutung zeigt den Bereich des Herzens. Ein zweiter besonderer Interessenbereich ROI_LLcentral 652 der Durchblutung zeigt einen zentralen Bereich des linken Lungenflügels. Ein dritter besonderer Interessenbereich ROI_LRcentral 653 der Durchblutung zeigt einen zentralen Bereich des rechten Lungenflügels.
  • Ein vierter besonderer Interessenbereich ROI_LLdownside 654 der Durchblutung zeigt einen unteren Bereich des linken Lungenflügels. Ein fünfter besonderer Interessenbereich ROI_LRdownsidel 655 der Durchblutung zeigt einen unteren Bereich des rechten Lungenflügels. Ein sechster besonderer Interessenbereich ROI_H2 656 der Durchblutung zeigt den Bereich der Aorta.
  • In der 3c sind aus den besonderen Interessenbereichen nach 3b abgeleitete weitere Interessenbereiche (ROI) 621 dargestellt. In einem siebten besonderen Interessenbereich ROI_LAll 657 der Durchblutung der Lunge sind der zweite, dritte, vierte und fünfte Interessenbereich 652, 653, 654, 655 (3b) zusammengefasst. In einem achten besonderen Interessenbereich ROI_HAll 658 der Durchblutung des Herzens sind der erste und sechste Interessenbereich 651, 656 (3b) zusammengefasst.
  • In der 3d sind in schematischer, im Maßstab mit den 3a, 3b, 3c nicht übereinstimmender Form, die besonderen Interessenbereiche nach 3c in der Transversalansicht dargestellt. Die 3d zeigt den siebten besonderen Interessenbereich ROI_LAll 657 der Durchblutung der Lunge und den achten besonderen Interessenbereich ROI_HAll 658 der Durchblutung des Herzens in der Transversalansicht.
  • Die 4a, 4b, 4c, 4d zeigen in der Frontalansicht verschiedene Darstellungskodierungen für die Zustände von Durchblutung (Perfusion) von Lunge und Herz, sowie der Belüftung (Ventilation) der Lunge, als auch des Verhältnisses von Ventilation zu Perfusion (V/Q), welche zur Veranschaulichung der sPRS-Daten, sCPRS-Daten, sowie VRS-Daten oder sVRS, wie auch von V/Q-Kenngrößen angewendet werden können. Gleiche Elemente in den 4a, 4b, 4c, 4d wie in den 3a, 3b, 3c sind in den 4a, 4b, 4c, 4d mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den 3a, 3b, 3c.
  • In der 4a ist als eine beispielhafte Ausführungsform eine grafische Skalierung mit einer Struktur von vier beispielhaften Gradienten-Linien 670 für einen rechten Lungenflügel 633 der Interessenbereich ROI_LRcentral 653 entsprechend der 3b abgebildet, wie es auch aus der Darstellung von Isobaren auf Wetterkarten oder von Höhenlinien in Landkarten üblich ist. Eine solche Darstellung ist vorteilhaft, wenn die darzustellende Größe von einem mittigen Zentrum 671 nach Außen hin abnimmt oder zunimmt. Die einzelnen Gradienten- Linien 670 zeigen dabei stufenweise Gradienten der darzustellenden Messgröße im Bezug zum Zentrum 671. Eine solche Darstellung ermöglicht mit im Wesentlichen monochromen Farben (z.B. Rot, Blau, Grau, Weiß, Schwarz) eine kodierte grafische Darstellung. Die Anzahl von vier Gradientenlinien ist hier aus Gründen der zeichnerischen Übersichtlichkeit und Anschaulichkeit gewählt.
  • Die Anzahl von zwei bis zu zehn oder mehr Gradientenlinien ist im Sinne der vorliegenden Erfindung mit umfasst, wobei die Anzahl der Gradientenlinien im Wesentlichen an die Unterschieden der Perfusion zwischen verschiedenen Regionen oder einzelnen Orten der Lunge sinnvoll angepasst wird, um eine aussagekräftige grafische Kodierung zu erreichen.
  • Die 4b zeigt eine Erweiterung der monochromen Darstellung nach der 4a mittels einer Farbintensitäts- oder Transparenz-Variation der darzustellenden Größe, wobei vom mittigen Zentrum nach außen hin die Farbintensität mit den Gradienten-Linien abnimmt. Wird ein im Wesentlichen dunkler Hintergrund, z.B. Schwarz, gewählt, so nimmt bei zunehmender Transparenz die Intensität der Farbe vom Zentrum nach Außen ab, wird ein im Wesentlichen heller Hintergrund gewählt, so nimmt bei zunehmender Transparenz die Intensität der Farbe vom Zentrum nach Außen hin, zu. Für eine Darstellung der Perfusion mittels einer Farbe im roten Farbspektrum vor dunklem Hintergrund ergibt sich dann eine Abnahme der Farbintensität von hellem Rot in Gradienten hin zu einem Dunklen Rot, skaliert mit einer Abnahme der Perfusion vom Zentrum hin nach Außen. Der Grad der Transparenz, bzw. die Farbintensität wird in dieser Darstellung nach 4b grafisch mit Hilfe unterschiedlicher Punktdichten von dargestellten Zonen im Interessenbereich ROI_LRcentral 653 veranschaulicht. Eine hohe Punktdichte entspricht hierbei einer geringen Farbintensität, eine geringere Punktdichte entspricht hierbei einer hohen Farbintensität. Die Gradientenlinien 670 unterteilen den Interessenbereich ROl_LRcentral 653 vor einer schraffiert dargestellten Hintergrundzone 672 in vier beispielhafte Zonen der Intensität 672', 672", 672''', 672"" mit unterschiedlicher Punktdichte, mit geringer Punktdichte, entsprechend hoher Farbintensität im Zentrum 671, 672' des Interessenbereiches ROI_LRcentral 653 und graduell zunehmenden Punktdichten entsprechend geringerer Farbintensität in die äußeren Zonen 672", 672''', 672"" des Interessenbereiches ROl_LRcentral 653.
  • In der 4c ist in eine weitere Ausgestaltung einer grafischen Darstellungskodierung für den rechten Lungenflügel 633 mit dem Interessenbereich ROI_LRcentral 653 gezeigt, in denen vom Zentrum 671 beginnend vier beispielhafte Zonen 673', 673", 673''', 673''' der Perfusion durch unterschiedliche Farbtöne unterschieden werden. Im roten Farbspektrum ergeben sich für eine solche Darstellung in den vier beispielhaften Zonen eine grafische Kodierung mit den Farbtönen Dunkelrot, Hellrot, Orange und Gelb, skaliert nach dem Grad der jeweiligen Perfusion in den Zonen 673', 673", 673''', 673''' des Interessenbereiches ROI_LRcentral 653. Die grafische Kodierung mittels der Farbtöne wird in dieser Darstellung nach 4c mit Hilfe unterschiedlicher Symbole veranschaulicht.
  • Das mathematische „Plus“-Zeichen (+) entspricht Dunkelrot,
    das mathematische „Minus“-Zeichen (-) entspricht Hellrot,
    das mathematische „Nummern“- Zeichen (#) entspricht Orange,
    das „Grad“-Zeichen (°) entspricht Gelb.
  • In einer besonderen Variante der 4d ist die Intensitätsvariation nach der 4b in die grafische Kodierung der 4c mit einbezogen, sodass sich im Interessenbereich ROI_LRcentral 653 ein gestufter Farbverlauf, ausgehend vom Zentrum 671 nach außen, mit Intensitätsvariationen in den einzelnen Zonen des Interessenbereiches ROI_LRcentral 653 ergibt. Die Intensitätsvariation ermöglicht dabei einen gleitenden Übergang zwischen den Zonen verschiedener Farbtöne. Diese besondere Variante kann als weiter besondere Variante bei Einbeziehung weiterer Farbtöne, wie auch Helligkeit oder auch Farbsättigung zu einer Falschfarbendarstellung erweitert werden. Die 4d zeigt schematisch eine grafische Kodierung zu einer Darstellung des V/Q-Verhältnisses für einen linken Lungenflügel 632 und einen rechten Lungenflügel 633. Eine grafisch kodierte Darstellung der vier Konstellationen A, B, C, D basierend auf den synchronisierten V/Q-Kenngrößen 506 (1) wird in dieser 4d mit Hilfe einer Zuordnung von vier verschiedenen Grafiksymbolen zu den Konstellationen aus Perfusion und Ventilation 674, 675, 676, 677 vorgenommen. Anstelle der vier Grafiksymbole kann alternativ oder zusätzlich eine Zuordnung der Konstellationen zu Schraffuren oder Farben, wie etwa grün, blau, rot, grau erfolgen, wie es in der folgenden Auflistung mittels eckiger Klammern beispielhaft gekennzeichnet ist.
    • Konstellation A: Raute 674 [grün],
    • Konstellation B: Dreieck 675 [blau],
    • Konstellation C: Kreis 676 [rot],
    • Konstellation D: Kreuz 677 [grau].
  • Die 5 zeigt ein EIT-System 400, bestehend aus einem Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerät 30, einer Anordnung 10 zur Verarbeitung von Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten 3 gemäß der 1 und einer Anzeigeeinrichtung 99 gemäß der 1. Gleiche Elemente in der 5 und in der 1 sind in der 5 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in der 1.
  • Das Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerät 30 umfasst eine in dieser 5 beispielhaft als Gürtel ausgebildete Elektrodenanordnung 33 mit einer Vielzahl von Elektroden 33', welche am Thorax 34 eines Patienten 35 angeordnet ist, eine Betriebselektronik 36, welche mittels einer Versorgungsverbindung 40' zur Einspeisung von Wechselstrom oder Wechselspannung in die Elektroden 33', sowie eine Messwerterfassungs- und Auswertungseinheit 37 zur Erfassung von Messsignalen an den Elektroden 33' mittels einer Messleitungsverbindung 40". Die Versorgungsverbindung 40' zur Einspeisung und die Messleitungsverbindung 40" sind in dieser 5 als gemeinsames Kabel 40 ausgeführt, können aber auch separat ausgeführt sein. Eine Datenverarbeitungs- und Berechnungseinheit 38, welche mittels Prozessortechnik mit zugehörigem Datenspeicher und geeigneter Programmierung zu einer Ablaufsteuerung der Wechselstrom-/ Wechselspannungs-Einspeisung und Wechselspannungs-/Wechselstrom-Erfassung ausgebildet ist, berechnet aus den Messsignalen der Elektroden 33' mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus EIT-Daten 3 und übermittelt diese an die Anordnung 10. Die Anordnung 10 ist in dieser 5 sehr vereinfacht dargestellt, entspricht aber auch in den Details der Anordnung 10, wie in der 1 gezeigt. Die Anordnung 10 verarbeitet die EIT-Daten 3, wie in der 1 und in den 2a, 2b, 2c beschrieben, zu Datenmengen der Perfusion sCPRS 503, sPRS 508, sCRS 509 und Datenmengen der Ventilation VRS 502, sVRS 504, sVRS' 505, sowie zu Ventilations-/Perfusions-Kenngrößen sV/Q 510, 510', 510" und stellt diese mittels der Datenausgabeeinheit 90 zur Verfügung und übermittelt diese als Zahlenwerte 92, Bilder 93, Diagramme 94, Kurven, Kurvenverläufe, Zeitliche Signalverläufe 95, Datensätze, Daten-Zusammenstellungen 96 oder phasenspezifische Daten-Zusammenstellungen 98 über die Schnittstelle 91 an die Anzeigeeinrichtung 99. Die Anzeigeeinrichtung 99 stellt mit Hilfe der Mittel zur Darstellung 901 die Daten numerisch, grafisch, bildlich, beispielsweise gemäß einer der 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 4d, vorzugsweise in Form der Lunge/Herz-Grafik 99' dar. Daneben umfasst die Anzeigeeinrichtung 99 verschiedene Mittel zur Eingabe 902, wie Schalter, Taster, Knöpfe oder Drehknöpfe, welche zum Betrieb, zu Einstellungen und zur Konfiguration der Anzeigeeinrichtung 99 vorgesehen und ausgebildet sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 3, 3'
    EIT-Daten
    4
    Perfusions-Daten
    5
    Ventilations-Daten
    10
    Anordnung von Funktionselementen
    30
    EIT-Gerät
    40
    Kabel
    40'
    Versorgungsverbindung
    40"
    Messleitungsverbindung
    50
    Dateneingangseinheit
    51
    Dateneingang, Dateneingänge
    70
    Berechnungs- und Steuerungseinheit
    73
    Separationseinheit
    74
    Datenspeicher
    75
    erste Synchronisationseinheit
    77
    zweite Synchronisationseinheit
    78
    erste Konfigurationseinheit
    79
    Verarbeitungseinheit
    79'
    Speicher-Organisationseinheit
    80
    Dateneingabe- und Bedieneinheit
    88
    zweite Konfigurationseinheit
    89
    Datenaufbereitungs-Einheit
    90
    Datenausgabeeinheit
    91
    Schnittstelle
    92
    Zahlenwerte
    93
    Bilder
    94
    Diagramme
    95
    Kurven, Kurvenverläufe, Zeitliche Signalverläufe
    96
    Datensätze, Daten-Zusammenstellungen
    98
    phasenspezifische Daten-Zusammenstellungen
    99
    Anzeigeeinrichtung
    99'
    Lunge/ Herz- Grafik
    100, 100', 100"
    Ablaufplan
    101
    erster Schritt
    102
    zweiter Schritt
    103
    dritter Schritt
    104
    vierter Schritt
    105, 105'
    fünfter Schritt
    106
    sechster Schritt
    107
    siebter Schritt
    108
    achter Schritt
    200
    externe Geräte
    300
    Datennetzwerk
    400
    System, EIT- System
    501
    erste Datenmenge CPRS-Datensätze
    502
    zweite Datenmenge VRS-Datensätze
    503
    dritte Datenmenge sCPRS-Datensätze
    504
    vierte Datenmenge sVRS-Datensätze
    505
    fünfte Datenmenge sVRS'-Datensätze
    506
    sechste Datenmenge sV/Q-Kenngrößen
    507
    siebte Datenmenge Phaseindex der sCPRS-Datensätze
    508
    achte Datenmenge sPRS-Datensätze
    509
    neunte Datenmenge sCRS-Datensätze
    510
    globale sV/Q-Kennwerte
    601
    Perfusions-Phaseninformationen
    602
    Ventilations-Phaseninformationen
    620, 621
    besondere Interessenbereiche (ROI)
    631
    Herz
    632
    linker Lungenflügel
    633
    rechter Lungenflügel
    634
    Luftröhre
    635
    Aorta
    636
    Zwerchfell
    651
    ROI_H1, Herz
    652
    ROI_LLcentral, Lunge links, zentral
    653
    ROI_LRcentral, Lunge rechts, zentral
    654
    ROI_LLdownside, Lunge links, unten
    655
    ROl_LRdownside, Lunge rechts, unten
    656
    ROI_H2, Aorta
    657
    ROI_H, Herz und Aorta
    658
    ROI_L, Lunge, gesamt
    670
    Gradientenlinien
    671
    Zentrum eines Interessenbereiches
    672
    Hintergrundzone
    672
    Zonen verschiedener Intensität
    673
    Zonen verschiedener Farbe
    674 - 677
    verschiedene Konstellationen aus Perfusion und Ventilation
    901
    Darstellungsmittel
    902
    Eingabemittel

Claims (31)

  1. Verfahren zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes (30) gewonnenen Daten (3) hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens-einem Bereich der Lunge und des Herzens mit den Schritten: - Bereitstellung einer Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen über einen innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlauf von wenigstens einem Ort, - Ermittlung und Bereitstellung von Phaseninformationen (601) aus den herz- und perfusionsspezifischen Signalen (501) (CPRS) in Bezug auf mindestens eine Vergleichsgröße, - Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge (503) (sCPRS) als für den Betrachtungszeitraum charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe aus der Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen (601), wobei die Phasenlagen der Signale einzelner Orte zueinander und im Betrachtungszeitraum aneinander zeitlich angeglichen sind oder miteinander synchronisiert sind, - Verarbeitung der Datenmenge (501) (CPRS) an Signalen hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen (601) zu einer Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge (503, 506, 507, 508, 509, 510) wenigstens einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe, - Erzeugung und Bereitstellung eines Ausgabesignals zu einer Ortsspezifischen Darstellung der Datenmenge (503, 506, 507, 508, 509, 510) der für den Betrachtungszeitraum charakteristischen wenigstens einen orts- und perfusionsspezifischen Größe.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mittels eines zur Bildgebung geeigneten Medizingerätes (30) gewonnenen Daten (3), als Daten eines Elektro-Impedanz-Tomographie Gerätes (EIT) (3), repräsentiert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mittels eines zur Bildgebung geeigneten Medizingerätes (30) gewonnenen Daten (3), als - Daten eines Medizingerätes, welches eine auf Computer Tomographie (CT) basierende Bildgebung bereitstellt, - Daten eines Medizingerätes, welches eine auf Röntgen-Strahlung (X-Ray) basierende Bildgebung bereitstellt, - Daten eines Medizingerätes, welches eine auf Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) oder auf Kernspin-Tomographie basierende Bildgebung bereitstellt, - Daten eines Medizingerätes, welches auf eine auf Sonographie (Ultraschall) basierende Bildgebung bereitstellt, repräsentiert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vergleichsgröße durch Signale eines weiteren, von dem wenigstens einen Ort verschiedenen Ortes aus der Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen repräsentiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vergleichsgröße durch eine Phasenlage des Herzens aus der Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen repräsentiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vergleichsgröße durch Signale mindestens eines Ortes größter Phasendifferenz aus der Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen im Vergleich zu den Phasenlagen der Gesamtmenge der Orte der Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen repräsentiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem weiteren Schritt eine Bereitstellung einer Datenmenge (502) (VRS) an ventilationsspezifischen Signalen über einen Zeitverlauf von wenigstens einem Ort hinsichtlich der Ventilation von Bereichen der Lunge über einen Betrachtungszeitraum erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in dem weiteren Schritt eine gemeinsame Bereitstellung von Daten mit der Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen und der Datenmenge (502) (VRS) an ventilationsspezifischen Signalen erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei in einem weiteren Schritt aus der gemeinsamen Bereitstellung von Daten die Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen von der Datenmenge (502) (VRS) an ventilationsspezifischen Signalen unterschieden wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in einem weiteren Schritt Phaseninformationen (602) der ventilationsspezifischen Signale (502) (VRS) in Bezug auf mindestens ein Vergleichssignal ermittelt werden und in einem daran anschließenden Schritt aus der Datenmenge (502) (VRS) an ventilationsspezifischen Signalen unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen (602) eine Datenmenge (504, 505, 506, 510) wenigstens einer für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und ventilationsspezifischen (504, 505, 506, 510) Größe ermittelt und bereitgestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in einem weiteren Schritt aus der Datenmenge (502) (VRS) an ventilationsspezifischen Signalen eine synchronisierte Datenmenge (504) (sVRS) ermittelt und bereitgestellt wird, in welcher unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen (602) die Phasenlagen der Signale einzelner Orte zueinander im Betrachtungszeitraum aneinander zeitlich angeglichen sind oder miteinander synchronisiert sind.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei in einem weiteren Schritt die Datenmenge an synchronisierten Ventilations- spezifischen Signalen (504) (sVRS) an die Datenmenge an synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signalen (503) (sCPRS) im Betrachtungszeitraum zu einer, mit der Perfusion synchronisierten, synchronisierten ventilationsspezifischen Datenmenge (505) (sVRS') zeitlich angeglichen wird und bereitgestellt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 10 wobei in einem weiteren Schritt auf Basis der ermittelten Phaseninformationen (601, 602) besondere Interessenbereiche (ROI) (620, 621) in wenigstens einem Bereich der Lunge bestimmt werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem weiteren Schritt aus der Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen oder aus der gemeinsamen Bereitstellung von Daten mit Hilfe der ermittelten Phaseninformationen (601, 602) und/ oder den bestimmten besonderen Interessenbereiche (ROI) (620, 621) in eine Datenmenge Perfusions- spezifischer Signalen (sPRS) (508) der Lunge und in eine Datenmenge Perfusions- spezifischer Signale (sCRS) (509) des Herzens unterschieden wird und diese Mengen (sPRS) (508), sCRS) (509) bereitgestellt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei in einem weiteren Schritt aus der Datenmenge herz- und perfusionsspezifische Signale (501) (CPRS) oder synchronisierte herz- und perfusionsspezifische Signale (503) (sCPRS) und/ oder den bestimmten besonderen Interessenbereiche (ROI) (620, 621) und/oder der Datenmenge synchronisierter Perfusions- spezifischer Signale (sPRS) (508) der Lunge und/oder der Datenmenge synchronisierter perfusionsspezifischer Signale (sCRS) (509) des Herzens eine, der Pumpleistung des Herzens entsprechenden Größe ermittelt und bereitgestellt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei in einem weiteren Schritt über den Betrachtungszeitraum die Datenmenge an synchronisierten ventilationsspezifischen Signalen (504) (sVRS) oder die Datenmenge an mit der Perfusion synchronisierten, synchronisierten ventilationsspezifischen Signalen (505) (sVRS') in ein Verhältnis zur Datenmenge an synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signalen (503) (sCPRS) oder in ein Verhältnis zur Datenmenge an synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signalen (508) (sPRS) der Lunge gesetzt wird und dies Verhältnis als eine synchronisierte perfusions- und ventilationsspezifische Datenmenge sV/Q (506) über den Betrachtungszeitraum als die wenigstens eine charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe (506) bereitgestellt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei in einem weiteren Schritt aus der synchronisierten perfusions- und ventilationsspezifischen Datenmenge sV/Q (506) ein über den Betrachtungszeitraum globaler sV/Q-Kennwert (510) ermittelt und als die wenigstens eine charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe (510) bereitgestellt wird.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Betrachtungszeitraum ein Herzzyklus, mehrere Herzzyklen, ein Atemzyklus, mehrere Atemzyklen, Teile von Herzzyklen oder Teile von Atemzyklen, Teile von mehreren Herzzyklen oder Teile von mehreren Atemzyklen gewählt sind.
  19. Vorrichtung (10) zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes (30) gewonnenen Daten (3) hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens, welche - mittels einer Dateneingangseinheit (50), - mittels einer Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) - und mittels einer Datenausgabeeinheit (90) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines zur Erzeugung von Daten für eine Bildgebung geeigneten Medizingerätes (30) gewonnenen Daten (3) hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens ausgebildet ist.
  20. Vorrichtung (10) zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes (EIT) (30) gewonnenen Daten (3) hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens mit einer Dateneingangseinheit (50), mit einer Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) und mit einer Datenausgabeeinheit (90), wobei die Vorrichtung mittels der Dateneingangseinheit (50) zu einem Empfang von Daten (3) ausgestaltet ist, und als eine Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen über einen Zeitverlauf von wenigstens einem Ort über einen Betrachtungszeitraum bereitzustellen, wobei die Vorrichtung (10) mittels der Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) zu einer Ermittlung und Bereitstellung von Phaseninformationen (601) der herz- und perfusionsspezifischen Signale (501) (CPRS) in Bezug auf mindestens ein Vergleichssignal ausgestaltet ist, wobei die Vorrichtung (10) mittels der Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) zu einer Verarbeitung der Datenmenge (501) (CPRS) an Signalen hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen (601) zu einer Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge (503) synchronisierter herz- und perfusionsspezifischer Signale (sCPRS) als eine für den Betrachtungszeitraum charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung (10) mittels der Datenausgabeeinheit (90) zu einer Erzeugung eines Ausgabesignals zu einer ortsspezifischen Darstellung der Datenmenge (503, 506, 507, 508, 509, 510) der wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe ausgestaltet ist.
  21. System zur Verarbeitung und Visualisierung von mittels eines Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerätes (EIT) (30) gewonnenen Daten (3) hinsichtlich einer Perfusion von wenigstens einem Bereich der Lunge oder jeweils wenigstens einem Bereich der Lunge und des Herzens, - mit einem Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerät (30), - mit einer Anordnung (10) zur Verarbeitung von Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten und - mit einer Anzeigeeinrichtung (99), wobei das Elektro-Impedanz-Tomographie-Gerät (30), eine Elektrodenanordnung (33) mit einer Vielzahl von Elektroden (33'), eine Betriebselektronik (36), eine Messwerterfassungs- und Auswertungseinheit (37) und eine Datenverarbeitungs- und Berechnungseinheit (38) aufweist, wobei die Elektrodenanordnung (33) an einem Thorax (34) eines Patienten (35) angeordnet ist, wobei mindestens zwei der Elektroden (33') der Elektrodenanordnung (33) zu einer Einspeisung eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung ausgebildet sind, wobei mindestens zwei der Elektroden (33') der Elektrodenanordnung (33) zu einer Erfassung von Messsignalen ausgebildet sind, wobei die Betriebselektronik (36) zu einer Einspeisung des Wechselstroms oder der Wechselspannung in die Elektroden (33') ausgebildet ist, wobei die Messwerterfassungs- und Auswertungseinheit (37) zu einer Erfassung der Messsignale an den Elektroden (33') ausgebildet ist, wobei die Betriebselektronik (36) und die Messwerterfassungs- und Auswertungseinheit (37) ausgestaltet sind, die Einspeisung des Wechselstromes oder der Wechselspannung an mindestens zwei der Elektroden (33') und die Erfassung von Messsignalen an mindestens zwei Elektroden (33') der Elektrodenanordnung (33) derart vorzunehmen, dass in einer kontinuierlichen Folge nacheinander jeweils andere zwei Elektroden (33') aus der Elektrodenanordnung (33) zur Einspeisung des Wechselstromes oder der Wechselspannung ausgewählt werden und mit mindestens zwei Elektroden (33') der Elektrodenanordnung (33) die Messsignale erfasst werden, wobei die Datenverarbeitungs- und Berechnungseinheit (38) ausgebildet ist, mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus aus den Messsignalen eine Datenmenge (501) (CPRS) an herz- und perfusionsspezifischen Signalen über einen innerhalb eines Betrachtungszeitraumes liegenden Signalverlaufes von wenigstens einem Ort zu erzeugen und an die Dateneingangseinheit (50) zur Verarbeitung von Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten bereitzustellen, wobei die Anordnung (10) zur. Verarbeitung von Elektro-Impedanz-Tomographie-Daten eine Dateneingangseinheit (50) eine Berechnungs- und eine Steuerungseinheit (70) und eine Datenausgabeeinheit (90) aufweist, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) zu einer Ermittlung und Bereitstellung von Phaseninformationen (601) der herz- und perfusionsspezifischen Signale (501) (CPRS) in Bezug auf mindestens ein Vergleichssignal ausgestaltet ist, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) zu einer Verarbeitung der Datenmenge (501) (CPRS) an Signalen hinsichtlich der Perfusion von Bereichen der Lunge oder Bereichen der Lunge und des Herzes eines Patienten unter Berücksichtigung der ermittelten Phaseninformationen (601) zu einer Ermittlung und Bereitstellung einer Datenmenge (503) synchronisierter herz- und perfusionsspezifischer Signale (sCPRS) als eine für den Betrachtungszeitraum charakteristische orts- und perfusionsspezifische Größe ausgebildet ist, wobei die Datenausgabeeinheit (90) zu einer Erzeugung und Bereitstellung eines Ausgabesignals zu einer ortsspezifischen Darstellung der Datenmenge (503, 506, 507, 508, 509, 510) der wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe ausgestaltet ist, wobei die Anzeigeeinrichtung (99) ausgestaltet ist, auf Basis des Ausgabesignals eine numerische, grafische oder bildliche Darstellung der wenigstens einen für den Betrachtungszeitraum charakteristischen orts- und perfusionsspezifischen Größe wiederzugeben.
  22. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) auf Basis der Phaseninformationen (601) durch einen Ausgleich der Phasenunterschiede eine zur Phasenlage des Herzens synchronisierte Datenmenge synchronisierter herz- und perfusionsspezifischer Signale (sCPRS) erzeugt und der Datenausgabeeinheit (90) oder der Anzeigeeinrichtung (99) bereitstellt.
  23. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Dateneingangseinheit (50) zu einem Empfang einer gemeinsamen Datenmenge von perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) und ventilationsspezifischen Signalen (VRS) ausgestaltet ist und wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) ausgestaltet ist, die herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) von den ventilationsspezifischen Signalen (VRS) zu unterscheiden und als Datenmenge herz- und perfusionsspezifischen Signale (CPRS) (503) und als Datenmenge ventilationsspezifischer Signale (VRS) (502) der Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) bereitzustellen.
  24. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) ausgestaltet ist, die ventilationsspezifischen Signale (VRS) (502) verschiedener Bereiche der Lunge im Zeitbezug oder in der Phasenlage über einen Betrachtungszeitraum zueinander anzugleichen oder zu synchronisieren und als eine Datenmenge synchronisierter ventilationsspezifischer Signalen (sVRS) (504) für die Datenausgabeeinheit (90) oder der Anzeigeeinrichtung (99) bereitzustellen.
  25. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) ausgestaltet ist, die ventilationsspezifischen Signale (VRS) (502) oder synchronisierten ventilationsspezifischen Signale (sVRS) (504) im Zeitbezug oder in der Phasenlage an die synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signale (sCPRS) (503) anzugleichen oder mit diesen zu synchronisieren und als eine Datenmenge von mit der Perfusion synchronisierten, synchronisierter ventilationsspezifischer Signalen (sVRS') (503) für die Datenausgabeeinheit (90) oder der Anzeigeeinrichtung (99) bereitzustellen.
  26. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) auf Basis der ermittelten Phaseninformationen (601) Signale gleicher oder ähnlicher Phasenlage ermittelt und zu besonderen Interessenbereichen (620, 621) hinsichtlich der Durchblutung des Herzens (651, 656, 657) und hinsichtlich der Durchblutung der Lunge (652, 653, 654, 655, 658) für wenigstens einen Bereich der Lunge oder des Herzens zusammengefasst oder gruppiert und für die Datenausgabeeinheit (90) oder die Anzeigeeinrichtung (99) bereitgestellt.
  27. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) ausgestaltet ist, die Datenmenge an synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signalen (sCPRS) (501) öder die Datenmenge der gemeinsamen Bereitstellung an herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) und ventilationsspezifischen Signalen (VRS) auf Basis der Phaseninformationen und/oder der bestimmten Interessenbereiche in eine Datenmenge perfusionsspezifischer Signale (sPRS) (508) der Lunge und in eine Datenmenge perfusionsspezifischer Signale (sCRS) (509) des Herzens zu unterscheiden und für die Datenausgabeeinheit (90) oder die Anzeigeeinrichtung (99) bereitzustellen.
  28. Vorrichtung oder System nach Anspruch 27, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) aus den herz- und perfusionsspezifischen Signalen (CPRS) (501) oder synchronisierten herz- und perfusionsspezifischen Signale (sCPRS) (503) und/oder den bestimmten besonderen Interessenbereichen (ROI) (620, 621) und/oder den synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sPRS) (508) der Lunge und/oder den synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sCRS) (509) des Herzens eine, einer der Pumpleistung des Herzens entsprechende Größe ermittelt und für die Datenausgabeeinheit (90) oder die Anzeigeeinrichtung (99) bereitstellt.
  29. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 19 bis 28, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) ausgestaltet ist, mindestens eine der Datenmengen an ventilationsspezifischen Signalen (VRS, sVRS, sVRS') (502, 504, 505) mit mindestens einer der Datenmengen an synchronisierten perfusionsspezifischen Signalen (sCPRS, sPRS) (503, 508) zu einer Datenmenge ortsspezifischer Kenngrößen (sV/Q) (506) hinsichtlich Perfusion und Ventilation zu kombinieren und für die Datenausgabeeinheit (90) oder die Anzeigeeinrichtung (99) bereitzustellen.
  30. Vorrichtung oder System nach Anspruch 29, wobei die Berechnungs- und Steuerungseinheit (70) ausgestaltet ist, aus der Datenmenge ortsspezifischer Kenngrößen (sV/Q) (506) hinsichtlich Perfusion und Ventilation einen globalen Ventilations-Perfusions-Kennwert sV/QGlobal als einen Mittelwert (sV/QMean), (sV/QMedian) (510), als einen Minimalwert (sV/QMin) (510') oder als einen Maximalwert (sV/QMax) (510") zu bilden und für die Datenausgabeeinheit (90) oder die Anzeigeeinrichtung (99) bereitzustellen.
  31. Vorrichtung oder System nach Anspruch 30, wobei die Datenausgabeeinheit (90) oder die Anzeigeeinrichtung (99) ausgebildet sind, die Datenmenge ortsspezifischer Kenngrößen (sV/Q) (506) als numerische, grafische oder bildliche Darstellung auf einen der globalen Ventilations-Perfusions-Kennwerte (sV/QMean), (sV/QMedian) (510), (sV/QMin) (510'), (sV/QMax) (510") normiert auszugeben.
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