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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Röntgengeräts, insbesondere eines Fluoroskops. Sie betrifft auch ein medizinisches Untersuchungssystem mit einem Röntgengerät, welches einen Aufnahmebereich, in welchem ein Körpergefäßsegment zum Erzeugen einer Aufnahme des Körpergefäßsegments einbringbar ist, und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Aufnahme des Körpergefäßsegments aufweist.
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Eine etablierte klinische Kenngröße ist die fraktionelle Flussreserve oder Fractional Flow Reserve (FFR), die beispielsweise mit einem Druckdraht gemessen werden kann. Der Druckdraht wird dabei in dem Körpergefäß oder Körpergefäßsegment an einer Stenose vorbeigeführt und dort der Druck distal zur Stenose bestimmt. Dieser distale Druck wird zur Berechnung der fraktionellen Flussreserve durch den proximalen Druck dividiert.
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Es ist möglich, mittels eines dreidimensionalen Modells des Körpergefäßsegmentes oder Körpergefäßabschnittes, in welchem die Stenose enthalten ist, und weiteren Randbedingungen wie beispielsweise dem Blutfluss in Milliliter pro Sekunde durch das Körpergefäßsegment, den Druckverlauf über der Stenose mittels mathematischer Methoden der Fluiddynamik (computational fluid dynamics) zu berechnen und schließlich einen virtuellen Wert für die fraktionelle Flussreserve, einen virtuellen FFR-Wert, virtuell anhand des dreidimensionalen Modells zu berechnen. Derartige Methoden sind bekannt und beispielsweise in dem
Artikel von Paul D. Morris et al.: „"Virtual" (Computed) Fractional Flow Reserve - Current Challenges and Limitations" in JACC: Cardiovascular Interventions, Vol. 8, No. 8, 2015, Seiten 1009 bis 1117, oder dem
Artikel von Charles A. Taylor et al.: „Computational fluid dynamics applied to cardiac computed tomography for noninvasive quantifacation of fractional flow reserve", in: Journal of the American College of Cardiology, Vol. 61, No. 22, 2013, Seiten 2233 bis 2241, beschrieben. Auch weitere Berechnungsmethoden für einen virtuellen FFR-Wert sind bekannt.
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Grundsätzlich lassen sich die Ansätze zur virtuellen Berechnung der fraktionellen Flussreserve in zwei Gruppen aufteilen. Nichtinvasive Methoden, bei denen eine Geometrieinformation über das Körpergefäßsegment oder Körpergefäß mittels Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie oder anderen Methoden gewonnen wird, und minimalinvasiven Methoden, bei welchen die Geometrieinformation im Herzkatheterlabor mittels Kontrastmittelinjektion in das Gefäß mit einer anschließenden Röntgenaufnahme gewonnen wird. In der Regel wird bei einem Patienten zunächst eine nichtinvasive Untersuchung mittels einer Computertomographie durchgeführt. Neben der diagnostischen Information über ein oder mehrere Gefäßquerschnitte des untersuchten Körpergefäßsegmentes oder Körpergefäßes kann dabei auch ein virtueller Wert für die fraktionelle Flussreserve berechnet werden, welcher im Folgenden als CT-FFR-Wert bezeichnet wird. Im Gegensatz dazu wird ein virtueller Wert für eine fraktionelle Flussreserve, welcher durch eine Angiographie zum Beispiel im Herzkatheterlabor ermittelt wird, im Folgenden als Angio-FFR- Wert bezeichnet.
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Die CT-FFR-Methode, also das Berechnen des virtuellen FFR- Werts mittels eines CT hat, dabei den Vorteil, dass ein dreidimensionales Modell des gesamten Gefäßbaumes, in welchem das Körpergefäß oder das Körpergefäßsegment mit der Stenose verortet ist, vorhanden ist. Sie erlaubt auch eine gute Bestimmung der perfundierten Myokardmasse sowie des von dem Anteil der perfundierten Myokardmasse abgeleiteten Perfusionsflusses. Außerdem lassen sich auch zusätzliche Informationen wie beispielsweise eine Zusammensetzung der Stenose beziehungsweise des Plaque ermitteln. Nachteilig ist dabei die vergleichsweise geringe Ortsauflösung und damit eine ungenaue Geometriedarstellung der Stenosengeometrie.
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Im Vergleich dazu hat die Angio-FFR-Methode, also das Berechnen eines virtuellen FFR-Wertes über eine Angiographie, den Vorteil einer guten Ortsauflösung, welche eine genaue Darstellung der Stenosengeometrie ermöglicht. Nachteilig ist dabei die Schätzung des Blutflusses über die Gefäßquerschnitte. Hier können bereits kleine Fehler große Auswirkungen haben. Auch ist die Schätzung des Blutflusses über die Kontrastmitteldynamik bei der Angio-FFR-Methode aufwändig und schwierig. Nachteilig ist des Weiteren, dass die Angio-FFR-Methode keine Informationen zu einem Zustand der Myokardmasse liefert, was beispielsweise wichtig ist, um eventuelle Vorschädigungen zu erkennen bei einer Behandlung berücksichtigen zu können. Überdies ist eine Geometrieinformation des gesamten Gefäßbaumes nur sehr schwer zu erlangen, was auch auf die üblicherweise bei Angiographien verwendeten relativ kleinen Detektoren zurückzuführen ist.
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Oft wird auch basierend auf den Ergebnissen der CT-FFR- Methode dem Arzt ein Therapievorschlag unterbreitet. Zu diesem Zweck wird ausgehend von vorhandenen Informationen wie einer Computertomographie, einer beispielsweise von der Computertomographie abgeleiteten dreidimensionalen Rekonstruktion oder anderweitigen, zum Beispiel reduzierten oder angepassten Modellen eine oder mehrere unterschiedliche virtuelle Behandlungen durchgeführt, und deren Erfolg oder möglicher Einfluss anhand eines neu berechneten virtuellen FFR-Wertes oder einer sonstigen klinischen Kenngröße bewertet. Am Ende eines solchen Prozesses liegt dann eine Planungsinformation über die durchzuführende Behandlung, das heißt den therapeutischen Eingriff, vor. Die Planungsinformation betrifft dabei die Behandlungsmethode, beispielsweise einen zu implantierenden Stent in Form von Abmessungen des Stents oder einem Fabrikat des Stents, und/oder eine Ballondilatation und/oder andere Maßnahmen, sowie den Behandlungsort in dem Körpergefäß oder Körpergefäßsegment in Form einer genauen Lokalisation und Ausrichtung sowie den gemäß der Behandlung zu erreichenden Wert der klinischen Kenngröße, beispielsweise des FFR-Wertes.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effizienz eines therapeutischen Eingriffs in ein Körpergefäßsegment oder einer Behandlung eines Körpergefäßsegments zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Röntgengeräts, insbesondere eines Fluoroskops oder Fluoroskopie-Röntgengeräts, mit einer Reihe von Schritten. Ein erster Schritt ist hier ein Erstellen einer Planungsinformation für einen therapeutischen Eingriff in ein Körpergefäßsegment oder für eine Behandlung des Körpergefäßsegments, beispielsweise in einen Abschnitt bzw. eines Abschnitts eines Herzkranzgefäßes mit einer Stenose, anhand einer Rekonstruktion des Körpergefäßsegments. Bei dem Körpergefäßsegment kann es sich also insbesondere um ein erkranktes Körpergefäßsegment handeln, welches beispielsweise eine Stenose aufweist. Es kann sich bei dem Körpergefäßsegment insbesondere um ein Segment eines Herzkranzgefäßes handeln. Bei der Rekonstruktion kann es sich insbesondere um eine dreidimensionale Rekonstruktion handeln. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rekonstruktion von einem Computertomographen bereitgestellt oder unter Verwendung von Daten eines Computertomographen bereitgestellt. Als weiterer Schritt folgt ein Bereitstellen der Planungsinformation an eine Recheneinrichtung des Röntgengeräts sowie ein Bereitstellen der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments an die Recheneinrichtung.
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Daran kann sich ein Einbringen des Körpergefäßsegmentes beziehungsweise Patienten mit dem Körpergefäßsegment in einen Aufnahmebereich des Röntgengeräts anschließen. Darauf folgt ein Erzeugen einer Aufnahme, insbesondere einer Fluoroskopie, des in den Aufnahmebereich des Röntgengeräts eingebrachten Körpergefäßsegments durch das Röntgengerät. Ein weiterer Schritt ist ein Registrieren der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments zu dem Körpergefäßsegment in dem Aufnahmebereich des Röntgengeräts. Insbesondere kann die Rekonstruktion zu der erzeugten Aufnahme oder Fluoroskopie registriert werden oder, falls noch keine Aufnahme oder keine Fluoroskopie erzeugt ist, zu einer Lage des Patienten und damit des Körpergefäßsegments in dem Röntgengerät registriert werden, beispielsweise zu einem Patiententisch des Röntgengeräts.
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Das Registrieren ist hier im Sinne einer Bildregistrierung zu verstehen, bei welcher die Rekonstruktion in einen definierten, eindeutig bestimmten räumlichen Bezug zu dem Röntgengerät beziehungsweise dem Körpergefäßsegment gesetzt wird, um das Körpergefäßsegment in der Rekonstruktion in räumliche Übereinstimmung mit dem Körpergefäßsegment in der Aufnahme beziehungsweise in dem Aufnahmebereich des Röntgengeräts zu bringen. Durch das Ermitteln wird somit eine räumliche Relation des medizinischen Gerätes und der in diesem abgespeicherten Rekonstruktion zu dem in den Aufnahmebereich eingebrachten Körpergefäßsegment ermittelt.
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Es folgt nun ein Anzeigen der Aufnahme oder der Fluoroskopie des Körpergefäßsegments auf einer Anzeigeeinrichtung des Röntgengeräts und ein Überlagern der auf dem Körpergefäßsegment angezeigten Aufnahme oder Fluoroskopie mit einer graphischen Repräsentation der Planungsinformation. Da die Rekonstruktion zu dem Körpergefäßsegment in dem Aufnahmebereich oder zu dem Aufnahmebereich registriert ist, kann die graphische Repräsentation hier ortsgenau passend mit der angezeigten Aufnahme überlagert werden. Somit kann beispielsweise an der Position des Körpergefäßsegments, an welcher Stent implantiert werden soll, in der Aufnahme ein virtueller Stent mit der Aufnahme überlagert werden. In bevorzugter Weise handelt es sich bei der Aufnahme oder Fluoroskopie um eine angiographische Aufnahme oder angiographische Fluoroskopie. Insbesondere kann das Erzeugen der Aufnahme, das Anzeigen der Aufnahme und das Überlagern der Anzeige mit einer graphischen Repräsentation der Planungsinformation fortlaufend erfolgen.
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Das hat den Vorteil, dass die Effizienz des therapeutischen Eingriffes erhöht wird, da eine Bedienperson wie ein Arzt einen direkten Vergleich der aktuellen, von der Aufnahme oder Fluoroskopie repräsentierten Situation mit der geplanten Situation vor sich hat und bei der Durchführung des Eingriffs besser als bisher unterstützt wird. Dies wird auf eine besonders effiziente Weise erreicht, da die Planungsinformation üblicherweise standardmäßig bereits in einem vorhergehenden Stadium eines klinischen Verfahrens erstellt wurde und diese somit mehrfach, nämlich einerseits, wie bekannt, im konventionellen Workflow, genutzt wird und andererseits, wie hier beschrieben, auch noch während des therapeutischen Eingriffs oder der Behandlung direkt weiterverwendet werden kann. Überdies wird so eine verbesserte Qualität, insbesondere eine verbesserte FFR- Berechnung zum Beispiel im Herzkatheterlabor und Einsparung von Strahlendosis und Kontrastmittel erreicht. Auch kann die Intervention so genauer als bisher geplant, bzw. die Planung der Bedienperson genauer vermittelt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Planungsinformation eine geometrische Information über ein im Rahmen des therapeutischen Eingriffs in das Körpergefäßsegment einzubringendes Implantat umfasst und/oder eine physiologische Information über das Körpergefäßsegment und/oder eine geometrische Information über das Körpergefäßsegment. Die geometrische Information über das Körpergefäßsegment kann beispielsweise eine virtuelle Darstellung des Gefäßes selbst umfassen, welches zur besseren Kenntlichkeit auf der Aufnahme nochmals mit dieser überlagert wird. Die physiologische Information über das Körpergefäßsegment kann insbesondere eine klinische Kenngröße umfassen, bevorzugt einen Wert für eine fraktionelle Flussreserve des Körpergefäßes. Die geometrische Information über das Implantat kann insbesondere eine Länge des Implantats und/oder einen Durchmesser des Implantats und/oder eine Form des Implantats und/oder eine örtliche Information über eine gewünschte Lage, bevorzugt eine gewünschte Endlage, des im Rahmen des therapeutischen Eingriffs in das Körpergefäßsegment zu implantierenden Implantats umfassen, insbesondere eine Position des Implantats in dem Körpergefäß und/oder eine Orientierung des Implantats relativ zu dem Körpergefäß. Das hat den Vorteil, dass der therapeutische Eingriff in seinem Verlauf und in seinem zu erreichenden Ziel besonders gut visualisiert wird und somit eine effiziente Durchführung der Behandlung oder des therapeutischen Eingriffs ermöglicht wird.
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Das Implantat kann in einer bevorzugten Ausführungsform einen Stent, also beispielsweise eine sogenannte endoluminale Gefäßprothese, und/oder einen Ballonkörper für eine Ballondilatation umfassen. Das „und“ kann hier insbesondere im Sinne eines „nacheinander“ zu verstehen sein, wonach das Implantat zunächst einen Ballonkörper für eine Ballondilatation umfasst und danach einen Stent, welcher dauerhaft in dem Körpergefäßsegment implantiert werden soll. Gerade für die genannten Implantate ist eine Überwachung des Eingriffs sowie eine durch das beschriebene Verfahren ermöglichte Korrektur der Planungsdaten besonders günstig, da kritisch für einen Behandlungserfolg.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die überlagerte graphische Repräsentation der Planungsinformation an eine Bewegung des Körpergefäßsegments angepasst wird. Insbesondere kann die überlagerte graphische Repräsentation an eine Atembewegung, also beispielsweise eine Verschiebung des Körpergefäßes, angepasst werden und/oder an eine Pulsbewegung, also beispielsweise eine Verformung wie eine Weitung angepasst werden. Bei Verwenden einer vierdimensionalen Rekonstruktion, also einer Rekonstruktion mit drei Ortsdimensionen und einer Zeitdimension, und einer entsprechenden vierdimensionalen, also zeitabhängigen Berechnung eines Wertes der klinischen Kenngröße, beispielsweise des FFR-Wertes, kann das Überlagern somit mit einer Herzphase synchronisiert erfolgen. Das hat den Vorteil, dass die Planungsinformation und die Aufnahme besonders gut aufeinander abgestimmt sind, sodass die Genauigkeit und damit die Effizienz des therapeutischen Eingriffs erhöht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Aufnahmewinkel der Aufnahme oder Fluoroskopie in Abhängigkeit von der Rekonstruktion, welche zu dem in dem Aufnahmebereich angeordneten Körpergefäßsegment registriert ist, beispielsweise über eine Registrierung der Rekonstruktion zu dem Patiententisch, vorgegeben wird. Bevorzugt wird der Aufnahmewinkel dabei derart vorgegeben, dass der Aufnahmewinkel im Wesentlichen senkrecht, also senkrecht +/– einer vorgegebenen Toleranz, welche beispielsweise 5, 10 oder 15 Grad betragen kann, auf einer Haupterstreckungsrichtung oder einer Längsachse des Körpergefäßsegments steht. Bei der Haupterstreckungsrichtung des Körpergefäßsegments kann es sich um eine Haupterstreckungsrichtung des Körpergefäßsegments im Bereich einer Stenose handeln. Die Haupterstreckungsrichtung des Körpergefäßsegments kann dabei einer Längsachse des Implantats, insbesondere aber einer Längsachse eines Stents, entsprechen. Das hat den Vorteil, dass die in der Rekonstruktion enthaltene Information genutzt wird, um die Aufnahme beziehungsweise den Aufnahmewinkel zu optimieren, da so das Körpergefäßsegment besonders gut, insbesondere ohne eine geometrische Verkürzung, auf der Aufnahme zu sehen ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass während des Überlagerns einer Bedienperson, beispielsweise eines Arztes, die Möglichkeit gegeben wird, die Planungsinformation manuell anzupassen. Insbesondere kann dies mittels eines berührungsempfindlichen Anzeigeelements der Anzeigeeinrichtung erfolgen, welche die Aufnahme oder Fluoroskopie und die graphische Repräsentation der Planungsinformation anzeigt. Dies kann beispielsweise mit einem sogenannten Touchscreen oder auch anderen, beispielsweise berührungslosen Interaktionskonzepten realisiert werden. Das hat den Vorteil, dass die Flexibilität und somit Effizienz des Verfahrens erhöht wird. Gerade da eine Vorabinformation, auf welcher die Rekonstruktion des Körpergefäßsegments im Allgemeinen beruht, weniger genau ist als eine spätere, während des therapeutischen Eingriffs gefertigte Aufnahme, können sich oft im weiteren Behandlungs- oder Therapieverlauf neue Informationen ergeben, welche in der beschriebenen Ausführungsform effizient durch die Bedienperson berücksichtigt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass vor dem Überlagern unter Verwendung der erzeugten Aufnahme oder Fluoroskopie eine klinische Kenngröße des Körpergefäßsegments ermittelt wird und die Planungsinformation, deren graphische Repräsentation mit der Aufnahme überlagert werden soll, in Abhängigkeit der ermittelten klinischen Kenngröße aktualisiert wird, und dann die graphische Repräsentation der aktualisierten Planungsinformation mit der angezeigten Aufnahme oder Fluoroskopie überlagert wird. Das hat den Vorteil, dass die angezeigte Planungsinformation stets aktuell ist. Auch wird so die Planungsinformation in nachvollziehbarer, quantifizierbarer Weise an die aktuelle Situation, welche durch die erzeugte Aufnahme repräsentiert ist, angepasst und die aktuelle Situation berücksichtigt.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die Planungsinformation nur aktualisiert wird, falls ein Überprüfen der Planungsinformation anhand der ermittelten klinischen Kenngröße ein negatives Überprüfungsergebnis liefert. Ein negatives Überprüfungsergebnis kann vorliegen, wenn sich Widersprüche oder Unterschiede zwischen der von Rekonstruktion und von der Aufnahme repräsentierten Situation ergeben. Beispielsweise kann das Überprüfen realisiert werden, indem die klinische Kenngröße ergänzend unter Verwendung der Rekonstruktion ermittelt wird und die unter Verwendung der Rekonstruktion ermittelte Kenngröße mit der unter der Verwendung der Aufnahme oder Fluoroskopie ermittelten klinischen Kenngröße verglichen wird. Ein negatives Überprüfungsergebnis kann dann zum Beispiel vorliegen, wenn die unter Verwendung der Aufnahme ermittelte klinische Kenngröße von der unter der Verwendung der Rekonstruktion ermittelten Kenngröße um mehr als einen vorbestimmten Betrag abweicht.
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Das hat den Vorteil, dass so mögliche Fehler oder Ungenauigkeiten verhindert werden können, zugleich jedoch kleinere Abweichungen, mit welchen naturgemäß im klinischen Umfeld gerechnet werden kann, nicht zu einem aufwendigen und möglicherweise unnötigen Anpassen der Planungsinformation und damit dem therapeutischen Eingriff führen.
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In besonders vorteilhafter Weise kann dabei vorgesehen sein, dass die klinische Kenngröße unter Verwendung der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments unter Verwendung von Rekonstruktionsdaten, auf denen die Rekonstruktion des Körpergefäßsegments beruht, ermittelt wird. Dadurch, dass die klinische Größe also sowohl unter Verwendung der Rekonstruktion als auch unter Verwendung der Aufnahme ermittelt wird, kann diese in besonders genauer Weise berechnet werden.
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Beispielsweise kann so die eingangs erwähnte CT-FFR-Methode und Angio-FFR-Methode kombiniert werden. Dies kann erfolgen, indem zunächst vor dem therapeutischen Eingriff und damit vor dem Erzeugen der Aufnahme des Körpergefäßsegments eine Computertomographie, beispielsweise eine angiographische Computertomographie des Körpergefäßsegments, erstellt wird und ein entsprechender Wert, beispielsweise ein CT-FFR-Wert, für das Körpergefäßsegment berechnet wird. Bei diesem Schritt fällt neben dem CT-FFR-Wert eine Vielzahl von weiteren Ergebnissen an, beispielsweise eine Segmentierungsinformation des Körpergefäßes, dessen Teil das Körpergefäßsegment ist einschließlich entsprechender Mittel- oder Centerlinien, ein Wert für eine Myokardmasse und/oder für ein Myokardvolumen, aus welchen wiederum weitere Parameter wie der Blutfluss, der Myokardwiderstand oder andere Größen abgeleitet werden können, welche für eine Schätzung des CT-FFR-Wertes notwendig sind. Zudem steht eine Information über das gesamte Körpergefäß beispielsweise in Form eines Gefäßbaums zur Verfügung. Die Information kann beispielsweise als eine dreidimensionale Information oder aber als ein reduziertes Modell mit lediglich den strömungsrelevanten Informationen zur Verfügung stehen. In diesem Fall liegt die Begrenzung der Berechnung der klinischen Kenngröße, hier des CT-FFR-Wertes, in der begrenzten Ortsauflösung der Computertomographie im Vergleich zu einer zwei- oder dreidimensionalen Angiographie des Körpergefäßsegments, wie sie beispielsweise im Herzkatheterlabor erreicht wird. Damit ist die kombinierte Ermittlung der klinischen Kenngröße unter Verwendung sowohl der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments, beispielsweise aus dem Computertomographen, als auch unter Verwendung der erzeugten Aufnahme für die Kenngröße eine ideale Berechnungsmethode. Über das Ermitteln der klinischen Kenngröße unter Verwendung der vorbekannten Rekonstruktion des Körpergefäßsegments können nun für das Ermitteln des aktuellen Wertes der klinischen Kenngröße auch aktuelle Informationen aus der Aufnahme mit einer vorab vorhandenen Information aus der Rekonstruktion kombiniert werden.
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Die klinische Kenngröße des Körpergefäßsegments kann beispielsweise durch ein erstes Bereitstellen einer dreidimensionalen Rekonstruktion des Körpergefäßes mit dem Körpergefäßsegment und ein zweites Bereitstellen einer segmentierten Aufnahme des Körpergefäßsegments gefolgt von einem ersten Extrahieren zumindest eines globalen Merkmals des Körpergefäßes, welches sich auf einen Gefäßbaum bezieht, aus der dreidimensionalen Rekonstruktion und ein zweites Extrahieren zumindest eines lokalen Merkmals des Körpergefäßsegments, welches sich auf einen Körpergefäßast bezieht, aus der Aufnahme, worauf ein Ermitteln der klinischen Größe für das Körpergefäßsegment in Abhängigkeit des extrahierten lokalen und globalen Merkmals folgt, ermittelt werden.
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Für eine Berechnung der klinischen Kenngröße, beispielsweise des CT-FFR-Wertes, werden geometrische Modelle und Abbildungen aus der Bildinformation der Rekonstruktion berechnet oder geschätzt. Nach dem hier erfolgten Registrieren der Rekonstruktion zu dem Aufnahmebereich beziehungsweise der Aufnahme kann die Information aus der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments zumindest lokal mit der Aufnahme oder Fluoroskopie kombiniert werden und somit ein genauerer Wert für die klinische Kenngröße, beispielsweise für den Angio-FFR-Wert, berechnet werden. So kann beispielsweise ein dreidimensionaler Gefäßbaum oder eine dreidimensionale Rekonstruktion des Körpergefäßes aus der Computertomographie, welches nach einer Vorabberechnung der klinischen Kenngröße, vorliegend beispielsweise des CT-FFR- Wertes, als dreidimensionales Modell vorliegt, verwendet werden und durch die genaueren dreidimensionalen Informationen aus der Fluoroskopie, beispielsweise der Koronar-Angiographie, ergänzt beziehungsweise mit dieser kombiniert werden. Hierbei kann ein globaler Gefäßverlauf des Gefäßbaums oder Körpergefäßes als niederdimensionale Beschreibung, beispielsweise als Widerstandsnetz, aus der Rekonstruktion verwendet werden. Die niederdimensionale Beschreibung kann an jeweiligen Ein- und Ausflussstellen des globalen Gefäßverlaufes mit Informationen aus der genaueren Aufnahme oder Fluoroskopie kombiniert werden. In einer weiteren Möglichkeit können auch aus der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments bekannte Werte wie beispielsweise ein Blutfluss zu einer Randbedingung für das Ermitteln der klinischen Kenngröße genutzt und mit Informationen aus der Aufnahme und der Rekonstruktion verknüpft werden. Damit kann eine nochmals genauere Berechnung der klinischen Kenngröße durchgeführt werden.
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Dieser neue, kombiniert berechnete Wert für die klinische Größe kann nun als Basis für eine neue Therapieplanung beziehungsweise neue Planungsinformation oder eine Planungsaktualisierung dienen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die klinische Kenngröße eine hämodynamische Kenngröße umfasst, insbesondere einen Wert einer fraktionellen Flussreserve des Körpergefäßsegments und/oder ein augenblickliches Druckverhältnis für das Körpergefäßsegment und/oder ein augenblickliches wellenfreies Druckverhältnis für das Körpergefäßsegment (Instantaneous wave-free ratio, iFR) und/oder ein Druckverhältnis zwischen einem distalen Druck und einem Aortendruck für das Körpergefäßsegment und/oder einen Blutfluss durch das Körpergefäßsegment und/oder einen Blutdruck in dem Körpergefäßsegment und/oder eine Wandscherkraft in dem Körpergefäßsegment. Die genannten klinischen Kenngrößen sind im besonderen Maße von geringen Abweichungen in den Daten, aus denen sie abgeleitet werden, abhängig, sodass hier ein Aktualisieren der Planungsinformation besonders vorteilhaft ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein medizinisches Untersuchungssystem mit einem Röntgengerät, insbesondere mit einem Fluoroskop, welches einen Aufnahmebereich, in welchen ein Körpergefäßsegment zum Erzeugen einer Aufnahme oder Fluoroskopie des Körpergefäßsegments einbringbar ist, und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Aufnahme oder Fluoroskopie des Körpergefäßsegments aufweist. Des Weiteren umfasst das medizinische Untersuchungssystem auch ein bildgebendes medizinisches Gerät zum Bereitstellen einer Rekonstruktion des Körpergefäßsegments an eine Recheneinrichtung des Röntgengerätes. Bei dem bildgebenden medizinischen Gerät kann es sich um einen Computertomographen handeln oder das bildgebende medizinische Gerät einen Computertomographen umfassen. Die Recheneinrichtung des Röntgengeräts ist mit dem bildgebenden medizinischen Gerät koppelbar und ausgelegt, die bereitgestellte Rekonstruktion des Körpergefäßes zu dem Körpergefäßsegment in dem Aufnahmebereich des Röntgengeräts zu registrieren. Die Anzeigeeinrichtung des Röntgengeräts ist dabei ausgelegt, die angezeigte Aufnahme oder Fluoroskopie mit einer graphischen Repräsentation einer an die Recheneinrichtung bereitgestellten Planungsinformation für einen therapeutischen Eingriff das Körpergefäßsegment zu überlagern, wobei die Planungsinformation anhand der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments erstellt ist.
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Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des medizinischen Untersuchungssystems entsprechen hier Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein schematisches Flussdiagramm einer ersten beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Röntgengeräts; und
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2 ein Flussdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Röntgengeräts.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Röntgengeräts. Ein erster Schritt ist hier ein Erstellen 1 einer Planungsinformation für einen therapeutischen Eingriff in ein Körpergefäßsegment, welches vorliegend eine Stenose aufweist. Bei dem therapeutischen Eingriff handelt es sich im gezeigten Beispiel um eine Implantation eines in ein Herzkranzgefäß als Körpergefäßsegment. Die Planungsinformation wird vorliegend anhand einer hier dreidimensionalen Rekonstruktion des Körpergefäßsegments erstellt, welche im gezeigten Beispiel von einem Computertomographen stammt.
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Die generelle Idee kann also darin gesehen werden, die Information von einem Computertomographen vorliegend auch in einem Herzkatheterlabor zu nutzen und die präinterventionelle Computertomographie mit der Position des Patienten am Herzkathetertisch zu registrieren und im Weiteren die Planungsinformation der Therapie oder der Behandlung vorliegend im Herzkatheterlabor im Rahmen einer Fluoroskopie auf beispielsweise einem life-Monitor mit einer Aufnahme oder Fluoroskopie zu überlagern. Hierfür ist nach dem Erstellen der Planungsinformation vor der Intervention, also vor dem Eingriff, noch eine Reihe von weiteren Schritten erforderlich.
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So erfolgt zunächst in einem nächsten Schritt das Bereitstellen 2 der Planungsinformation an eine Recheneinrichtung des vorliegend als Fluoroskop ausgeführten Röntgengeräts. Auch ein Bereitstellen 3 der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments an die Recheneinrichtung wird hier vorgenommen. Im Rahmen der Therapie oder der Behandlung werden nun auch der Patient und damit das Körpergefäßsegment in einen Aufnahmebereich des Röntgengeräts eingebracht, um dort eine Aufnahme, hier eine Fluoroskopie, zu erzeugen.
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Vor einem Erzeugen 7 der Aufnahme durch das Röntgengerät erfolgt zuvor jedoch hier noch zunächst ein Registrieren 5 der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments zu dem Körpergefäßsegment in dem Aufnahmebereich des Röntgengerätes. Daran schließt sich in der vorliegenden Ausführungsform ein Vorgeben 6 eines Aufnahmewinkels für die Aufnahme oder Fluoroskopie in Abhängigkeit der Rekonstruktion an. Dabei wird der Aufnahmewinkel derart vorgegeben, dass er im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Körpergefäßsegments mit der Stenose steht. Zusätzlich können auch weitere Parameter bei der Wahl des Aufnahmewinkels berücksichtigt werden, so beispielsweise eine Überdeckung oder Überlappung des Körpergefäßsegments mit der Stenose mit weiteren Körpergefäßsegmenten oder anderen Körpergefäßen auf der Aufnahme aus dem vorgegebenen Aufnahmewinkel, wie sie aufgrund der vorliegenden und bereitgestellten dreidimensionalen Rekonstruktion zu erwarten ist.
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Durch die Planung wird somit die Kenntnis über die Lage der Stenose im dreidimensionalen Modell genutzt, um die Planung des Aufnahmewinkels durchzuführen. So kann der Arzt direkt, ohne zusätzliche Aufnahme und damit mit weniger Strahlung und Kontrastmittel für den Patienten, die optimale Angulation anfahren, in der die Stenose verkürzungsfrei dargestellt wird. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, eine komplette invasive Diagnostik im Herzkatheterlabor mit den anfallenden Angulationen im Voraus zu berechnen. Dies ist vor allem für Patienten vorteilhaft, die eine Anatomie in dem Körpergefäßsegment aufweisen, beispielsweise eine Korona- Anatomie, die von einer Standard-Anatomie abweicht.
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In einem nächsten Schritt erfolgt vorliegend ein Anzeigen 8 der Aufnahme beziehungsweise der Fluoroskopie des Körpergefäßsegments auf einer Anzeigeeinrichtung des Röntgengeräts. Das Erzeugen 7 der Aufnahme und das Anzeigen 8 der Aufnahme erfolgt hier fortlaufend, wie dies für eine Fluoroskopie im Allgemeinen üblich ist. In einem letzten Schritt erfolgt nun ein Überlagern 9 der auf der Anzeigeeinrichtung angezeigten Aufnahme beziehungsweise Fluoroskopie mit einer graphischen Repräsentation der Planungsinformation. So kann der Aufnahme oder dem Durchleuchtungsbild zum Beispiel für einen Stent, welcher als Implantat in das Körpergefäßsegment eingesetzt werden soll, ein virtueller Stent oder für eine Ballondilatation ein virtueller Ballon überlagert dargestellt werden. Als graphische Repräsentation der entsprechenden Planungsinformation kann beispielsweise auch eine geplante Zielbegrenzung des Körpergefäßsegments nach dem therapeutischen Eingriff angezeigt werden. Auch eine Darstellung des Körpergefäßsegments selbst kann als virtuelles Körpergefäßsegment mit der Aufnahme überlagert werden. Eine weitere graphische Repräsentation eines Planungsinformation ist ein ortsaufgelöstes Überlagern eines Druckverlaufs entlang des Körpergefäßsegments, welcher beispielsweise farbcodiert angezeigt werden kann. Auch die Lokalisation der Stenose, also der genaue Ort der Stenose, und/oder virtueller Wert einer fraktionellen Flussreserve kann hier, beispielsweise in Form einer Färbung, mit der Aufnahme oder Fluoroskopie überlagert werden. Damit wird eine Übersicht über die Planung verbessert und eine Strahlendosis und Kontrastmittel eingespart. Überdies kann so der therapeutische Eingriff genauer geplant werden und besser an tatsächlich vorgefundene, in der Aufnahme sich spiegelnde Merkmale angepasst werden.
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In 2 ist ein schematisches Flussdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Röntgengeräts dargestellt. Die Merkmale der ersten Ausführungsvariante sind dabei mit den Merkmalen der im Folgenden beschriebenen Ausführungsvariante frei kombinierbar und umgekehrt. Wie in der oben beschriebenen Ausführungsvariante erfolgt hier zunächst ein Erstellen 1 der Planungsinformation, ein Bereitstellen 2 der Planungsinformation, ein Bereitstellen 3 der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments, ein Einbringen 4 des Körpergefäßsegments in den Aufnahmebereich des Röntgengeräts, ein Registrieren 5 der Rekonstruktion des Körpergefäßsegments zu dem Körpergefäßsegment in dem Aufnahmebereich des Röntgengeräts und schließlich ein Erzeugen 7 einer Aufnahme oder Fluoroskopie. Dies kann sich beispielsweise wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel auf ein Herzkranzgefäß mit einer Stenose beziehen, in welcher ein Stent implantiert werden soll.
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Im gezeigten Beispiel erfolgt nun auf ein Berechnen 10 einer klinischen Kenngröße, welche vorliegend als virtueller Wert einer fraktionellen Flussreserve des Körpergefäßsegments mit der Stenose festgelegt ist. Bei dem Berechnen 10 werden dabei Daten aus einem anderen Berechnen der medizinischen Kenngröße, vorliegend des virtuellen Werts für die fraktionelle Flussreserve, berücksichtigt, welche bereits vor dem Erzeugen 7 der Aufnahme berechnet wurden. So kann beispielsweise eine Information aus einer zuvor im Rahmen einer Computertomographie gemachten Untersuchung, auf welcher vorliegend auch die dreidimensionale Rekonstruktion des Körpergefäßsegments beruht, genutzt werden. Zu Informationen, die hier bei dem Berechnen 10 des Angio-FFR-Wertes berücksichtigt werden können, zählt hier eine Segmentierungsinformation des Körpergefäßsegments oder eines Körpergefäßes, dessen Teil das Körpergefäßsegment ist, Mittel- oder Centerlinien des Körpergefäßsegments oder des Körpergefäßes, sowie ein Wert für eine Myokardmasse oder ein Myokardvolumen, aus welchem weitere Parameter wie der Blutfluss, der Myokardwiderstand und andere Größen abgeleitet werden, die für eine Schätzung eines virtuellen FFR-Werts erforderlich sind. Es kann auch eine dreidimensionale Information über das gesamte Körpergefäß, dessen Teil das Körpergefäßsegment ist, bereitgestellt sein. Dies kann gegebenenfalls als ein reduziertes Modell mit lediglich den Informationen, die für eine Strömungsberechnung relevant sind, erfolgen.
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Diese Vorinformationen werden nun genutzt, um einen besonders genauen Wert für die fraktionelle Flussreserve des Körpergefäßsegments zu berechnen. Hierfür können die geometrischen Merkmale oder sonstige Randbedingungen aus der dreidimensionalen Rekonstruktion der Computertomographie nach dem Registrieren 5 zumindest lokal kombiniert werden und dann ein genauerer Angio-FFR-Wert berechnet werden. Beispielsweise kann hier der dreidimensionale Gefäßbaum aus der Computertomographie, welcher nach der CT-FFR-Berechnung bereits ohnehin als dreidimensionale Rekonstruktion vorliegt, verwendet werden und durch eine lokal genauere dreidimensionale Information aus der Aufnahme oder Fluoroskopie in Form einer Koronar-Angiographie ergänzt beziehungsweise mit dieser kombiniert werden. Beispielsweise kann so ein globaler Gefäßverlauf in dem Körpergefäß als niederdimensionale Beschreibung verwendet werden, zum Beispiel als Widerstandsnetz. In den Ein- und Ausflussstellen des Gefäßverlaufs wird die niederdimensionale Beschreibung mit Informationen aus dem genaueren Modell, hier beispielsweise der Korona-Angiographie, kombiniert.
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In einer weiteren Variante können die bereits vorhandenen Werte zu Randbedingungen wie zum Beispiel dem Blutfluss in Milliliter pro Sekunde aus der CT-FFR-Methode, zum Beispiel aus der Messung der Myokardmasse, mit den Informationen aus der zweidimensionalen Aufnahme beziehungsweise Fluoroskopie und der dreidimensionalen Rekonstruktion des Körpergefäßsegments verknüpft werden, um einen noch genaueren Wert für die fraktionelle Flussreserve zu bestimmen.
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Dieser kombiniert berechnete Wert für die klinische Größe, die hier als virtueller Wert für die fraktionelle Flussreserve ausgeführt ist, dient nun im Folgenden als Basis für eine verbesserte Therapieplanung beziehungsweise eine Planungsaktualisierung für den therapeutischen Eingriff.
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So wird in einem nächsten Schritt ein Überprüfen 11 durchgeführt, ob die kombiniert berechnete Kenngröße, hier also der kombiniert berechnete Angio-FFR-Wert, in keinem Widerspruch zu der ursprünglich erstellten Planungsinformation steht. Dies kann beispielsweise ermittelt werden, indem ein Wert der klinischen Kenngröße, der ursprünglich bei dem Erstellen 1 der Planungsinformation genutzt wurde, mit dem kombiniert berechneten Wert der klinischen Kenngröße aus dem Berechnen 10 verglichen wird und ein Anzeigen 8 sowie das Überlagern 9 der angezeigten Aufnahme mit einer graphischen Repräsentation der Planungsinformation aus dem Erstellen 1 nur erfolgt, falls der ursprüngliche Wert der klinischen Kenngröße und der kombiniert ermittelte Wert der klinischen Kenngröße um weniger als einen vorbestimmten Betrag voneinander abweichen.
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Liefert jedoch das Überprüfen 11 ein negatives Überprüfungsergebnis, wird also ein solches Abweichen festgestellt, so wird in der dargestellten Ausführungsform ein Aktualisieren 12 der Planungsinformation durchgeführt und dann in Schritt 9 diese aktualisierte Planungsinformation mit der Aufnahme überlagert, um eine aktualisierte Therapieführung und somit bestmögliche Unterstützung einer Bedienperson bei dem therapeutischen Eingriff zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Artikel von Paul D. Morris et al.: „“Virtual“ (Computed) Fractional Flow Reserve - Current Challenges and Limitations“ in JACC: Cardiovascular Interventions, Vol. 8, No. 8, 2015, Seiten 1009 bis 1117 [0003]
- Artikel von Charles A. Taylor et al.: „Computational fluid dynamics applied to cardiac computed tomography for noninvasive quantifacation of fractional flow reserve“, in: Journal of the American College of Cardiology, Vol. 61, No. 22, 2013, Seiten 2233 bis 2241 [0003]
