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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung einer digitalen Subtraktionsangiographie eines Hohlorgansystems eines Patienten gemäß dem Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 9.
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Die digitale Subtraktionsangiographie (DSA) dient im Allgemeinen der Untersuchung von Blutgefäßen bzw. allgemein Hohlorganen. In der einfachsten, zweidimensionalen Variante werden von einem zu untersuchenden Gefäßsystem eines Patienten mittels eines Röntgenangiographiesystems (z.B. mittels eines C-Bogen-Systems) zeitlich aufeinander folgende (zweidimensionale) Projektionsbilder erstellt, währenddessen wird ein Kontrastmittel eingespritzt. Es resultiert ein Projektionsbild ohne Kontrastmittel, auch als Maskenbild bezeichnet, und weitere Projektionsbilder mit Kontrastmittelverteilung in dem Gefäßsystem, die sogenannten Projektionsfüllbilder. Das digitale Maskenbild wird von den nachfolgenden Projektionsfüllbildern subtrahiert. Übrig bleiben nur die Teile, die sich unterscheiden, also im Allgemeinen genau das Gefäßsystem.
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Die dreidimensionale Digitale Subtraktionsangiographie (3D DSA) erlaubt die hochauflösende Darstellung z.B. kontrastierter Gefäßsysteme als 3D Volumina. Dazu werden typischerweise ein Maskenlauf ohne Kontrastmittel und ein Fülllauf mit Kontrastmittel durchgeführt und dabei jeweils eine Serie von Projektionsbildern erstellt. Die zweidimensionalen Projektionsbilder entstammen hierbei üblicherweise einem um den Patienten rotierenden Aufnahmeprotokoll eines C-Bogen-Röntgengeräts (z.B. Kegelstrahl-CT bzw. Cone-beam CT). Typischerweise wird die Serie von Projektionsmaskenbildern von der Serie von Projektionsfüllbildern abgezogen und die resultierende Serie von zweidimensionalen Subtraktionsbildern zu einem dreidimensionalen Subtraktionsangiographiebild rekonstruiert. Als 4D DSA wird die zeitaufgelöste 3D Digitale Subtraktionsangiographie bezeichnet.
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Zur Diagnose und Therapie von klinischen Zuständen ist eine besonders gute und genaue Darstellung von Gefäßsystemen in Organen wie z.B. dem Hirn, dem Herzen oder der Leber erforderlich. Dabei ist es wichtig, dass sowohl arterielle als auch venöse Gefäßsysteme dargestellt werden. So wird es für verschiedene Anwendungen immer wichtiger, dass das venöse Gefäßsystem im Gehirn exakt darstellbar ist. Dies ist zum Beispiel bei der Therapie von sogenannten AVMs (= arteriovenöse Malformation) der Fall, einer knäuelartigen Fehlbildung der Gefäße, bei der Arterien ohne Kapillaren direkt mit den Venen verbunden sind. Bei AVMs im Gehirn besteht ein großes Risiko, dass durch den hohen Druck in den Gefäßen z.B. eine Ruptur mit starken Hirnblutungen erfolgt. Zur vorbeugenden Therapie einer AVM wird z.B. eine venöse AVM Embolisation durchgeführt, bei der unter Röntgenkontrolle ein Embolisat in das Gefäß innerhalb der AVM eingespritzt wird, welches das Gefäß verschließt. Um einen solchen Eingriff durchzuführen, muss ein umfassendes Bild des zerebralen Gefäßsystems vorliegen und auch die die AVM versorgende(n) Arterie(n) und besonders (da schwieriger ermittelbar) die drainierende(n) Vene(n) identifiziert werden.
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Mittels bekannter DSA-Verfahren kann zwar das zerebrale Gefäßsystem dargestellt werden, es ist jedoch im Allgemeinen schwierig, aus den vielen dargestellten Arterien die das AVM versorgende(n) Arterie(n) und drainierende(n) Vene(n) herauszufinden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erstellung einer digitalen Subtraktionsangiographie eines Hohlorgansystems eines Patienten bereitzustellen, welches eine Identifizierung von das AVM drainierende(n) Vene(n) und versorgende(n) Arterie(n) ermöglicht; des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erstellung einer digitalen Subtraktionsangiographie eines Hohlorgansystems eines Patienten gemäß dem Patentanspruch 1 und von einer Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erstellung einer digitalen Subtraktionsangiographie eines Hohlorgansystems eines Patienten umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellung von mittels eines Röntgengeräts aufgenommenen Maskenbilddaten, Bereitstellung von mittels des Röntgengeräts aufgenommenen zumindest ersten Füllbilddaten, welche während einer zumindest teilweisen Kontrastmittelfüllung des Hohlorgansystems mit einem Kontrastmittel, ausgehend von einer ersten intravenösen und einer zweiten, zeitlich nachgeordneten, intraarteriellen Kontrastmittelinjektion, aufgenommen wurden, Ermitteln von zumindest ersten Subtraktionsbilddaten durch Subtraktion der Maskenbilddaten von den zumindest ersten Füllbilddaten, Ermitteln von finalen Subtraktionsbilddaten aus den zumindest ersten Subtraktionsbilddaten, und Segmentieren der finalen Subtraktionsbilddaten und Zuordnung der Pixel oder Voxel der finalen Subtraktionsbilddaten anhand ihres jeweiligen Intensitätswertes zu zumindest zwei verschiedenen Intensitätsklassen.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere für den Fall, dass die zuvor erfolgten Kontrastmittelinjektionen räumlich und zeitlich passend sind, sowohl ein umfassendes Bild des gewünschten Hohlorgansystems erstellt werden als auch durch die Unterteilung in mehrere Intensitätsklassen ein deutlicher Hinweis auf besondere drainierende Venen und Versorgungsarterien gegeben werden. Die Erfindung geht davon aus, dass besonders stark durchströmte Hohlorgane durch das Kontrastmittel auf einem Röntgenbild zumindest kurzzeitig einen besonders hohen Intensitätswert aufweisen. Da bei dem AVM keine Kapillaren zwischen Arterie und Vene sind, ist hier der Durchfluss von der Arterie in die Vene ganz besonders hoch. Für einen Arzt, der mit der Diagnose und Therapie z.B. einer AVM betraut ist, sind diese Informationen von großer Relevanz und können zu einer deutlich verbesserten Versorgung des Patienten beitragen. So wird zum Beispiel durch die in dem Verfahren resultierende DSA im Fall einer AVM im Gehirn eines Patienten für den Arzt klar erkennbar, welche Vene(n) die AVM drainiert und welche Arterie(n) die AVM versorgt, so dass der Arzt im Folgenden eine Therapie zum Beispiel in Form einer Embolisation sicher und korrekt durchführen kann. Der Injektionsort der zuvor erfolgten ersten, intravenösen Injektion von Kontrastmittel kann dabei z.B. eine Armvene sein und der Injektionsort der zweiten, intraarterielle Injektion ist bevorzugt eine intrazerebrale Arterie.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden als finale Subtraktionsbilddaten die ersten Subtraktionsbilddaten verwendet. Dies ist für den Fall von Vorteil, dass lediglich die ersten Subtraktionsbilddaten vorliegen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die folgenden Schritte durchgeführt: Bereitstellung von mittels des Röntgengeräts aufgenommenen zumindest ersten und zweiten Füllbilddaten, welche während einer zumindest teilweisen Kontrastmittelfüllung des Hohlorgansystems mit einem Kontrastmittel, ausgehend von einer ersten intravenösen und einer zweiten, zeitlich nachgeordneten, intraarteriellen Kontrastmittelinjektion, aufgenommen wurden, Ermitteln von zumindest ersten und zweiten Subtraktionsbilddaten durch Subtraktion der Maskenbilddaten von den zumindest ersten und zweiten Füllbilddaten, und Ermitteln von finalen Subtraktionsbilddaten aus den zumindest ersten und zweiten Subtraktionsbilddaten, indem als Intensitätswert eines jeden Pixels oder Voxels der finalen Subtraktionsbilddaten der maximale Intensitätswert des entsprechenden Pixels oder Voxels der zumindest ersten und zweiten Subtraktionsbilddaten bestimmt wird.
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In dem Fall, dass zumindest erste und zweite Füllbilddaten, also zwei oder mehr Sätze von Füllbilddaten, vorliegen, wird auf vorteilhafte Weise aus allen Subtraktionsbilddaten für jedes Pixel oder Voxel jeweils der maximale Intensitätswert ausgewählt und für die finalen Subtraktionsbilddaten verwendet. Wenn also zum Beispiel in den ersten Subtraktionsbilddaten der Intensitätswert für ein bestimmtes Pixel kleiner ist als in den zweiten Subtraktionsbilddaten, so wird der Intensitätswert der zweiten Subtraktionsbilddaten als finaler Wert verwendet. Auf diese Weise werden für sämtliche Pixel oder Voxel der Bilddaten die Intensitätswerte verglichen und anschließend der jeweils maximale Intensitätswert ausgewählt. Die finalen Subtraktionsbilddaten setzen sich also aus den jeweils maximalen Intensitätswerten für sämtliche Pixel/Voxel des Hohlorgansystems zusammen. Hierdurch kann ein umfassendes Bild des Hohlorgansystems unabhängig vom zeitlich individuellen Füllgrad der jeweiligen Füllbilddaten erstellt werden. Es wird also eine Art zeitunabhängiges Füllbild erstellt, welches dem Arzt dann einen systematischen Überblick über das gesamte Hohlorgansystem zeigt. Es können auch mehr als zwei Sätze von Füllbilddaten vorliegen, auch in diesem Fall wird dann der maximale Intensitätswert für jedes Pixel/Voxel aus drei oder mehr Werten ausgewählt. Da besonders stark durchströmte Hohlorgane durch das Kontrastmittel auf einem Röntgenbild zumindest kurzzeitig einen besonders hohen Intensitätswert aufweisen, kann durch die Verwendung des maximalen Intensitätswerts ein besonders guter Überblick über das Hohlorgansystem erstellt werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Maskenbilddaten von zumindest einer Serie von Projektionsmaskenbildern und die zumindest ersten und/oder zweiten Füllbilddaten von zumindest einer ersten und/oder zweiten Serie von Projektionsfüllbildern gebildet, wobei die Serie von Projektionsmaskenbildern zu einem Maskenvolumen und die zumindest erste und/oder zweite Serie von Projektionsfüllbildern zu zumindest einem ersten und/oder zweiten Füllvolumen rekonstruiert werden, wobei zumindest ein erstes und/oder zweites Subtraktionsvolumen durch Subtraktion des Maskenvolumens von zumindest dem ersten und/oder dem zweiten Füllvolumen ermittelt werden, wobei ein finales Subtraktionsvolumen aus zumindest dem ersten und/oder zweiten Subtraktionsvolumen ermittelt wird, und wobei das finale Subtraktionsvolumen segmentiert wird, wobei die Voxel des finalen Subtraktionsvolumens anhand ihres jeweiligen Intensitätswertes zumindest zwei verschiedenen Intensitätsklassen zugeordnet werden. Das Verfahren kann neben 2D auch als 3D und sogar 4D-DSA durchgeführt werden. Insbesondere wurden die zumindest eine Serie von Projektionsmaskenbildern und die zumindest eine erste und/oder zweite Serie von Projektionsfüllbildern während jeweils zumindest eines Rotationslaufs eines Aufnahmesystems um den Patienten aufgenommen. Zum Beispiel als 3D-DSA werden die Projektionsbilder während Rotationsläufen eines C-Bogens um den Patienten aufgenommen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Kegelstrahl-CT-Läufe handeln. Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegen z.B. Projektionsbilddaten aus zwei aufeinanderfolgenden Maskenläufen (200±x Grad hin und zurück) und Füllbilddaten aus drei auf die Maskenläufe folgenden Füllläufen (200±x Grad hin, zurück und wieder hin) vor.
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Alternativ dazu kann bei der 3D-DSA auch zuerst die Subtraktion der 2D-Bilddaten voneinander und anschließend die Rekonstruktion der Bildserien zu Volumina durchgeführt werden: Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Maskenbilddaten von zumindest einer Serie von Projektionsmaskenbildern und die zumindest ersten und (oder) zweiten Füllbilddaten von zumindest einer ersten und (oder) zweiten Serie von Projektionsfüllbildern gebildet, wobei zumindest eine erste und (oder) zweite Serie von Subtraktionsbildern durch Subtraktion der Serie von Projektionsmaskenbildern von zumindest der ersten und (oder) der zweiten Serie von Projektionsfüllbildern ermittelt werden, wobei die zumindest eine erste und (oder) zweite Serie von Subtraktionsbildern zu zumindest einem ersten und (oder) zweiten Subtraktionsvolumen rekonstruiert werden, wobei ein finales Subtraktionsvolumen aus zumindest dem ersten und (oder) zweiten Subtraktionsvolumen ermittelt wird, und wobei das finale Subtraktionsvolumen segmentiert wird, wobei die Voxel des finalen Subtraktionsvolumens anhand ihres jeweiligen Intensitätswertes zumindest zwei verschiedenen Intensitätsklassen zugeordnet werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die zumindest zwei Intensitätsklassen durch Verwenden zumindest eines Intensitätsschwellwertes unterschieden. Bei Unterscheidung in zwei Intensitätsklassen wird also zum Beispiel genau ein Schwellwert ausgewählt oder ist bereits voreingestellt. Alle Pixel oder Voxel, deren Intensitätswert unterhalb des Schwellwertes liegen, gehören zur ersten Intensitätsklasse und alle Pixel oder Voxel, deren Intensitätswert oberhalb des Schwellwertes liegen, gehören zur zweiten Intensitätsklasse. Zur Unterscheidung wird zum Beispiel eine Bildverarbeitungseinheit mit einem Algorithmus verwendet, der die Intensitätswerte in die Intensitätsklassen einteilt. Es können auch drei oder mehr Intensitätsklassen verwendet werden, welche dann durch zwei oder mehr Schwellwerte unterschieden werden.
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In vorteilhafter Weise für eine besonders gute Erkennbarkeit der unterschiedlichen Intensitätsklassen für einen Nutzer wird die digitale Subtraktionsangiographie des Hohlorgansystems an einer Anzeigeeinheit angezeigt, wobei die Teile des Hohlorgansystems, welche unterschiedlichen Intensitätsklassen zugeordnet sind, farblich unterschiedlich markiert sind. So kann z.B. vorgesehen sein, dass alle Pixel oder Voxel, die der ersten Intensitätsklasse zugeordnet sind, in einer ersten Farbe eingefärbt sind, z.B. grün, und alle Pixel oder Voxel, die der zweiten Intensitätsklasse zugeordnet sind, in einer zweiten Farbe eingefärbt sind, z.B. rot.
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Die Erfindung beansprucht außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, aufweisend eine Bildverarbeitungseinheit, insbesondere mit zumindest einem Bildbearbeitungsalgorithmus, ausgebildet zur Ermittlung von Subtraktionsbilddaten durch Subtraktion von Maskenbilddaten von Füllbilddaten, zur Ermittlung von finalen Subtraktionsbilddaten und zur Segmentierung finaler Subtraktionsbilddaten und Zuordnung von Pixeln oder Voxeln der finalen Subtraktionsbilddaten anhand ihres jeweiligen Intensitätswertes zu zumindest zwei verschiedenen Intensitätsklassen, sowie aufweisend eine Speichereinheit zur Speicherung von Bilddaten. Die Vorrichtung weist in vorteilhafter Weise ein Röntgengerät, insbesondere ein C-Bogen-Röntgengerät, auf, welches zur Aufnahme von Maskenbilddaten und Füllbilddaten eines Hohlorgansystems eines Patienten ausgebildet ist. Außerdem kann die Vorrichtung zweckmäßigerweise eine Kontrastmittelinjektionsvorrichtung mit zumindest zwei beabstandet angeordneten Injektoren aufweisen, wobei der erste Injektor zur getriggerten intravenösen Injektion von Kontrastmittel und der zweite Injektor zur zeitlich nachgeordneten intraarteriellen Injektion von Kontrastmittel ausgebildet ist, und mit einer Triggervorrichtung zur automatischen, gesteuerten Aktivierung der zwei Injektoren. Die Vorrichtung kann außerdem eine Systemsteuerung zur Ansteuerung des Röntgengeräts, der Bildverarbeitungseinheit und der Kontrastmittelinjektionsvorrichtung aufweisen.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:
- 1 eine Abfolge von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 eine Ansicht eines möglichen Akquisitionsprotokolls zur Aufnahme der für das Verfahren bereitgestellten Bilddaten; und
- 3 eine Ansicht eines C-Bogen-Röntgengeräts zur Durchführung des Verfahrens.
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In der 1 ist eine Abfolge der wichtigsten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erstellung einer digitalen Subtraktionsangiographie eines Hohlorgansystems eines Patienten gezeigt. Bei dem Hohlorgansystem kann es sich zum Beispiel um ein zerebrales Gefäßsystem handeln oder auch um ein Gefäßsystem in Herz oder Leber oder einem anderen Organ eines Patienten. Durch das Verfahren kann das gewünschte Gefäßsystem umfassend dargestellt werden und besonders stark durchströmte Gefäße, z.B. AVM-drainierende Venen, identifiziert werden.
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In einem ersten Schritt 1 werden mittels eines Röntgengeräts aufgenommene Maskenbilddaten des Hohlorgansystems bereitgestellt und in einem zweiten Schritt 2 mittels desselben Röntgengeräts aufgenommene zumindest erste Füllbilddaten, welche während einer zumindest teilweisen Kontrastmittelfüllung des Hohlorgansystems mit einem Kontrastmittel, ausgehend von einer ersten intravenösen und einer zweiten, zeitlich nachgeordneten, intraarteriellen Kontrastmittelinjektion, aufgenommen wurden, bereitgestellt. Bei den Bilddaten kann es sich je nach Anwendung um 2D-, 3D- oder 4D-Bilddaten handeln. Ein beispielhaftes 4D-DSA Akquisitionsprotokoll zur Erstellung von Maskenbilddaten und Füllbilddaten ist in der 2 gezeigt und wird weiter unten ausführlicher beschrieben. Bei 2D-DSA handelt es sich bei den Maskenbilddaten um einzelne Projektionsmaskenbilder und bei den Füllbilddaten um einzelne Projektionsfüllbilder, bei 3D-DSA um Serien von Projektionsmaskenbildern und Serien von Projektionsfüllbildern. Bei der 4D-DSA handelt es sich um zeitaufgelöste 3D-DSA, bei welcher auf der Basis von 3D-DSA Bilddaten die zeitliche Information mittels 2D Bilddaten generiert wird.
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In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden erste Maskenbilddaten und erste und zweite Füllbilddaten bereitgestellt. Es können auch zwei oder mehr Sätze von Maskenbilddaten und drei oder mehr Sätze von Füllbilddaten bereitgestellt werden.
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In einem optionalen bzw. nur im Fall von 3D- oder 4D-DSA auftretenden dritten Schritt 3 werden die (zumindest erste) Serie von Projektionsmaskenbildern zu einem Maskenvolumen, (zumindest) die erste Serie von Projektionsfüllbildern zu einem ersten Füllvolumen und die - falls vorhandene - zweite Serie von Projektionsfüllbildern zu einem zweiten Füllvolumen rekonstruiert. Hierbei werden bekannte Rekonstruktionsalgorithmen verwendet.
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In einem vierten Schritt 4 werden erste und zweite Subtraktionsbilddaten durch Subtraktion der Maskenbilddaten von den zumindest ersten und zweiten Füllbilddaten ermittelt, im 3D-Fall wird also ein erstes und ein zweites Subtraktionsvolumen durch Subtraktion des Maskenvolumens von dem ersten und dem zweiten Füllvolumen ermittelt. Liegen lediglich erste Füllbilddaten vor, ergeben sich auch nur erste Subtraktionsbilddaten. Liegen drei oder mehr Füllbilddaten vor, ergeben sich auch drei oder mehr Subtraktionsbilddaten.
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In einem fünften Schritt 5 werden aus allen vorliegenden Subtraktionsbilddaten finale Subtraktionsbilddaten ermittelt. Gibt es lediglich erste Subtraktionsbilddaten (z.B. ein Subtraktionsvolumen), so werden diese als finale Subtraktionsbilddaten (z.B. finales Subtraktionsvolumen) ermittelt. Liegen erste und zweite Subtraktionsbilddaten (z.B. ein erstes und ein zweites Subtraktionsvolumen) vor, so wird als Intensität eines jeden Pixels oder Voxels der finalen Subtraktionsbilddaten immer der maximale Intensitätswert des entsprechenden Pixels oder Voxels der ersten und zweiten Subtraktionsbilddaten ausgesucht und verwendet. Bei einem niedrigen und einem hohen Intensitätswert wird also stets der hohe Intensitätswert verwendet. Es wird also ein Bild oder Volumen aus den maximalen Intensitätswerten erzeugt. Liegen drei oder mehr z.B. Subtraktionsvolumina vor, wird aus allen vorliegenden der maximale Intensitätswert ausgesucht und verwendet. Nach diesem Schritt ergibt sich bereits ein umfassendes Abbild des Hohlorgansystems des untersuchten Organs, z.B. Gehirns. Die finalen Subtraktionsbilddaten, z.B. finales Subtraktionsvolumen, können an einer Anzeigeeinheit angezeigt werden.
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In einem sechsten Schritt 6 werden die finalen Subtraktionsbilddaten (z.B. finales Subtraktionsvolumen) segmentiert und die Pixel oder Voxel der finalen Subtraktionsbilddaten (z.B. des finalen Subtraktionsvolumens) werden anhand ihres jeweiligen Intensitätswertes zumindest zwei verschiedenen Intensitätsklassen zugeordnet. Die Segmentierung und Zuordnung kann z.B. durch ein bekanntes Segmentierungsverfahren, zum Beispiel einen bekannten Clustering-Algorithmus (z.B. k-means Algorithmus) durchgeführt werden. Die zumindest zwei Intensitätsklassen können z.B. durch Verwendung zumindest eines Intensitätsschwellwertes unterschieden werden. Der Intensitätsschwellwert kann zuvor oder erst im Lauf des Verfahrens eingestellt oder ausgewählt werden. Er kann automatisch oder manuell ausgewählt werden. Die finalen Subtraktionsbilddaten, z.B. finales Subtraktionsvolumen, können in segmentierter Form an einer Anzeigeeinheit angezeigt werden. So können z.B. die Teile des Hohlorgansystems, die unterschiedlichen Intensitätsklassen zugeordnet sind, farblich unterschiedlich markiert sein. So kann z.B. vorgesehen sein, dass alle Pixel oder Voxel, die einer ersten Intensitätsklasse zugeordnet sind, in einer ersten Farbe eingefärbt sind, z.B. grün, und alle Pixel oder Voxel, die einer zweiten Intensitätsklasse zugeordnet sind, in einer zweiten Farbe eingefärbt sind, z.B. rot. Auf diese Weise ist für einen Nutzer besonders einfach erkennbar, welche Teile des Gefäßsystems systemisch sind und welche von der (z.B. zerebralen) Arterie, in die die zweite Injektion injiziert wurde, gespeist werden. Auf diese Weise können z.B. AVM-drainierende Venen und AVM-versorgende Arterien sichtbar gemacht werden.
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In der 2 ist ein beispielhaftes 4D-DSA Akquisitionsprotokoll zur Erstellung der Maskenbilddaten und Füllbilddaten gezeigt. Ein solches oder ähnliches Protokoll wurde vor dem eigentlichen Verfahren durchgeführt, um die entsprechenden Maskenbilddaten und Füllbilddaten aufzunehmen. Die Projektionsbilder werden während Rotationsläufen eines C-Bogens eines (Angiographie-)Röntgengeräts um den Patienten, insbesondere um das darzustellende Organ, aufgenommen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Kegelstrahl-CT-Läufe handeln. Das beispielhafte Protokoll setzt sich aus zwei aufeinanderfolgenden Maskenläufen (MBv+z; 200+x Grad hin und zurück) und aus drei auf die Maskenläufe folgenden Füllläufen (FB1v+z und FB2v; 200+x Grad hin und zurück und wieder hin) zusammen. Drei Füllläufe werden durchgeführt, um für die 4D-DSA einen besonders langen Zeitraum abzudecken. Für z.B. eine normale 3D-DSA sind ein Maskenlauf und ein Fülllauf häufig ausreichend. Die Dauer jedes einzelnen Laufes kann z.B. typischerweise 5s betragen.
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Zunächst wird zu einem ersten Zeitpunkt t1 eine erste Injektion gestartet, z.B. in dem der erste Injektor zur intravenösen Injektion eines Kontrastmittels aktiviert wird. Dieser Injektor kann sich in einer peripheren Vene (z.B. Armvene) befinden. Etwa gleichzeitig mit der ersten Injektion wird ein Maskenlauf hinwärts (hinwärts und rückwärts bezieht sich dabei auf die Richtung der Rotation um den Patienten) gestartet, aus dem eine erste Serie von Projektionsmaskenbildern (MBv) z.B. eines Gehirns eines Patienten erhalten werden, direkt im Anschluss daran wird der Maskenlauf rückwärts durchgeführt, aus dem eine zweite Serie von Projektionsmaskenbildern (MBz) des Gehirns aufgenommen werden. Wenn beide Maskenläufe jeweils etwa 5s dauern, sind die Gefäße des Gehirns noch nicht mit dem Kontrastmittel gefüllt, da es im Allgemeinen etwa 10s dauert, bis das Kontrastmittel im Gehirn ankommt. Direkt im Anschluss an die Maskenläufe wird zu einem zweiten Zeitpunkt t2, z.B. etwa 10s nach dem ersten Zeitpunkt t1, eine zweite Injektion gestartet, z.B. in dem der zweite Injektor zur intraarteriellen Injektion eines Kontrastmittels aktiviert wird.
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Dieser zweite Injektor kann sich in einer zerebralen Arterie, bevorzugt einer Versorgungsarterie eines darzustellenden AVM, befinden. Es kann z.B. eine Carotis-Arterie verwendet werden. Etwa gleichzeitig mit der zweiten Injektion werden in Abfolge drei Füllläufe durchgeführt, ein erster Fülllauf hinwärts, aus dem eine erste Serie von Projektionsfüllbildern (FB1v), ein erster Fülllauf rückwärts, aus dem eine zweite Serie von Projektionsfüllbildern (FB1z) und ein zweiter Fülllauf hinwärts, aus dem eine dritte Serie von Projektionsfüllbildern (FB2v) hervorgehen.
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Während die drei Füllläufe (je etwa 5s, insgesamt also etwa 15s) durchgeführt werden, ist im Allgemeinen zu erwarten, dass sich das Kontrastmittel aus der ersten Injektion in dem Gefäßsystem des Gehirns verteilt und eine ganz besonders gro-ße Menge Kontrastmittel aus der zweiten Injektion von der versorgenden Arterie des AVM in die entsprechende Vene strömt. Bei bestimmten Protokollen kann es sinnvoll sein, dass bei einer späteren Subtraktion von Füllbilddaten und Maskenbilddaten Bilddaten aus vergleichbaren Läufen subtrahiert werden (also Fülllauf hinwärts minus Maskenlauf hinwärts und Fülllauf zurück minus Maskenlauf zurück). Bei rekonstruierten Volumina ist dies i.A. nicht nötig. Es können im Allgemeinen beide Injektionen mit dem gleichen Kontrastmittel durchgeführt werden. Es sind auch andere Akquisitionsprotokolle, z.B. mit nur einem oder mindestens drei Maskenläufen und einem, zwei oder mindestens vier Fülläufen, anderen Dauern, mehr Injektionen, anderen Organen usw. möglich. Vergleichbar können auch 4D-DSA Aufnahmeprotokolle durchgeführt werden. Bei 2D-DSA Aufnahmeprotokollen erfolgen nur einzelne Projektionsbilder, keine Rotationsläufe, die Abfolge ist vergleichbar mit der 3D-DSA.
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Das jeweilige Akquisitionsprotokoll kann automatisch von einer Systemsteuerung angesteuert werden.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung 9 ist zum Beispiel in 3 gezeigt. Die Vorrichtung 9 weist eine Bildverarbeitungseinheit 12 auf, insbesondere mit zumindest einem Bildbearbeitungsalgorithmus. Die Bildverarbeitungseinheit ist ausgebildet zur Ermittlung von Subtraktionsbilddaten durch Subtraktion von Maskenbilddaten von Füllbilddaten, zur Ermittlung von finalen Subtraktionsbilddaten und zur Segmentierung finaler Subtraktionsbilddaten und Zuordnung von Pixeln oder Voxeln der finalen Subtraktionsbilddaten anhand ihres jeweiligen Intensitätswertes zu zumindest zwei verschiedenen Intensitätsklassen. Außerdem weist die Vorrichtung eine Speichereinheit 13 zur Speicherung von Bilddaten auf. Die Vorrichtung 9 umfasst außerdem ein Röntgengerät, insbesondere ein C-Bogen-Röntgengerät 10, auf, welches zur Aufnahme von Maskenbilddaten und Füllbilddaten eines Hohlorgansystems eines Patienten ausgebildet ist.
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Das C-Bogen-Röntgengerät kann z.B. einen C-Bogen aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, Serien von Projektionsbildern während Rotationsläufen des C-Bogens um den Patienten aufzunehmen. Die Vorrichtung 9 kann außerdem eine Kontrastmittelinjektionsvorrichtung mit zumindest zwei beabstandet angeordneten Injektoren IN1 und IN2 aufweisen, wobei der erste Injektor IN1 zur automatisch getriggerten intravenösen Injektion von Kontrastmittel und der zweite Injektor IN2 zur automatisch getriggerten, zeitlich nachgeordneten intraarteriellen Injektion von Kontrastmittel ausgebildet ist, und mit einer Triggervorrichtung 15 zur automatischen, gesteuerten Aktivierung der zwei Injektoren. Die Vorrichtung 9 weist zudem eine Systemsteuerung 11 zur Ansteuerung des Röntgengeräts 10, der Bildverarbeitungseinheit 12 und der Kontrastmittelinjektionsvorrichtung auf. Außerdem weist die Vorrichtung 9 eine Anzeigeeinheit 14 zur Anzeige von Bilddaten auf.
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Das in der 2 beschriebene oder ein anderes, ähnliches Akquisitionsprotokoll kann z.B. vollautomatisch von einer Vorrichtung 9 angesteuert werden.
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Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Erstellung einer DSA, welches im Anschluss an ein Multi-Injektions-Aufnahmeprotokoll mit zumindest einer ersten intravenösen und einer zweiten intraarteriellen (insbesondere in eine AVM-versorgende Arterie erfolgende) Injektion eine Möglichkeit aufzeigt, sowohl das gesamte Hohlorgansystem z.B. des Gehirns darzustellen als auch besonders auffällige Verbindungsgefäße zwischen dem Gesamtsystem und z.B. einer AVM im Gehirn herauszustellen. Es kann auch besonders der Beitrag eines einzelnen Gefäßes (z.B. einer der beiden Carotis-Arterien) identifiziert werden. Das sich ergebende hinsichtlich Hounsfield Units (HU) mehrstufige Bild wird segmentiert und Unterschiede können für einen Arzt gut sichtbar dargestellt werden. Hierdurch ergibt sich für den Arzt die Möglichkeit, eine passende Strategie für die Therapie zu entwickeln, z.B. im Fall von AVMs im Gehirn oder venöser Stenose.
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Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine besonders umfassende Identifizierung von Hohlorgansystemen ist ein Verfahren zur Erstellung einer digitalen Subtraktionsangiographie eines Hohlorgansystems eines Patienten umfassend die folgenden Schritte vorgesehen: Bereitstellung von mittels eines Röntgengeräts aufgenommenen Maskenbilddaten, Bereitstellung von mittels des Röntgengeräts aufgenommenen zumindest ersten Füllbilddaten, welche während einer zumindest teilweisen Kontrastmittelfüllung des Hohlorgansystems mit einem Kontrastmittel, ausgehend von einer ersten intravenösen und einer zweiten, zeitlich nachgeordneten, intraarteriellen Kontrastmittelinjektion, aufgenommen wurden, Ermitteln von zumindest ersten Subtraktionsbilddaten durch Subtraktion der Maskenbilddaten von den zumindest ersten Füllbilddaten, Ermitteln von finalen Subtraktionsbilddaten aus den zumindest ersten Subtraktionsbilddaten, und Segmentieren der finalen Subtraktionsbilddaten und Zuordnung der Pixel oder Voxel der finalen Subtraktionsbilddaten anhand ihres jeweiligen Intensitätswertes zu zumindest zwei verschiedenen Intensitätsklassen.
