DE102021207957A1 - Computerimplementiertes Verfahren zur Auswertung eines angiographischen Computertomographiedatensatzes, Auswertungseinrichtung, Computerprogramm und elektronisch lesbarer Datenträger - Google Patents

Computerimplementiertes Verfahren zur Auswertung eines angiographischen Computertomographiedatensatzes, Auswertungseinrichtung, Computerprogramm und elektronisch lesbarer Datenträger Download PDF

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Abstract

Computerimplementiertes Verfahren zur Auswertung eines angiographischen, dreidimensionalen Computertomographiedatensatzes eines ein Hohlorgan (2) eines Patienten umfassenden Aufnahmebereichs (1), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:- Bereitstellung des Computertomographiebilddatensatzes,- Segmentierung zumindest eines wenigstens einen Teil des Hohlorgans (2) versorgenden Blutgefäßbaums (4) in dem Computertomographiedatensatz,- Ermittlung einer zweidimensional darstellbaren Baumstruktur (7) aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis bis zu einer aufgrund des Blutgefäßsegmentierungsergebnisses möglichen Ordnung (11, 12, 13, 14), wobei Verzweigungen Knoten (9) und Blutgefäßabschnitte (29, 30) einer Ordnung (11, 12, 13, 14) Kanten (10, 10a) bilden,- für jede Kante (10, 10a) in der Baumstruktur (7), Zuordnung einer Durchblutungsinformation als die dem Blutgefäßabschnitt (29, 30) zugeordneten Computertomographiedaten und/oder wenigstens einen daraus abgeleiteten Wert,- Definieren von benachbarten Hohlorganabschnitten (17) des Hohlorgans (2) aufgrund der Versorgung durch in der Baumstruktur (7) benachbarte Blutgefäße,- Analyse der Baumstruktur und der Durchblutungsinformation zur Ermittlung einer Hohlorganabschnitten (17) zuordenbaren Hämodynamikinformation (28),- Visualisierung wenigstens eines Teils der Hämodynamikinformation (28) in dem Computertomographiedatensatz und/oder einem daraus abgeleiteten Darstellungsdatensatz.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Auswertung eines angiographischen, dreidimensionalen Computertomographiedatensatzes eines ein Hohlorgan, insbesondere den Darm, eines Patienten umfassenden Aufnahmebereichs. Daneben betrifft die Erfindung eine Auswertereinrichtung, ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger.
  • Die Computertomographie ist eine etablierte Bildgebungsmodalität für medizinische, insbesondere klinische Anwendungen. Dabei wird eine Röntgenquelle entlang einer Aufnahmetrajektorie um einen Patienten bewegt, um insbesondere zweidimensionale Projektionsbilder eines Aufnahmebereichs unter Nutzung unterschiedlicher Projektionsgeometrien, insbesondere unterschiedlicher Projektionswinkel, aufzunehmen. Aus dem Satz von insbesondere zweidimensionalen Projektionsbildern kann, beispielsweise mittels gefilterter Rückprojektion, ein dreidimensionaler Computertomographiebilddatensatz rekonstruiert werden.
  • Eine spezielle Variante der Röntgenbildgebung ist die Angiographie. Hierbei wird dem Patienten ein Kontrastmittel, beispielsweise ein Jod umfassendes Kontrastmittel, verabreicht, um die Blutgefäße im Aufnahmebereich möglichst gut sichtbar zu machen. Während grundsätzlich beispielsweise die Koronarbildgebung bekannt ist, in der das Herz und die Koronargefäße aufgenommen werden können, werden angiographische Untersuchungen auch für eine Vielzahl anderer Organe, insbesondere von Hohlorganen, durchgeführt, um hyper- und/oder hypoperfundierte Bereiche identifizieren zu können. Dabei ist angiographische Bildgebung am Darm ein besonders häufiges Beispiel. Diesbezüglich stellt die akkurate Detektion und Zuordnung sowohl von Pathologien der Blutgefäße als auch deren zugehörigen Darmabschnitten eine sowohl in der Diagnose als auch der Therapieplanung und -durchführung wichtige Frage bei der Bildgebung des Abdomens dar. Beispielsweise soll bei segmentalen Ischämien des Darmes eine akkurate Rückverfolgung und Detektion der betroffenen Blutgefäßabschnitte erfolgen. In einem anderen Beispiel können bei bereits erfolgten Darmresektionen Veränderungen der Perfusion der verbliebenen Darmabschnitte auftreten, was einen Einfluss auf die Bedeutung von in einer statischen singulären Phase zu beobachtenden hyperämischen Abschnitten haben kann. Im Extremfall, beispielsweise nach Darmtransplantation, können Veränderungen der Perfusion von Darmabschnitten durch veränderte Durchblutung, pathologische Prozesse der Darmwand, Veränderungen und/oder Verengungen der Blutgefäße und Kombinationen davon entstehen. Veränderungen im Blutgefäßbaum umfassen dabei auch Kollateralisierung, wobei ab- und zuführende Blutgefäße betrachtet werden. Für den Darm und alle anderen diesbezüglich denkbaren Hohlorgane ist die genaue Unterscheidung und Zuordnung der Genese die essenzielle Grundvoraussetzung für jedwede Therapieplanung, -durchführung und -überwachung.
  • Bei einer computertomographischen Untersuchung von Hohlorganen ist es bislang bekannt, zur Darstellung der Gefäßanatomie und der Hohlorganabschnitte klassische axiale, koronare, und/oder sagittale computertomographische Methoden einzusetzen. Diese liefern jedoch nur einen groben Anhaltspunkt hinsichtlich der Lokalisation einer Pathologie. Eine Beurteilung von Durchblutungsparametern, insbesondere Durchblutungsstärkeparametern bzw. allgemein Hämodynamikparametern, wird derzeit von einer befundenden Person, beispielsweise einem Radiologen, nur visuell durchgeführt. Dies führt dazu, dass intraoperativ durch eine einen Eingriff durchführende Person oft eine erneute manuelle und visuelle Exploration des gesamten Hohlorgans durchgeführt werden muss. Dabei sind jedoch kleinere Blutgefäßabschnitte nicht hinreichend deutlich zu erkennen, beispielsweise bei der Einlagerung im Fettgewebe des Omentum majus, und eventuell vorhandene Blutgefäßthrombosen können nur auf weniger verlässliche Weise manuell ertastet werden.
  • Es existieren also im Stand der Technik eine Vielzahl von Anwendungsgebieten, in denen genauere Informationen wünschenswert wären. Im Beispiel des Darms als Hohlorgan ist bei entzündlichen Darmerkrankungen eine möglichst exakte Lokalisierung der betroffenen Darmabschnitte wünschenswert, um möglichst wenig gesundes Gewebe entfernen zu müssen. Dies schließt auch die Evaluation möglicher Anastomosen und Kollateralen mit ein. Bei Darmtransplantationen ist die Darstellung der Anastomosemöglichkeiten von Relevanz. Ferner ist in diesem Zusammenhang die Überwachung der Blutgefäß- und Darmanastomosen hinsichtlich einer Insuffizienz wichtig. Im Hinblick auf Tumorresektionen, insbesondere des Dünndarms, ist es wünschenswert, Variationen der Anatomie und Durchblutung sicher zu erfassen. Dabei ist in einigen Anwendungen sowohl der arterielle als auch der portallvenöse Schenkel zu evaluieren.
  • Bei bekannten Anwendungen hinsichtlich des Darms wird eine Zuordnung der in der Computertomographiebildgebung dargestellten Blutgefäßanatomie zu den versorgten Darmarealen durch die kompakte Auffältelung, Verlagerung und Motilität des Darmes erschwert. Aufgrund dieser zeitlichen Veränderlichkeit ist die Korrelation und Orientierung über fixe Landmarken in der Bildgebung zur schnelleren und besseren Auffindbarkeit von Darmpathologien essenziell. Dies wird noch dadurch erschwert, dass sich bei der operativen Freilegung eine Veränderung der Lagebeziehungen ergibt. Dieser Effekt ist unabhängig von der Art der operativen Exploration, beispielsweise offen chirurgisch gegenüber laparoskopischen/roboterassistierten Eingriffen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte, automatisierte Auswertungsmöglichkeit für angiographische Computertomographiebilddatensätze eines Hohlorgans anzugeben, welche insbesondere eine verbesserte räumliche Zuordnung der Ergebnisse erlaubt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß ein computerimplementiertes Verfahren, eine Auswertungseinrichtung, ein Computerprogramm und ein elektronisch lesbarer Datenträger gemäß den unabhängigen Patenansprüchen vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Ein erfindungsgemäßes computerimplementiertes Verfahren zur Auswertung eines angiographischen, dreidimensionalen Computertomographiedatensatzes eines ein Hohlorgan, insbesondere den Darm, eines Patienten umfassenden Aufnahmebereichs, wobei wenigstens eine räumlich bezüglich des Hohlorgans aufgelöste Hämodynamikinformation ermittelt wird, umfasst folgende Schritte:
    • - Bereitstellung des Computertomographiebilddatensatzes,
    • - Segmentierung zumindest eines wenigstens einen Teil des Hohlorgans versorgenden Blutgefäßbaums in dem Computertomographiedatensatz,
    • - Ermittlung einer zweidimensional darstellbaren Baumstruktur aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis bis zu einer aufgrund des Blutgefäßsegmentierungsergebnisses möglichen Ordnung, wobei Verzweigungen von Blutgefäßen Knoten und Blutgefäßabschnitte einer Ordnung Kanten bilden,
    • - für jede Kante in der Baumstruktur, Zuordnung einer Durchblutungsinformation als die dem Blutgefäßabschnitt zugeordneten Computertomographiedaten und/oder wenigsten einen daraus abgeleiteten Wert,
    • - Definieren von benachbarten Hohlorgenabschnitten des Hohlorgans aufgrund der Versorgung durch in der Baumstruktur benachbarte Blutgefäße,
    • - Analyse der Baumstruktur und der Durchblutungsinformation für Pfade von einer Wurzel der Baumstruktur zu einer Endkante und/oder für alle Kanten einer Ordnung zur Ermittlung der Hohlorganabschnitten zuordenbaren Hämodynamikinformation,
    • - Visualisierung wenigstens eines Teils der Hämodynamikinromation in den Computertomographiedatensatz und/oder einem daraus abgeleiteten Darstellungsdatensatz.
  • Nachdem das Verfahren zur Auswertung eines angiographischen Computertomographiedatensatzes dient, wird dieser zunächst bereitgestellt, sei es durch die Aufnahme mittels der Computertomographieeinrichtung, welche bevorzugt selbst zur Durchführung der eben beschrieben Auswertung ausgebildet sein kann, oder aber von einem Speicherort, beispielsweise einem Bildarchivierungssystem (PACS). Bei dem Computertomographiedatensatz handelt es sich um einen dreidimensionalen, aus zweidimensionalen Projektionsbildern, wie grundsätzlich bekannt, rekonstruierten Computertomographiedatensatz, der, worauf noch genauer eingegangen wird, auch unterschiedliche Teilbilddatensätze enthalten kann.
  • Es wird nun vorgeschlagen, nicht wie herkömmlich die Analyse vom Hohlorgan her und/oder manuell durchzuführen, sondern die deutlich erkennbare Darstellung der Blutgefäße und deren regelmäßige Struktur zu nutzen, um über diese auch die räumliche Zuordnung herzustellen. Hierzu wird konkret vorgeschlagen, zunächst wenigstens einen Teil des das Hohlorgan versorgenden Blutgefäßbaums in dem Computertomographiedatensatz zu segmentieren. Nachdem ein Kontrastmittel verwendet wurde, sind die Blutgefäße hervorragend zu erkennen, sodass im Stand der Technik bekannte Segmentierungsalgorithmen eingesetzt werden können, insbesondere auch die Vielzahl insbesondere für koronarangiographische Anwendungen vorgeschlagenen, speziell auf Blutgefäßsysteme abgestimmten Ansätze.
  • Danach wird eine zweidimensional darstellbare Baumstruktur aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis bis zu einer aufgrund des Blutgefäßsegmentierungsergebnisses möglichen Ordnung ermittelt, wobei Verzweigungen Knoten und Blutgefäßabschnitte einer Ordnung Kanten (Äste) bilden. Mit anderen Worten werden grundsätzlich bekannte Techniken wie Blutgefäßsegmentierung, Blutgefäß-Unfolding und Blutgefäßnachverfolgung herangezogen, um eine zweidimensional darstellbare Baumstruktur zu erhalten. Dies kann als eine Blutgefäßaufspreizung gemeinsam mit einem Blutgefäß-Unfolding verstanden werden. Die Wurzel kann dabei ein beispielsweise aufgrund einer Benutzervorgabe wählbares Blutgefäß sein, im Fall des Darms, insbesondere des Dünndarms, beispielsweise eine Mesenterialarterie. Nach jeder Verzweigung, insbesondere Bifurkation, wobei die Verzweigung in der Baumstruktur als ein Knoten zu sehen ist, folgen weitere Blutgefäßabschnitte sozusagen als „Äste“ der nächsthöheren Ordnung.
  • Jeder Kante in dieser Baumstruktur, also jedem Blutgefäßabschnitt, wird dann eine Durchblutungsinformation aus den Computertomographiedaten zugeordnet. Dabei können grundsätzlich selbstverständlich die Computertomographiedaten des Blutgefäßabschnitts gemäß der Blutgefäßsegmentierung selbst herangezogen werden, bevorzugt ist es jedoch, die Datenmenge bereits an dieser Stelle zu reduzieren und sich auf wenigstens einen für den Blutdurchfluss repräsentativen Wert zu beschränken, wobei beispielsweise eine statistische Zusammenfassung der dem Blutgefäßabschnitt zugeordneten Computertomographiedaten erfolgen kann. Beispielsweise kann für jeden Teilbilddatensatz in dem Computertomographiedatensatz ein Mittelwert, ein Median, eine Varianz und dergleichen bestimmt werden. In einer anderen Ausgestaltung können auch lediglich die Computertomographiedaten entlang einer aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis herleitbaren Gefäßmittellinie beibehalten werden oder dergleichen. Eine derartige Wertermittlung kann als „Messung“ verstanden werden. In diesem Sinne erfolgt also eine Projektion und ggf. Kompression der Computertomographiedaten in die gedachte mögliche zweidimensionale Darstellungsebene der Baumstruktur.
  • Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass letztlich die räumliche Auflösung bestimmt, bis zu welcher Ordnung Blutgefäße des Blutgefäßbaums aufgelöst werden können. Beispielsweise ist es denkbar, bis zur vierten oder fünften Ordnung zu segmentieren.
  • Im Folgenden wird nun ausgenutzt, dass die Blutversorgung des Hohlorgans, insbesondere Darms, als äußerst regelmäßig erkannt wurde. Würde in der Vorstellung das Hohlorgan, konkret insbesondere der Dünndarm, mitsamt den ihn versorgenden Blutgefäßen „herausgezogen“ und flach linear in einer Darstellungsebene platziert, würde man eine äußerst regelmäßige Baumstruktur der Versorgung erkennen. Dieser Gedankengang wird nun genutzt, um das Hohlorgan in Abschnitte aufzuteilen, die durch die den Endkanten zugeordneten Blutgefäßabschnitte versorgt sind. Darüber hinaus erlaubt es diese Erkenntnis aber auch, durch Abweichungen von der angenommenen Regelmä-ßigkeit der Baumstruktur gänzlich fehlende Blutgefäßabschnitte, die mithin nicht mehr genug mit Blut versorgt werden, dass das Kontrastmittel deutlich genug erkennbar wird, zu detektieren, worauf im Folgenden noch näher eingegangen wird.
  • Anders gesagt ist es, nachdem der betrachtete Anteil des Blutgefäßsystems der Versorgung des Hohlorgans dient, nun möglich, benachbarte Hohlorganabschnitte des Hohlorgans aufgrund der Versorgung durch in der Baumstruktur benachbarte Blutgefäße zu definieren. Dies kann als eine Aufspreizung und ein Unfolding des Darmes bezüglich der gedachten Darstellungsebene der Baumstruktur verstanden werden. Das Hohlorgan kann also an den Endkanten der Baumstruktur entlang verlaufend modelliert werden.
  • Das bedeutet, im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zugang wird das Hohlorgan bezüglich der Blutversorgung auf der Grundlage des Blutgefäßsegmentierungsergebnisses lokalisiert und aufgeteilt. So ist eine neuartige Anwendung von Organ- und Blutgefäß-Unfolding gegeben. Der hier beschriebene Ansatz ist anderen Vorgehensweisen, die auf Basis einer größtenteils manuell durchzuführenden Segmentierung des Hohlorgans bzw. der Centerline des Hohlorgans arbeiten, erheblich überlegen und mehr an die klinische Fragestellung angepasst.
  • Besonders vorteilhaft sind nun Informationen über das Blutgefäßsystem und seine Zuordnung zur Versorgung des Hohlorgans und zum Hohlorgan selbst in einer einfach handhabbaren Datenstruktur vorhanden, die im Folgenden automatisch ausgewertet, mithin analysiert, werden kann, um die Hämodynamikinformation, beispielsweise als Durchblutungsstärkeinformation, zu bestimmen. Hierbei können beispielsweise Pfade von einer Wurzel der Baumstruktur zu einer Endkante betrachtet werden; möglich ist es zusätzlich oder alternativ jedoch auch, Analysen sozusagen in Querrichtung, also innerhalb einer Ordnung durchzuführen. Eine Analyse der Baumstruktur kann Hinweise auf insgesamt fehlende Blutgefäßabschnitte geben. Nachdem bekannt ist, welchem Hohlorganabschnitt welche Endkante und somit jeder Blutgefäßabschnitt zugeordnet ist, zu welchem zudem auch die räumliche Lage aufgrund des Blutgefäßsegmentierungsergebnisses bekannt ist, ist es nun möglich, wenigstens einen Teil der Hämodynamikinformation zu visualisieren, entweder in den Computertomographiedatensatz selbst und/oder einem daraus abgeleiteten Darstellungsdatensatz, wobei eine derartige Ableitung durchaus auch umfasst, beispielsweise die Baumstruktur in der Darstellungsebene zu visualisieren.
  • Besondere Vorteile erwachsen im erfindungsgemäßen Verfahren hinsichtlich des Dünndarms als Hohlorgan, nachdem erfolgreiche automatische Segmentierungsansätze dort bislang häufig scheiterten oder nur unvollständige bzw. inkorrekte Ergebnisse liefern. Hier bietet das erfindungsgemäße Verfahren erstmals einen Ansatz, eine automatische Unterstützung eines Befunders bei der Lokalisierung von Ischämien (und andere Phänomenen) bereitzustellen, da nicht der Darm, sondern dessen Versorgung betrachtet wird, um abweichende Bereiche zu finden und auch in wenigstens einem Dünndarmabschnitt zu lokalisieren. Auch wenn im Rahmen dieser Beschreibung häufig der Darm, insbesondere der Dünndarm, bevorzugt zur Lokalisierung von Ischämien, als Beispiel für das Hohlorgan herangezogen werden wird, sind selbstverständlich auch Anwendungen im Hinblick auf andere Hohlorgane mit ähnlichen Frage- und Problemstellungen denkbar. Beispielsweise kann das hier beschriebene Vorgehen auch auf den Magen und/oder die Speiseröhre zeigende Computertomographiedatensätze angewendet werden. Auch bezüglich des Myelons ist eine solche abschnittsweise Versorgung gegeben, sodass das hier beschriebene Vorgehen angewendet werden kann. Ein mögliches Anwendungsbeispiel ist auch diesbezüglich die Ischämiedetektion, wie sie beispielsweise beim spinalen Querschnitt auftritt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einem mit Mehrenergiebildgebung aufgenommenen Computertomographiedatensatz zur Segmentierung des Blutgefäßbaums und/oder zur Ermittlung wenigstens eines Teils der Durchblutungsinformation ein durch Materialzerlegung gewonnener Kontrastmitteldatensatz verwendet wird. Die Mehrenergiebildgebung ist im Stand der Technik bereits bekannt und bezieht sich auf das Vorhandensein unterschiedlichen Energiespektren zugeordneter Computertomographiedaten. Mit besonderem Vorteil kann in diesem Zusammenhang bei der Aufnahme der dem Computertomographiedatensatz zugrundeliegenden Projektionsdaten ein photonenzählender Röntgendetektor verwendet werden, der es ermöglicht, die Energien einzelner Photonen zu vermessen und diese entsprechend, beispielsweise in sogenannte Energie-Bins, einzuordnen, sodass unterschiedlichen Röntgenspektren bzw. Energieintervallen zugeordnete Teilbilddatensätze in dem Computertomographiedatensatz enthalten sein können. Techniken wie Materialzerlegung erlauben es insbesondere, bestimmten Materialien zugeordnete Bilddatensätze, insbesondere auch quantitativ, zu ermitteln. Entsprechend kann eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vorsehen, dass wenigstens ein Kontrastmitteldatensatz, insbesondere Joddatensatz, ermittelt wird, der lediglich die Anteile des Kontrastmittels zeigt. Dies ermöglicht nicht nur eine verbesserte Segmentierung des Blutgefäßbaums und eine verbesserte Bestimmung der Durchblutungsinformationen, sondern zudem auch eine verbesserte Gesamtauswertung, nachdem die Menge an Kontrastmittel, insbesondere Jod, innerhalb eines Blutgefäßabschnitts ein direktes Maß für die Durchblutung darstellt. Mit besonderem Vorteil können die Durchblutungsinformationen also quantitative Kontrastmittelkonzentrationen aus dem Kontrastmitteldatensatz umfassen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann, wie bereits angedeutet, vorgesehen sein, dass durch Auswertung der Baumstruktur nicht bei der Blutgefäßsegmentierung detektierte Blutgefäßabschnitte ermittelt werden, indem eine Regelmäßigkeit der Baumstruktur angenommen wird, beispielsweise jeweils Bifurkationen bis in eine vorgegebene, insbesondere die höchste, Ordnung, wobei Abweichungen von der Regelmäßigkeit als fehlende Blutgefäßabschnitte anzeigend ermittelt werden. Es wird mithin die erkannte Regelmäßigkeit und Gleichmäßigkeit der Blutversorgung, zumindest bezüglich der hier betrachtbaren Ordnung von Blutgefäßabschnitten, ausgenutzt, um Anteile der Baumstruktur zu erkennen, in der Blutgefäßabschnitte fehlen, die aufgrund der angenommenen Regelmäßigkeit vorhanden sein sollten. Auf diese Weise können mit besonderem Vorteil wenigstens bei Blutgefäßabschnitten niedrigerer Ordnung beginnende Fehlanteile ermittelt werden, da diese den stärksten Einfluss auf die Gesundheit des Patienten ausüben, im Vergleich zu einzelnen „ausgefallenen“ Blutgefäßabschnitten höherer Ordnung. Dabei lässt sich algorithmisch wieder die Einfachheit der Datenstruktur ausnutzen, da lediglich eine Knoten und Kanten umfassende Baumstruktur auf Regelmäßigkeitsabweichungen zu überprüfen ist. Weitere festgestellte Abweichungen, beispielsweise Trifurkationen oder dergleichen, können der Baumstruktur als Zusatzinformation zugeordnet werden. Es sei angemerkt, dass bereits eine solche Ermittlung von fehlenden Blutgefäßabschnitten unmittelbar zu einer Hämodynamikinformation führen kann, nachdem in den entsprechend definierbaren Hohlorganabschnitten ersichtlich wenigstens Hypoperfusion, insbesondere Ischämie, vorliegt.
  • Konkret kann vorgesehen sein, dass die durch die Auswertung der Baumstruktur ermittelten fehlenden Blutgefäßabschnitte der Baumstruktur anhand der Lage in der Baumstruktur hinzugefügt werden, insbesondere mit einer keinen Durchfluss anzeigenden Durchblutungsinformation, und/oder dass für einen Auswertungsbereich in dem Computertomographiedatensatz ein erneuter, insbesondere eine veränderte Parametrisierung nutzender Blutgefäßsegmentierungsvorgang zum Auffinden der ermittelten fehlenden Blutgefäßabschnitte durchgeführt wird. Neben einem simplen Hinzufügen mit einer einen nicht vorhanden Blutdurchfluss anzeigenden Durchblutungsinformation kann auch versucht werden, das Wissen, dass dort Blutgefäßabschnitte sein müssten, zu nutzen, um einen weiteren Versuch von deren Segmentierung in den Computertomographiedaten, insbesondere einem Kontrastmitteldatensatz, zu starten. Bei Erfolg kann auch eine Durchblutungsinformation aus den Computertomographiedaten abgeleitet werden.
  • Es sei noch angemerkt, dass selbstverständlich bei der Hinzufügung von im Blutgefäßsegmentierungsergebnis noch nicht enthaltenen Blutgefäßabschnitten zu der Baumstruktur eine hinzufügende und entsprechende einordnende Definition wenigstens eines von den entsprechenden Endkanten versorgten Hohlorganabschnitts erfolgt.
  • In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass aufgrund der Baumstruktur definierten Hohlorganabschnitten Organanteile in dem Computertomographiedatensatz auf Basis der aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis bekannten Positionsinformation der Blutgefäßabschnitte der Endkanten zugeordnet werden. Hier wird also die Nachverfolgung der Blutgefäße genutzt, um auch konkret die zugehörigen Hohlorgananteile örtlich aufzufinden. Während es, sollte ein derartiges, hinreichend robustes Verfahren verfügbar sein, grundsätzlich denkbar wäre, dies auf Basis eines Hohlorgansegmentierungsergebnisses, so dass nur tatsächliche Hohlorgancomputertomographiedaten ausgewählt werden, durchzuführen, ist derartiges jedoch auch ohne Nutzung eines solchen denkbar. Auch lokal einsetzbare Segmentierungsansätze für Hohlorgane, insbesondere den Dünndarm, umfassen das Nutzen des Wissens um eine umgebende Fettschicht, die sich in dem Computertomographiedatensatz auffinden lässt und somit, zumindest lokal, eine Segmentierung des Hohlorgans ermöglichen kann. Eine, insbesondere lokale, Segmentierung des Hohlorgans kann selbstverständlich auch andere Ansätze nutzen und/oder auch Zusatzinformationen in Betracht ziehen, beispielsweise speziell zu diesem Zweck aufgenommene zusätzliche Computertomographiedaten oder sogar Informationen eines mit dem Computertomographiedatensatz registrierten Vorabdatensatzes. In einem Ausführungsbeispiel kann ein Doppelkontrastverfahren eingesetzt werden.
  • Konkret kann vorgesehen sein, dass die Organanteile aufgrund einer vorgegebenen Umgebung und/oder einer aufgrund von Positionsinformationen benachbarter Blutgefäßabschnitte ermittelten Umgebung und/oder aufgrund einer, insbesondere lokalen, Segmentierung des Hohlorgans festgelegt werden. Zur Zuordnung von Organanteilen zu Hohlorganabschnitten, mithin zur Bestimmung (bzw. Abschätzung) der konkreten Lage und Ausdehnung der bislang abstrakt definierten Hohlorganabschnitte, können verschiedene Herangehensweisen gewählt werden. Beispielsweise können bestimmte vorgegebene Umgebungen des der Endkante entsprechenden Blutgefäßabschnitts als Organanteil dem entsprechenden Hohlorganabschnitt zugeordnet werden. Dabei ist allgemein gesagt vor allem das das Hohlorgan begrenzende bzw. letztlich bildende Gewebe von größtem Interesse, nachdem hierzu auch, wie noch dargelegt werden wird, Durchblutungsinformationen bestimmt werden können, so dass beispielsweise eine lokale Segmentierung oder zumindest ein Ausschluss bestimmter Computertomographiedaten erfolgen kann. Ein anderer Ansatz zur Zuteilung von Organanteilen in dem Computertomographiedatensatz zu aufgrund der Baumstruktur definierten Hohlorganabschnitten kann die Zuordnung beispielsweise so vornehmen, dass zwischen den jeweiligen Endkanten zugeordneten Blutgefäßabschnitten die Mitte bestimmt und als Begrenzung bzw. Teil der Begrenzung herangezogen wird.
  • Eine zusätzliche Bestimmung von Hohlorgananteilen auch in dem Computertomographiedatensatz, insbesondere mit einer zumindest lokalen Segmentierung, ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft. So ist es zum einen möglich, auch das Hohlorgan in eine auf dem Computertomographiedatensatz basierende Visualisierung mit einzubeziehen. So kann vorgesehen sein, dass das Hohlorgan und/oder die Organanteile wenigstens teilweise bei der Visualisierung, insbesondere zusätzlich zu Blutgefäßabschnitten, hervorgehoben werden.
  • Mit besonderem Vorteil kann jedoch für jeden einer Endkante zugeordneten Hohlorganabschnitt aus den Computertomographiedaten des Organanteils ebenso eine Durchblutungsinformation ermittelt werden und diese Durchblutungsinformation in die Baumstruktur, insbesondere durch Fusion oder als Zusatzinformation und/oder der jeweiligen Endkante zugeordnet, eingefügt werden.
  • Auch in diesem Kontext kann, insbesondere zusätzlich oder ergänzend zu einer Analyse der Baumstruktur, vorgesehen sein, dass durch Auswertung des Zuordnungsergebnisses von Organanteilen zu Hohlorganabschnitten nicht bei der Blutgefäßsegmentierung detektierte Blutgefäßabschnitte ermittelt werden, insbesondere anhand nicht oder minder versorgter Organanteile eines Hohlorgansegmentierungsergebnisses und/oder nicht oder falsch zugeordneten Bereichen des Computertomographiedatensatzes. Werden Umgebungen bestimmter Größe als Organanteil den Hohlorganabschnitten (und somit versorgenden Blutgefäßabschnitten) zugeordnet oder wird eine maximale Größe für ein Organanteil vorgegeben, können im Computertomographiedatensatz auch nicht einem Hohlorganabschnitt zugeordnete Organanteile verbleiben. Sind diese groß, ist davon auszugehen, dass hier eine Nicht- bzw. Minderversorgung vorliegt, beispielsweise ein Blutgefäßabschnitt der höchsten oder sogar niedrigerer Ordnungen nicht mehr mit Blut versorgt wird, sodass sie in dem Computertomographiedatensatz nicht sichtbar und somit nicht segmentierbar sind. Auf derartige nicht sinnvoll zuordenbare Anteile kann auch dann, wenn beispielsweise Grenzen mittig zwischen Endkanten zugeordneten Blutgefäßabschnitten definiert werden, geschlossen werden, wenn beispielsweise deutlich zu große Organanteile auftreten. Eine solche Detektion nicht oder minderversorgter Organanteile kann auch aufgrund der Abstände von nächst benachbarten Endkanten zugeordneten Blutgefäßabschnitten, insbesondere bei zumindest lokaler Hohlorgansegmentierung entlang dessen Verlauf, gefolgert werden. Ersichtlich sind eine Vielzahl von konkreten Möglichkeiten denkbar, aufgrund der Zuordnung zu Hohlorganabschnitten und somit versorgenden Blutgefäßabschnitten eine nicht vorhandene oder deutlich zu niedrige Blutversorgung zu erkennen.
  • Wie bereits angedeutet wurde, ist es im Kontext einer Zuordnung von Organanteilen zur Hohlorganabschnitten auch besonders bevorzugt, wenn für jeden einer Endkante zugeordneten Hohlorganabschnitt aus den Computertomographiedaten ebenso eine Durchblutungsinformation ermittelt wird und diese Durchblutungsinformation in die Baumstruktur, insbesondere durch Fusion oder als Zusatzinformation und/oder der jeweiligen Endkante zugeordnet, eingefügt wird. Selbst wenn einzelne Blutgefäßabschnitte nicht mehr erkennbar sein mögen, ist es doch, insbesondere im Rahmen der Mehrenergiebildgebung und einer Kontrastmittelquantifizierung, durchaus möglich, Kontrastmittelanteile in dem durchbluteten Gewebe zu erkennen und eine entsprechende Schlussfolgerung zu ziehen, wie das Gewebe durch den der Endkante zugeordneten Blutgefäßabschnitt versorgt wird. Liegt beispielsweise ein quantitativer Kontrastmitteldatensatz vor, kann eine statische Behandlung von Kontrastmittelmengen in dem Hohlorganabschnitt zugeordneten Organanteil erfolgen, beispielsweise eine Aufsummierung, eine Mittelwertbildung und dergleichen. Die entsprechend wenigstens einen statistisch hergeleiteten Wert umfassend Durchblutungsinformation kann zusätzlich zu der Durchblutungsinformation der Endkante dieser zugeordnet gespeichert werden oder aber auch zu einer gemeinsamen Durchblutungsinformation fusioniert werden. Auch diese auf den Hohlorganabschnitt bezogene Durchblutungsinformation wird dann selbstverständlich bei der Analyse zur Ermittlung der Hämodynamikinformation berücksichtigt. In diesem Zusammenhang ist eine zumindest lokale Segmentierung des Hohlorgans äußerst nützlich, um auch nur dessen durchblutetes Gewebe betrachten zu können.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass bei der Ermittlung der Baumstruktur und/oder der Analyse der Durchblutungsinformation detektierte Kollateralen und/oder Anastomosen aus der Baumstruktur entfernt und mit ihren Anknüpfungspunkten als Zusatzinformation zu der Baumstruktur gespeichert werden, wobei die Zusatzinformation bei der Ermittlung der Hämodynamikinformation und/oder bei der Visualisierung berücksichtigt wird. Insbesondere können in einem Blutgefäßsystem Kollateralen auftreten, die sozusagen eine Querverbindung zwischen zwei Blutgefäßabschnitten derselben oder unterschiedlicher Ordnung darstellen und über entsprechende Algorithmen bzw. Logiken bereits im Blutgefäßsegmentierungsergebnis detektiert werden können. Doch auch, wie im Folgenden noch näher erläutert werden wird, bei der Analyse der Durchflussinformationen kann Kollateralisierung noch auffallen bzw. gegebenenfalls bestätigt werden. Mit anderen Worten können detektierte Kollateralen und/oder Anastomosen im Blutgefäßsegmentierungsergebnis und der Analyse gegeneinander plausibilisiert werden. Nachdem derartige Zusatzblutgefäße zu einer Abweichung von der gewollten Baumstruktur (Verzweigung mit eindeutigen Pfaden ohne die Möglichkeit zur Kreisbildung oder zum Verlassen einer betrachteten interessierenden Region) führen, können sie der Baumstruktur entzogen und als Zusatzinformation gespeichert werden. Ist beispielsweise aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis schon die Existenz einer Kollateralen bekannt und liegt die entsprechende Zusatzinformation zur Baumstruktur vor, kann durch diese beispielsweise eine Zunahme des Blutdurchflusses, die bei der Analyse der Durchblutungsinformation entdeckt wird, erklärt werden. Insbesondere ist es also auch denkbar, dass das Vorhandensein einer Kollateralen und/oder Anastomosen auch aus dem „Verschwinden“ oder dem „Hinzukommen“ von Blutdurchfluss an einer Verzweigung gefolgert werden kann, beispielsweise wenn mehr Blut aus dem Zuführgefäßabschnitt kommt als durch die Ablaufgefäßabschnitte fließt. Auch im Rahmen der Visualisierung können beispielsweise Kollateralen im Blutgefäßbaum besonders hervorgehoben bzw. darauf hingewiesen werden.
  • Wie bereits erwähnt, kann in zweckmäßigen Ausführungsbeispielen der Computertomographiedatensatz eine Zeitserie von dreidimensionalen Computertomographiebildern umfassen, die beispielsweise die Kontrastmittelanflutung, das vorhandene Kontrastmittel (Füllungsphase) und/oder den Kontrastmittelabfluss zeigen können. Insbesondere können mit heutigen Computertomographieeinrichtungen äußerst schnell Projektionsbildersätze aufgenommen werden, aus denen eine Rekonstruktion möglich ist, sodass mehrere Computertomographiebilder existieren, die die Füllungsphase bezüglich des Kontrastmittels zeigen. In einem solchen Zusammenhang kann es zweckmäßig sein, wenn eine zeitgemittelte Durchblutungsinformation ermittelt wird. Bevorzugt ist es jedoch, wenn zusätzlich oder alternativ die Durchblutungsinformation umfassend wenigstens eine Zeitverlaufskurve ermittelt wird. Derartige Kontrastmittelkurven, die sich dann ergeben können, sind im Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannt und können bereits eine Information darüber enthalten, ob die Durchblutung normal oder vielleicht gestört ist. Beispielsweise kann sich hinsichtlich eines gestörten Durchflusses eine Kontrastmittelkurve in die Breite und Länge ziehen. Derartiges kann während der Analyse dann entsprechend berücksichtigt werden.
  • Während es in einfachen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ausreichend sein kann, als Hämodynamikinformation zur Unterstützung der Erkennung beispielsweise von einer Ischämie betroffener Hohlorganabschnitte einen zu niedrigen Durchfluss gemäß der Durchflussinformation aufweisende Blutgefäßabschnitte und/oder die zugeordneten Hohlorganabschnitte zu markieren, erlaubt die vorliegende Erfindung jedoch auch deutlich genauere Auswertungen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Analyse der Durchblutungsinformation für wenigstens eine Ordnung, insbesondere wenigstens eine höchste Ordnung, ein erster Durchblutungsinformationsverlauf über alle Blutgefäßabschnitte der Ordnung, mithin alle Kanten der Ordnung, ermittelt und zur Ermittlung der Hämodynamikinformation, insbesondere statistisch, analysiert wird. Dies ist ein Beispiel einer Analyse für alle Kanten einer Ordnung. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass über alle Blutgefäßabschnitte einer Ordnung zumindest im Wesentlichen gleiche bzw. vergleichbare Blutflusseigenschaften vorliegen, was sich in den den Kanten der Ordnung zugeordneten Durchflussinformationen widerspiegeln sollte. Gegebenenfalls kann auch bereits Information vorliegen, was in Blutgefäßabschnitten der entsprechenden Ordnung zu erwarten ist, sodass auch ein Vergleich mit externen Werten stattfinden kann. Konkret kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einer ein Relevanzkriterium erfüllenden Abweichung einer Durchblutungsinformation von einer Mehrzahl der Durchblutungsinformationen des ersten Durchblutungsinformationsverlaufs oder einem vorgegebenen, ordnungsspezifischen Vergleichswert in dem Blutgefäßabschnitt eine Hyperperfusion bei Abweichungen nach oben und eine Hypoperfusion bei Abweichungen nach unten ermittelt wird. Liegt beispielsweise bei allen Blutgefäßabschnitten einer Ordnung bis auf einen ein die Durchblutung anzeigender Wert der Durchblutungsinformation innerhalb eines bestimmten Intervalls, für einen Blutgefäßabschnitt jedoch außerhalb dieses Intervalls, kann von einer Hyperperfusion (falls er darüber liegt) oder einer Hypoperfusion (falls er darunter liegt) ausgegangen werden, wobei selbstverständlich derartiges auch für mehrere Blutgefäßabschnitte einer Ordnung gelten kann. In anderen Worten können also „Quergradienten“ der Durchblutungsinformation in der Baumstruktur auftreten, die auf abweichende Durchblutungseigenschaften hinweisen können.
  • Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn, insbesondere zusätzlich zu den ersten Durchblutungsinformationsverläufen, für wenigstens einen Teil der Pfade von einer Wurzel der Baumstruktur zu einer Endkante ein zweiter Durchblutungsinformationsverlauf über alle Blutgefäßabschnitte des Pfades ermittelt und zur Ermittlung der Hämodynamikinformation, insbesondere hinsichtlich des Gradienten, analysiert wird. Insbesondere kann also für jede Endkante, zu der es in der Baumstruktur aufgrund der Konstruktion (bei der oben beschriebenen Ausnahmebehandlung von Kollateralisierungen) genau einen Pfad gibt, ein zweiter Durchblutungsinformationsverlauf zu diesem Pfad hin ermittelt werden. Der zweite Durchblutungsinformationsverlauf wird also, mit anderen Worten, in Durchblutungsrichtung oder gegen diese bestimmt, das bedeutet, es ist sowohl ein anterogrades wie ein retrogrades Vorgehen möglich. Es ist insbesondere möglich und zweckmäßig, die Gradienten entlang dieser zweiten Durchflussinformationsverläufe zu analysieren, da diese letztlich Durchblutungseigenschaften beschreiben. In einer konkreten Ausgestaltung ist es also möglich, entlang des Gefäßbaums, beschrieben durch die Baumstruktur, beispielsweise einen Gradienten von Signalintensitätswerten bzw., bei Mehrenergiebildgebung bevorzugt, der Kontrastmittelkonzentration zu bestimmen, um hieraus unmittelbar Perfusionseigenschaften sowie Fluss-/Flussreserveeigenschaften zu bestimmen. Nützliche Hämodynamikinformationen können auch unmittelbar durch Vergleich der verschiedenen zweiten Durchblutungsinformationsverläufe für die unterschiedlichen Endkanten ermittelt werden.
  • So kann konkret vorgesehen sein, dass die Analyse durch Vergleich von unterschiedlichen Pfaden zugeordneten zweiten Durchblutungsinformationsverläufen, insbesondere statistischen Vergleich und/oder durch Vergleiche mit wenigstens einem Referenzwert für wenigstens einen Gradienten, zur Ermittlung einer Hyperperfusion und/oder einer Hypoperfusion erfolgt. Auch für die zweiten Durchblutungsinformationsverläufe gilt, dass diese über die Ordnungen zumindest im Wesentlichen vergleichbar bzw. gleich verlaufen sollten, wobei Abweichungen auf eine Hypoperfusion oder Hyperperfusion hinweisen können. Dabei kann beispielsweise für alle zweiten Durchblutungsinformationsverläufe, zumindest hinsichtlich Gradienten höherer Ordnungen, eine statistische Analyse erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist auch der Vergleich mit externen Referenzwerten denkbar. Hinsichtlich der zweiten Durchblutungsinformationsverläufe kann zudem auch vorgesehen sein, dass bei einem in peripherer Richtung positiven Gradienten auf eine Kollaterale und/oder eine Anastomose geschlossen wird. Denn üblicherweise sollte die Blutmenge gegenüber einem Gefäß niedrigerer Ordnung, das den Blutgefäßabschnitt der höheren Ordnung speist, nicht zunehmen. Ein ungewöhnlicher zweiter Durchblutungsinformationsverlauf, der sich beispielsweise auf die Kontrastmittelkonzentration als aus den Computertomographiedaten abgeleiteter Wert beziehen kann, kann somit beispielsweise in Richtung von zentral nach peripher zunächst einen Anstieg, also einen positiven Gradienten, aufweisen, wo eine Kollaterale einmündet und weiteres Blut zuführt und/oder an einem anderen Knoten einen deutlich zu starken Abfall, mithin einen hohen negativen Gradienten, aufzeigen, wo beispielsweise ein Blutgefäßabschnitt höherer Ordnung minderversorgt wird. Durch eine beispielsweise stochastische Analyse kann mithin sowohl der Einfluss von Kollateralen, beispielsweise hinsichtlich einer Hyperperfusion, als auch ein Vorliegen einer Hypoperfusion ermittelt werden.
  • Allgemein gesprochen kann im Rahmen der Analyse vorgesehen sein, dass, insbesondere aus den zweiten Informationsverläufen, wenigstens ein Hämodynamikparameter als Hämodynamikinformation ermittelt wird. Konkret kann beispielsweise vorgesehen sein, dass, insbesondere unter Berücksichtigung eines aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis ableitbaren Gefäßdurchmessers und/oder des Einflusses von Kollateralen und/oder Anastomosen, als Hämodynamikparameter ein Surrogatparameter für die Perfusion und/oder den Blutfluss und/oder die Blutflussreserve, insbesondere die FFR (Fractional Flow Reserve), ermittelt wird. Beispielsweise kann der Surrogatparameter für die Perfusion und/oder den Blutfluss und/oder die Blutflussreserve auf der Grundlage eines Gradienten der jeweiligen zweiten Durchblutungsinformationsverläufe, basierend auf morphologischer Information oder der Kontrastmittelkonzentration, unter Berücksichtigung der Querschnittsveränderung des Blutgefäßes (Korrektur wegen Partialvolumen) berechnete werden.
  • Im Rahmen der Analyse der Blutdurchflussinformationen kann es auch von besonderem Vorteil sein, wenn für wenigstens ein Paar von Pfaden von einer Wurzel der Baumstruktur zu einer Endkante ein die gemeinsame Blutversorgung beschreibender Zusammenhangswert, insbesondere unter Berücksichtigung von Kollateralen und Anastomosen, ermittelt wird, wobei der wenigstens eine Zusammenhangswert zur Zuordnung vergleichbarer Hämodynamikverhalten zu gemeinsamen Verhaltensbereichen verwendet wird. Mit anderen Worten kann der beispielsweise als ein Wahrscheinlichkeitswert ausdrückbare Zusammenhangswert die Korrelation zwischen den Pfaden beschreiben, was sich zum einen auf die räumliche Nähe beziehen kann, die sich über die gemeinsamen Anteile des Pfades (bis zu welcher Ordnung) definieren lässt, ergibt, wobei allerdings Zusammenhänge auch durch das Vorhandensein von Kollateralen und/oder Anastomosen entstehen oder vermindert werden können. Beispielsweise kann eine gemeinsame Ursache einer Hyperperfusion auch in einem räumlich scheinbar entfernteren Pfad, in dem eine in den anderen Pfad mündende Kollaterale entspringt, beruhen, die mithin dann auch eine aufgrund der Blut abführenden Kollaterale eintretende Hypoperfusion in dem Pfad begründen kann. Mithin können solche Zusammenhangswerte dabei helfen, zu unterscheiden, welche Hämodynamikeigenschaften zu welchem lokalen Phänomen gehören könnten und welche gegebenenfalls sogar zu einem systemischen Phänomen zuzuordnen sind.
  • Hinsichtlich der Visualisierung sind, wie bereits angedeutet wurde, verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen denkbar, wobei sowohl Visualisierungen auf der Grundlage des Computertomographiedatensatzes denkbar sind wie auch Visualisierungen auf der Grundlage von Zwischenresultaten, wie beispielsweise der Baumstruktur mit zugeordneten Hohlorganabschnitten oder auf der Grundlage von aus dem Computertomographiedatensatz abgeleiteten Darstellungsoptionen. Konkret kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zur Visualisierung eine cinematische Gefäßdarstellung, beispielsweise nach der Art eines Durchflugs, und/oder eine überlagerte Darstellung von Hämodynamikinformation, insbesondere Computertomographiedaten überlagert, und/oder eine in Abhängigkeit von Hämodynamikinformation erfolgende Hervorhebung von Hohlorganabschnitten und/oder Blutgefäßabschnitten erfolgt. In einem Beispiel kann als Darstellungsdatensatz eine curved MPR (multiplanare Rekonstruktion) entlang wenigstens einer aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis ermittelten Gefäßmittellinie ermittelt werden. Auch gerenderte Darstellungen, die sich lediglich auf einen Teil des Hohlorgans und/oder einen Teil des Gefäßbaums beziehen, sind aufgrund der Segmentierungs- und Analyseergebnisse realisierbar und denkbar, wobei in derartige Darstellungsdatensätze dann ebenso weitere Informationen, beispielsweise Hämodynamikinformationen, integriert werden können.
  • In diesem Zusammenhang kann es auch besonders zweckmäßig sein, wenn in dem Computertomographiedatensatz wenigstens eine anatomische Landmarke detektiert und ebenso visualisiert und/oder zu wenigstens einem Blutgefäßabschnitt und/oder Hohlorganabschnitt in räumlichen Zusammenhang gesetzt wird. Anatomische Landmarken können dabei selbstverständlich auch Verzweigungen von Blutgefäßen sein, die ohnehin im Rahmen der Segmentierung des Blutgefäßbaums und des Vessel-Tracings entdeckt werden können. Jedoch sind auch andere, gut sichtbare Landmarken, welche mit besonderem Vorteil auch in der Realität, beispielsweise bei einem medizinischen Eingriff, erkennbar sein können, detektierbar. Landmarken sind nicht nur zur Orientierung, beispielsweise bei der Visualisierung, nützlich, sondern können auch im Hinblick auf medizinische Eingriffe, seien sie chirurgisch oder minimalinvasiv, nützlich sein, da sie eine Orientierung erlauben. Wird beispielsweise ein ischämischer Bereich durch die hier beschriebene Auswertung des Computertomographiedatensatzes detektiert und lokalisiert, kann es durch die Bewegung des Hohlorgans, insbesondere im Fall des Darms, bis zu einem medizinischen Eingriff noch zu Veränderungen kommen, die jedoch auch Landmarken betreffen können, welche dann ein verbessertes Auffinden während des medizinischen Eingriffs erlauben.
  • Allgemein oder zumindest für Teilschritte des hier beschriebenen Verfahrens kann selbstverständlich auch eine Beschränkung auf eine insbesondere durch einen Benutzer definierte interessierende Region (ROI - region of interest) erfolgen. Dies kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn schon grob bekannt ist, in welchem Bereich eine zu detektierende Besonderheit liegen soll. Durch die Visualisierung kann dann - wie auch allgemein im erfindungsgemäßen Verfahren - die Hämodynamik erkennbar und derart für einen Benutzer dargestellt werden, dass dieser Schlussfolgerungen, beispielsweise zu Pathologien oder dergleichen, ziehen kann und/oder eine Therapieplanung vornehmen kann. Mit anderen Worten bedeutet dies im Übrigen, dass das hier beschriebene Verfahren auf die Bereitstellung von Informationen zur Hämodynamik abzielt, insbesondere hinsichtlich der Durchblutung, die bei einer durchzuführenden Diagnose und/oder Therapieplanung nützlich und assistierend wirken, jedoch nicht eine von einer menschlichen Bedienperson, insbesondere einem Arzt, zu treffende Diagnose und/oder Therapieplanung sind oder ersetzen können.
  • Mit besonderem Vorteil kann auf der Basis der Hämodynamikinformation selbstverständlich auch eine weitere automatisierte Auswertung im Hinblick auf Sachverhalte, physikalische Grö-ßen, Phänomene und Effekte im Aufnahmebereich erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, hinsichtlich des Gefäßbaums und/oder des Hohlorgans durch die Hämodynamikinformation multiparametrische Karten, beispielsweise Surrogatparameter für Perfusion, Blutfluss und Blutflussreserve, bereitzustellen, die einer weiteren Datenanalyse, beispielsweise hinsichtlich der FFR, zugeführt werden können. Mit anderen Worten können basierend auf der Hämodynamikinformation weitere Auswertungen und Rekonstruktionen erfolgen.
  • Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Auswertungseinrichtung, insbesondere in einer oder als eine Computertomographieeinrichtung, aufweisend eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren gelten analog für die erfindungsgemäße Auswertungseinrichtung, sodass auch mit dieser die bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Insbesondere ist also auch eine Computertomographieeinrichtung als Auswertungseinrichtung denkbar, wobei die Steuereinrichtung der Computertomographieeinrichtung dann auch zur Steuerung des sonstigen Betriebs der Computertomographieeinrichtung ausgebildet sein kann, insbesondere also auch eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme von Computertomographiedatensätzen umfassen kann, die wenigstens teilweise einer Bereitstellungseinheit zur Bereitstellung des Computertomographiedatensatzes entsprechen kann.
  • Die Steuereinrichtung kann wenigstens einen Prozessor und wenigstens ein Speichermittel umfassen und aus Hardware und/oder Software gebildete Funktionseinheiten zur Durchführung von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung umfasst:
    • - eine Bereitstellungseinheit zur Bereitstellung eines Computertomographiedatensatzes,
    • - eine Segmentierungseinheit zur Segmentierung zumindest eines wenigstens einen Teil des Hohlorgans versorgenden Blutgefäßbaums in dem Computertomographiedatensatz, welche zusätzlich auch zur zumindest lokalen Segmentierung des Hohlorgans, wie beschrieben, ausgebildet sein kann,
    • - eine Ermittlungseinheit zur Ermittlung einer zweidimensional darstellbaren Baumstruktur aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis bis zu einer aufgrund des Blutgefäßsegmentierungsergebnisses möglichen Ordnung, wobei Verzweigungen Knoten und Blutgefäßabschnitte einer Ordnung Kanten bilden,
    • - eine Zuordnungseinheit zur Zuordnung, für jede Kante in der Baumstruktur, einer Durchblutungsinformation als die dem Blutgefäßabschnitt zugeordneten Computertomographiedaten und/oder wenigstens einen daraus abgeleiteten Wert,
    • - eine Definitionseinheit zur Definition von benachbarten Hohlorganabschnitten des Hohlorgans aufgrund der Versorgung durch in der Baumstruktur benachbarte Blutgefäße,
    • - eine Analyseeinheit zur Analyse der Baumstruktur und der Durchblutungsinformation für Pfade von einer Wurzel der Baumstruktur zu einer Endkante und/oder für alle Kanten einer Ordnung zur Ermittlung der Hohlorganabschnitten zuordenbaren Hämodynamikinformation, und
    • - eine Visualisierungseinheit zur Visualisierung wenigstens eines Teils der Hämodynamikinformation in dem Computertomographiedatensatz und/oder einem daraus abgeleiteten Darstellungsdatensatz.
  • Selbstverständlich kann die Steuereinrichtung auch weitere Funktionseinheiten zur Durchführung bevorzugter weiterer, optionaler Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen.
  • Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist direkt in ein Speichermittel einer Steuereinrichtung einer Auswertungseinrichtung ladbar und weist Programmmittel auf, um die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein, welcher mithin Steuerinformationen umfasst, die wenigstens ein erfindungsgemäßes Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung einer Auswertungseinrichtung diese die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um einen nichttransienten Datenträger, beispielsweise eine CD-ROM, handeln.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
    • 1 einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 2 eine schematische Ansicht eines Aufnahmebereichs mit einem Hohlorgan und dem es versorgenden Gefäßbaum,
    • 3 eine Baumstruktur,
    • 4 Pfade in der Baumstruktur und die Zuordnung zu Hohlorganabschnitten,
    • 5 erste Durchblutungsinformationsverläufe,
    • 6 schematisch als Zeitverlaufskurven vorliegende Durchblutungsinformationen,
    • 7 ein erstes Beispiel für einen zweiten Durchblutungsinformationsverlauf,
    • 8 ein zweites Beispiel für einen zweiten Durchblutungsinformationsverlauf,
    • 9 eine mögliche Visualisierung der Baumstruktur mit Hämodynamikinformationen,
    • 10 eine Visualisierung des Computertomographiedatensatzes mit Hämodynamikinformationen,
    • 11 eine Computertomographieeinrichtung, und
    • 12 die funktionale Struktur einer Steuereinrichtung der Computertomographieeinrichtung.
  • 1 zeigt einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird in einem Schritt S1 zunächst ein angiografischer, dreidimensionaler Computertomographiedatensatz eines Patienten bereitgestellt. Der Computertomographiedatensatz zeigt einen Aufnahmebereich des Patienten, der ein Hohlorgan, in diesem Ausführungsbeispiel den Darm, umfasst. Der Computertomographiedatensatz kann beispielsweise durch Aufnahme an einer Computertomographieeinrichtung unmittelbar bereitgestellt werden, jedoch auch aus einem Speichermittel, beispielsweise einem PACS, abgerufen werden.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines solchen Aufnahmebereichs 1, der vorliegend als Hohlorgan 2 den Darm 3, insbesondere Dünndarm, des Patienten umfasst, wobei auch der den hier dargestellten Abschnitt des Darmes 3 versorgende Blutgefäßbaum 4, ausgehend beispielsweise von einer Mesenterialarterie 5, deutlich zu sehen ist, da dem Patienten ein Kontrastmittel, hier ein Jod-Kontrastmittel, verabreicht wurde. Ersichtlich ist der Verlauf der Blutgefäße bzw. Blutgefäßabschnitte genau wie der des Darms 3 äußerst unübersichtlich. Würde, wie im Stand der Technik häufig durchgeführt, eine visuelle, manuelle Begutachtung des Computertomographiedatensatzes anhand von Schnittbildern durch Schnittebenen 6 erfolgen, wäre kaum zuordenbar, welche Verläufe tatsächlich vorliegen. Dies erschwert die manuelle Interpretation und Auswertung solcher Computertomographiedatensätze sehr, insbesondere, wenn Pathologien möglichst genau lokalisiert werden sollen.
  • Hier schafft das vollautomatisch unterstützende, erfindungsgemäße Verfahren Abhilfe. Dazu wird in einem Schritt S2 zunächst in einem ersten Segmentierungsprozess der Blutgefäßbaum 4 segmentiert. Nachdem es sich bei dem Computertomographiedatensatz im vorliegenden Beispiel um das Resultat einer Mehrenergiebildgebung handelt, mithin Computertomographiedaten für unterschiedliche Energiespektren vorliegen, kann dies bereits im Rahmen der Segmentierung genutzt werden, indem eine Materialzerlegung stattfindet, beispielsweise ein auch quantitativ die Kontrastmittelkonzentration angebender Kontrastmitteldatensatz errechnet und zur Grundlage der Segmentierung des Blutgefäßbaums 4 herangezogen werden. Liegt ein hinreichen robustes Verfahren zur Segmentierung des Hohlorgans 2 vor, kann auch dieses im Schritt S2 bereits segmentiert werden. Das Hohlorgan 2, hier der Darm 3, kann beispielsweise anhand einer ihn umgebenen Fettgewebeschicht segmentiert werden, wobei jedoch auch hier die Vorteile der Mehrenergiebildgebung herangezogen werden können. Auch können zur Segmentierung des Hohlorgans 2 weitere Information herangezogen werden, beispielsweise eine Segmentierung in einem Vorabdatensatz, der mit dem Computertomographiedatensatz registriert ist, oder dergleichen. Auch der Computertomographiedatensatz selbst kann so aufgenommen werden, dass die Segmentierung des Hohlorgans 2, beispielsweise unter Verwendung eines Mehrkontrastverfahrens, vereinfacht wird. Im Stand der Technik grundsätzlich bekannte Segmentierungsalgorithmen können, insbesondere hinsichtlich des Blutgefäßbaums 4, herangezogen werden.
  • In einem Schritt S3 wird das Blutgefäßsegmentierungsergebnis genutzt, um eine insbesondere zweidimensional in einer Darstellungsebene darstellbare Baumstruktur 7, vgl. 3, zu ermitteln. In der Baumstruktur 7 bildet die Mesenterialarterie 5 die Wurzel 8 und jede Verzweigung einen Knoten 9. Die zwischen den Verzweigungen liegenden bzw. an diese anschließenden Blutgefäßabschnitte bilden Kanten 10. Die Baumstruktur wird über verschiedene Ordnungen 11, 12, 13, 14 fortgesetzt, soweit es die Auflösung erlaubt, mithin einzelne Blutgefäßabschnitte unterscheidbar sind. In der höchsten Ordnung 14 liegen mithin Endkanten 10a vor, die Blutgefäßabschnitten entsprechen, von welchen davon ausgegangen wird, dass sie bestimmte Hohlorganabschnitte des Hohlorgans 2 versorgen.
  • Die Ermittlung der Baumstruktur kann als eine Art Blutgefäß-unfolding und Projektion auf eine Darstellungsebene verstanden werden.
  • Im Schritt S3 wird dann ferner die regelmäßige Struktur der Blutversorgung des Hohlorgans ausgenutzt, um bislang nicht detektierte Blutgefäßabschnitte zu ermitteln. Hierzu wird eine Regelmäßigkeit der Baumstruktur 7 angenommen, wobei Abweichungen von der Regelmäßigkeit als fehlende Blutgefäßabschnitte anzeigend ermittelt werden. Fehlen beispielsweise in einer Ordnung 11, 12, 13, 14 Verzweigungen, die in den anderen Ordnungen vorhanden waren, ist von nicht versorgten Blutgefäßabschnitten auszugehen. Diese werden dann mit einer keinen Durchfluss anzeigenden Durchblutungsinformation der Baumstruktur 7 hinzugefügt, wobei es auch denkbar ist, lokal eine erneute Segmentierung zu versuchen, um diese ermittelten Blutgefäßabschnitte aufzufinden, beispielsweise unter Verwendung einer niedrigere Schwellwerte als in Schritt S2 nutzenden Parametrisierung. Dann kann ggf. auch aus den Computertomographiedaten eine Durchblutungsinformation ermittelt werden.
  • Dabei werden bereits im Schritt S3 gemäß 1 auch Kollateralen detektiert, die Blutgefäßabschnitte außerhalb der hier beschriebenen Ordnung verbinden, und für die Baumstruktur 7 nicht berücksichtigt, sondern als Zusatzinformation 15 mit ihren Anknüpfungspunkten der Baumstruktur 7 zugeordnet werden.
  • In einem Schritt S4 wird dann jeder Kante 10, 10a in der Baumstruktur 7 eine Durchblutungsinformation zugeordnet. Diese kann durch sämtliche dem jeweiligen Blutgefäßabschnitt zugeordneten Computertomographiedaten gebildet sein, wird jedoch bevorzugt durch wenigstens einen daraus abgeleiteten Wert gebildet. Nachdem vorliegend eine Auswertung hinsichtlich des Blutflusses bzw. allgemein der Hämodynamik erfolgen soll, wird vorliegend der bereits erwähnte Kontrastmitteldatensatz genutzt, um repräsentative Kontrastmittelkonzentrationen als Durchblutungsinformation jeder Kante 10, 10a zuordnen zu können. Beispielsweise kann ein repräsentativer Mittelwert oder anderer statistischer Wert, beispielsweise eine Aufsummierung, ein median oder dergleichen verwendet werden; möglich ist auch die Verwendung mehrerer solcher Werte, umfassend insbesondere auch Varianzen oder dergleichen. Es kann auch eine Berücksichtigung von aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis ableitbaren Eigenschaften des Blutgefäßabschnitts, beispielsweise des Querschnitts, erfolgen. Umfasst der Computertomographiedatensatz mehrere zu unterschiedlichen, insbesondere aufeinanderfolgenden Zeitpunkten aufgenommene Computertomographiebilder, als eine Zeitserie, werden vorliegend Zeitverlaufskurven für jeden Wert der Durchblutungsinformation ermittelt und den jeweiligen Kanten 10, 10a zugeordnet. Möglich ist es auch, zeitliche Mittelwerte zu betrachten oder Eigenschaften der Zeitverlaufskurve als Werte in die Durchblutungsinformation aufzunehmen. Zu als fehlend ermittelten Blutgefäßabschnitten wurde oben bereits ausgeführt.
  • Auch bezüglich des Hohlorgans 2 wird eine gedachte Auffaltung (Unfolding) vorgenommen, indem dieses schematisch als eine entlang einer Hohlorganachse 16 aufeinanderfolgende Hohlorganabschnitte 17 angesehen wird. Dabei wird vorliegend jeder Endkante 10a, auch aufgrund ermittelter fehlender Blutgefäßabschnitte zugefügten Endkanten 10a, ein Hohlorganabschnitt 17 zugeordnet. Nachdem die Lage der den Endkanten 10a zugeordneten Blutgefäßabschnitte aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis bekannt ist, können in dem Schritt S5 neben der Definition der Hohlorganabschnitte 17 den Hohlorganabschnitten 17 auch Organanteile in dem Computertomographiedatensatz zugeordnet werden. Dabei ist es denkbar, im Übrigen auch weitere nicht detektierte Blutgefäßabschnitte abgeschätzt und zur Baumstruktur 7 hinzugefügt werden, nachdem letztlich überprüft werden kann, ob als zum Hohlorgan 2 gehörend annehmbare Bereiche in dem Computertomographiedatensatz als von dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis nicht versorgt angenommen werden können und/oder Organanteile nicht zugeordnet werden bzw. zu große Organanteile für Hohlorganabschnitte 17 zugeordnet werden müssten. Auch Abstände zwischen Blutgefäßabschnitten der Endkanten 10a, insbesondere entlang des wenigstens lokal segmentierten Hohlorgans 2, können dabei analysiert werden. Hohlorgananteile können, wenn vorliegend, gemäß dem Hohlorgansegmentierungsergebnis des Schrittes S2 festgelegt werden. Denkbar ist in jedem Fall eine zumindest lokale Segmentierung. Die Organanteile können durch eine vorgegebene oder bestimmbare Umgebung um die Position der den Endkanten 10a zugeordneten Blutgefäßabschnitte gemäß dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis, insbesondere beschränkt auf das Hohlraumorgan 2 gemäß insbesondere lokaler Segmentierung, gewählt werden.
  • In einem Schritt S6 erfolgt dann die Analyse zur Ermittlung von Hämodynamikinformationen. Dazu kann vorbereitend zunächst festgehalten werden, dass, wie in 4 dargestellt, zu jeder Endkante 10a (aufgrund des Nichtbeachtens von Kollateralen/Querverbindungen) ein einziger, klar definierter Pfad von der Wurzel 8 aus führt. Drei dieser Pfade 18a, 18b und 18c durch die Baumstruktur 7 sind in 4 beispielhaft dargestellt. Jeder dieser Pfade endet an einem Hohlorganabschnitt 17. Dabei werden vorliegend, wie durch die Fortsetzungspunkte angedeutet, alle möglichen Pfade 18 betrachtet. Vorbereitend zu der Analyse können nun Paaren von Pfaden 18 Zusammenhangswerte, angedeutet durch die Kästen 19, zugeordnet werden, die letztlich die Korrelation des Blutweges beschreiben und später helfen können, Informationen zu gemeinsamen Phänomenen zuzuordnen, Phänomene zu unterscheiden und/oder systemische Effekte von lokalisierten Effekten zu unterscheiden. Vorliegend weisen die Pfade 18a und 18b, die sich lediglich bezüglich der Endkante 10a unterscheiden, eine deutlich höhere Korrelation auf als beispielsweise die Pfade 18a und 18c. Bei dieser Bestimmung von Zusammenhangswerten werden auch Zusatzinformationen 15 bezüglich der Kollateralen berücksichtigt, nachdem über diese engere Zusammenhänge wiederhergestellt werden können.
  • Weiter vorbereitend zur eigentlichen Analyse wird ausgenutzt, dass den Hohlorganabschnitten 17 ja Organanteile in dem Computertomographiedatensatz zugeordnet sind, mithin eine Durchblutungsinformation auch für diese Organanteile und somit die Hohlorganabschnitte 17 ermittelt werden kann, hier wiederum unter Nutzung des Kontrastmitteldatensatzes. So mögen einzelne Blutgefäße und Blutgefäßabschnitte im Gewebe der Organanteile nicht mehr unterscheidbar sein, jedoch zeigt das darin vorliegende Kontrastmittel durchaus eine Stärke der Durchblutung an. Vorliegend werden die entsprechenden Durchblutungsinformationen letztlich einfach an die Endkanten 10a in der Baumstruktur 7 „angehängt“.
  • Es sei angemerkt, dass für nicht detektierte, beispielsweise aufgrund einer Abweichung von der Regelmäßigkeit der Baumstruktur ermittelte Blutgefäßabschnitte von Endkanten 10a selbstverständlich keine exakte räumliche Zuordnung in den Computertomographiedatensatz besteht (falls nicht die Nachsegmentierung erfolgreich war), diese jedoch aufgrund der Positionsinformationen zu den am nächsten benachbarten, detektierte Blutgefäßabschnitte beschreibenden Kanten 10, 10a, abschätzbar sind. Insbesondere bei einer vorliegenden, zumindest lokalen Segmentierung des Hohlorgans 2 ist dann eine Zuordnung von Hohlorgananteilen und eine Ermittlung der Durchblutungsinformation sehr gut möglich.
  • Die eigentliche Analyse erfolgt nun zum einen entlang der zentral-peripher-Richtung der Pfade 18, zum anderen, wie zunächst erläutert werden soll, auch quer auf den Ebenen der verschiedenen Ordnungen 11, 12, 13, 14. Hierbei werden erste Durchblutungsinformationsverläufe in den verschiedenen Ordnungen 11, 12, 13, 14 sowie für die Hohlorganabschnitte 17, also entlang der gedachten Hohlorganachse 16, ermittelt. Beispielhafte erste Durchblutungsinformationsverläufe 20a - 20f sind in 5 für den Fall einer Ischämie des Dünndarms in einem Bereich 21 gezeigt, wobei als Durchblutungsinformation hier ein repräsentativer Wert, beispielsweise Mittelwert, der Kontrastmittelkonzentration herangezogen wurde. Ersichtlich wird durch die Mesenterialarterie 5, entspricht der Wurzel 8, Blut zugeführt. Die Verläufe 20 verbreitern sich dann zusehends mit der zunehmenden Anzahl von Blutgefäßabschnitten pro Ordnung 11, 12, 13, 14. Ab der Ordnung 13, vgl. den ersten Durchblutungsinformationsverlauf 20d, liegt ein Einbruch vor, der sich in den ersten Durchblutungsinformationsverläufen 20e und 20f fortsetzt. Mit anderen Worten weichen dort die Kontrastmittelkonzentrationen für bestimmte Kanten 10, 10a bzw.
  • Hohlorganabschnitte 17 signifikant nach unten von denen der restlichen Kanten 10, 10a bzw. Hohlorganabschnitt 17 ab, was auf eine Hypoperfusion, also die vorliegende Ischämie, schließen lässt. Eine Abweichung nach oben würde auf eine Hyperperfusion schließen lassen.
  • 6 zeigt rein schematisch, dass statt einzelnen Werten in der Durchblutungsinformation auch, wie bereits erläutert, Zeitverlaufskurven 22 bei einer Zeitserie von Computertomographiebildern vorliegen können. Dann ist es beispielsweise denkbar, Mittelwerte der Füllungsphase zu verwenden oder dergleichen.
  • Zweite Durchblutungsinformationsverläufe werden entlang der Pfade 18 von zentral nach peripher (also Wurzel 8 zu Endkante 10a) ermittelt, wobei beispielhafte zweite Durchblutungsinformationsverläufe 23a, 23b in den 7 und 8 gezeigt sind. Der zweite Durchblutungsinformationsverlauf 23a ist ein Normalverlauf. Wie zu erkennen ist, wird zunehmend weniger Blut aufgrund der reduzierten Blutgefäßabschnittsdimension transportiert, wobei auch gewisser Wert 24 für den Hohlorganabschnitt 17 gegeben ist.
  • Der in 8 gezeigte zweite Durchblutungsinformationsverlauf 23b ist jedoch in zweierlei Hinsicht auffällig. Zum einen tritt in einem Bereich 25 nochmals eine Erhöhung auf, was auf die Einmündung einer Kollateralen schließen lässt. Wurde diese nicht ohnehin bereits in dem Schritt S3 identifiziert und als Zusatzinformation 15 formuliert, kann eine entsprechende Zusatzinformation 15 nun hinzugefügt werden; wurde die Kollaterale ohnehin schon eingetragen, kann plausibilisiert werden.
  • Zum anderen fällt der zweite Durchblutungsinformationsverlauf 23b zur Endkante 10a hin in einem Bereich 26 jedoch auch stark ab, sodass dort kaum bis keine Durchblutung vorliegt, was auch der niedrige Wert 27 für den zugeordneten Hohlorganabschnitt 17 zeigt. Ersichtlich liegt eine Hypoperfusion, insbesondere auch eine Ischämie, vor.
  • Das Abweichen des zweiten Durchblutungsinformationsverlaufs 23b kann durch Vergleich der zweiten Durchblutungsinformationsverläufe 23 untereinander und insbesondere statistische Betrachtung festgestellt werden; denkbar ist, wie im übrigen auch bei den ersten Durchblutungsinformationsverläufen 20, jedoch auch ein Vergleich mit Referenz- bzw. Vergleichsverläufen bzw.-werten.
  • In diesem Ausführungsbeispiel werden im Schritt S6 die zweiten Durchblutungsinformationsverläufe 23 auch genutzt, um Hämodynamikparameter als Teil der Hämodynamikinformation zu bestimmen, insbesondere durch Betrachtung der Gradienten und/oder unter Berücksichtigung eines aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis herleitbaren jeweiligen Gefäßquerschnitts bzw. Gefäßdurchmessers der Blutgefäßabschnitte. Besonders bevorzugt können auf diese Weise Surrogatparameter für die Perfusion, den Blutfluss sowie die Blutflussreserve ermittelt werden, insbesondere auch für die FFR. Insbesondere entstehen so multiparametrische Karten, die auch weiteren Auswertungen zugrunde gelegt werden können. Möglich ist es im Übrigen, wenn Hämodynamikparameter für einzelne Blutgefäßabschnitte, letztlich also Kanten 10, 10a, bestimmt werden, diese auf eine Referenz zu beziehen, beispielsweise in der Wurzel 8 bzw. der Mesenterialarterie 5.
  • Eine solche weitere Auswertung kann beispielsweise zusätzlich im dem Schritt 7, vgl. 1, welcher wenigstens der Visualisierung der Hämodynamikinformation dient, durchgeführt werden.
  • 9 zeigt eine erste Visualisierungsmöglichkeit in Form eines die Baumstruktur 7 schematisch in der Darstellungsebene wiedergebenden und um Hämodynamikinformation 28 ergänzten Darstellungsdatensatzes. Ersichtlich sind schematisch angedeutete Blutgefäßabschnitte 29, die schlecht durchblutet sind, hervorgehoben im Vergleich zu anderen schematisch dargestellten Blutgefäßabschnitten 30 dargestellt. Auch das aufgefaltete („unfolded“) Hohlorgan 2 ist schematisch gezeigt, mit entsprechend markierten Hohlorganabschnitten 17. Kollateralen 31 können ebenso angedeutet werden.
  • 10 zeigt eine überlagerte Darstellung von Hämodynamikinformation 28 über dem schematisch angedeuteten Computertomographiedatensatz, der hier ebenso das Hohlorgan 2 sowie Blutgefäßabschnitte 29, 30 zeigt, die entsprechend unterschiedlich markiert sind. Dies gilt auch für Hohlorganabschnitte 17 bzw. hier die entsprechenden Organanteile. Zur Hervorhebung bzw. unterschiedlichen Darstellung können beispielsweise Farben eingesetzt werden.
  • Zusätzlich zu den hier angedeuteten Darstellungsoptionen können selbstverständlich auch andere Darstellungsoptionen gewählt werden, beispielsweise cinematische Durchflugdarstellungen von Pfaden 18, bzw. Curved-MPR-Darstellungen entlang deren aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis herleitbaren Mittellinie.
  • Diesbezüglich sei noch angemerkt, dass im Schritt S2 auch anatomische Landmarken lokalisiert und bei der Visualisierung hervorgehoben können, wobei anatomische Landmarken auch Verzweigungen sein können.
  • 11 zeigt eine auch als erfindungsgemäße Auswertungseinrichtung ausgebildete Computertomographieeinrichtung 32, die, wie grundsätzlich bekannt, eine Gantry 33 mit einer Patientenöffnung 34, in die mittels einer hier nicht näher gezeigten Patientenliege der Aufnahmebereich eines Patienten eingefahren werden kann, aufweist. In der Gantry 33 ist eine Aufnahmeanordnung mit einer Röntgenquelle 35 und einem Röntgendetektor 36, hier einem photonenzählenden Detektor zur Mehrenergie-Bildgebung, rotierbar gelagert. Der Betrieb der Computertomographieeinrichtung 32 wird durch eine Steuereinrichtung 37 gesteuert, welcher einer Anzeigeeinrichtung 38, beispielsweise ein Monitor, auf dem die Visualisierung stattfinden kann, sowie eine Eingabeeinrichtung 39, beispielsweise zur Auswahl einer interessierenden Region, zugeordnet sind.
  • 12 zeigt den funktionalen Aufbau der Steuereinrichtung 37 genauer. Diese weist zunächst ein Speichermittel 40 zur temporären oder längerfristigen Speicherung des Computertomographiedatensatzes, der Hämodynamikinformation sowie von Zwischenergebnissen des Verfahrens auf. Eine Aufnahmeeinheit 41 steuert den Aufnahmebetrieb und Rekonstruktionsbetrieb der Computertomographieeinrichtung 32 und wirkt daher vorliegend als Bereitsstellungseinheit 42, die den Computertomographiedatensatz gemäß Schritt S1 bereitstellt. Bei nicht als Computertomographieeinrichtung ausgebildeten bzw. in diese integrierten Auswertungseinrichtungen kann die Bereitstellungseinheit 42 auch eine auf ein Speichermittel, insbesondere eines Bildarchivierungssystems (PACS), zugreifende Schnittstelle sein.
  • In einer Segmentierungseinheit 43 erfolgen die Segmentierungen gemäß dem Schritt S2 in 1. In einer Ermittlungseinheit 44 wird die Baumstruktur 7 gemäß dem Schritt S3 ermittelt, in einer Zuordnungseinheit 45 den Kanten 10, 10a die Durchblutungsinformation zugeordnet (vgl. Schritt S4). Die Steuereinrichtung 37 umfasst ferner eine Definitionseinheit 46, die nicht nur die Hohlorganabschnitte 17 definiert, sondern, wie zu Schritt S5 beschrieben, auch die zugehörigen Organanteile in dem Computertomographiedatensatz zuordnet.
  • In einer Analyseeinheit 47 wird die Hämodynamikinformation wie zu Schritt S6 beschrieben ermittelt, wonach eine Visualisierungseinheit 48 eingesetzt werden kann, um die Hämodynamikinformation gemäß dem Schritt S7 zu visualisieren, beispielsweise unter Nutzung der Anzeigeeinrichtung 38.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (19)

  1. Computerimplementiertes Verfahren zur Auswertung eines angiographischen, dreidimensionalen Computertomographiedatensatzes eines ein Hohlorgan (2), insbesondere den Darm (3), eines Patienten umfassenden Aufnahmebereichs (1), wobei wenigstens eine räumlich bezüglich des Hohlorgans (2) aufgelöste Hämodynamikinformation (28) ermittelt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Bereitstellung des Computertomographiebilddatensatzes, - Segmentierung zumindest eines wenigstens einen Teil des Hohlorgans (2) versorgenden Blutgefäßbaums (4) in dem Computertomographiedatensatz, - Ermittlung einer zweidimensional darstellbaren Baumstruktur (7) aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis bis zu einer aufgrund des Blutgefäßsegmentierungsergebnisses möglichen Ordnung (11, 12, 13, 14), wobei Verzweigungen Knoten (9) und Blutgefäßabschnitte (29, 30) einer Ordnung (11, 12, 13, 14) Kanten (10, 10a) bilden, - für jede Kante (10, 10a) in der Baumstruktur (7), Zuordnung einer Durchblutungsinformation als die dem Blutgefäßabschnitt (29, 30) zugeordneten Computertomographiedaten und/oder wenigstens einen daraus abgeleiteten Wert, - Definieren von benachbarten Hohlorganabschnitten (17) des Hohlorgans (2) aufgrund der Versorgung durch in der Baumstruktur (7) benachbarte Blutgefäße, - Analyse der Baumstruktur und der Durchblutungsinformation für Pfade (18, 18a, 18b, 18c) von einer Wurzel (8) der Baumstruktur (7) zu einer Endkante (10a) und/oder für alle Kanten (10, 10a) einer Ordnung (11, 12, 13, 14) zur Ermittlung der Hohlorganabschnitten (17) zuordenbaren Hämodynamikinformation (28), - Visualisierung wenigstens eines Teils der Hämodynamikinformation (28) in dem Computertomographiedatensatz und/oder einem daraus abgeleiteten Darstellungsdatensatz.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mit Mehrenergiebildgebung aufgenommenen Computertomographiedatensatz zur Segmentierung des Blutgefäßbaums (4) und/oder zur Ermittlung wenigstens eines Teils der Durchblutungsinformation ein durch Materialzerlegung gewonnener Kontrastmitteldatensatz verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung der Baumstruktur (7) nicht bei der Blutgefäßsegmentierung detektierte Blutgefäßabschnitte (29, 30) ermittelt werden, indem eine Regelmäßigkeit der Baumstruktur (7) angenommen wird, wobei Abweichungen von der Regelmäßigkeit als fehlende Blutgefäßabschnitte (29, 30) anzeigend ermittelt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Auswertung der Baumstruktur ermittelten fehlenden Blutgefäßabschnitte (29, 30) der Baumstruktur (7) anhand der Lage in der Baumstruktur (7) hinzugefügt werden, insbesondere mit einer keinen Durchfluss anzeigenden Durchblutungsinformation, und/oder dass für einen Auswertungsbereich in dem Computertomographiedatensatz ein erneuter, insbesondere eine veränderte Parametrisierung nutzender Blutgefäßsegmentierungsvorgang zum Auffinden der ermittelten fehlenden Blutgefäßabschnitte durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Baumstruktur (7) definierten Hohlorganabschnitten (17) Organanteile in dem Computertomographiedatensatz auf Basis der aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis bekannten Positionsinformation der Blutgefäßabschnitte (29, 30) der Endkanten (10a) zugeordnet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Organanteile aufgrund einer vorgegebenen Umgebung und/oder einer aufgrund von Positionsinformationen benachbarter Blutgefäßabschnitte (29, 30) ermittelten Umgebung und/oder aufgrund einer, insbesondere lokalen, Segmentierung des Hohlorgans (3) festgelegt werden und/oder wenigstens teilweise bei der Visualisierung, insbesondere zusätzlich zu Blutgefäßabschnitten (29, 30), hervorgehoben werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden einer Endkante (10a) zugeordneten Hohlorganabschnitt (17) aus den Computertomographiedaten des Organanteils ebenso eine Durchblutungsinformation ermittelt wird und diese Durchblutungsinformation in die Baumstruktur (7), insbesondere durch Fusion oder als Zusatzinformation (15) und/oder der jeweiligen Endkante (10a) zugeordnet, eingefügt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Baumstruktur (7) und/oder der Analyse der Durchblutungsinformation detektierte Kollateralen (31) und/oder Anastomosen aus der Baumstruktur (7) entfernt und mit ihren Anknüpfungspunkten als Zusatzinformation (15) zu der Baumstruktur (7) gespeichert werden, wobei die Zusatzinformationen bei der Ermittlung der Hämodynamikinformation (28) und/oder bei der Visualisierung berücksichtigt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Analyse der Durchblutungsinformationen für wenigstens eine Ordnung (11, 12, 13, 14), insbesondere die wenigstens eine höchste Ordnung (11, 12, 13, 14), ein erster Durchblutungsinformationsverlauf (20, 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f) über alle Blutgefäßabschnitte (29, 30) der Ordnung (11, 12, 13, 14) ermittelt und zur Ermittlung der Hämodynamikinformation (28), insbesondere statistisch, analysiert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ein Relevanzkriterium erfüllenden Abweichung einer Durchblutungsinformation von einer Mehrzahl der Durchblutungsinformationen des ersten Durchblutungsinformationsverlaufs (20, 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f) oder einem vorgegebenen, ordnungsspezifischen Vergleichswert in dem Blutgefäßabschnitt (29, 30) eine Hyperperfusion bei Abweichung nach oben und eine Hypoperfusion bei Abweichung nach unten ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens einen Teil der Pfade (18, 18a, 18b, 18c) von einer Wurzel (8) der Baumstruktur (7) zu einer Endkante (10a) ein zweiter Durchblutungsinformationsverlauf (23, 23a, 23b) über alle Blutgefäßabschnitte (29, 30) des Pfades (18, 18a, 18b, 18c) ermittelt und zur Ermittlung der Hämodynamikinformation (28), insbesondere hinsichtlich des Gradienten, analysiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse durch Vergleich von unterschiedlichen Pfaden (18, 18a, 18b, 18c) zugeordneten zweiten Durchblutungsinformationsverläufen (23, 23a, 23b), insbesondere statistischen Vergleich, und/oder durch Vergleiche mit wenigstens einem Referenzwert für wenigstens einen Gradienten zur Ermittlung einer Hyperperfusion und/oder einer Hypoperfusion erfolgt und/oder das bei einem in peripherer Richtung positiven Gradienten auf eine Kollaterale (31) und/oder eine Anastomose geschlossen wird.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere aus den zweiten Durchblutungsinformationsverläufen (23, 23a, 23b), wenigstens ein Hämodynamikparameter als Hämodynamikinformation (28) ermittelt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere unter Berücksichtigung eines aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis ableitbaren Gefäßdurchmessers und/oder des Einflusses von Kollateralen (31) und/oder Anastomosen, als Hämodynamikparameter ein Surrogatparameter für die Perfusion und/oder den Blutfluss und/oder die Blutflussreserve, insbesondere die FFR, ermittelt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens ein Paar von Pfaden (18, 18a, 18b, 18c) von einer Wurzel (8) der Baumstruktur (7) zu einer Endkante (10a) ein die gemeinsame Blutversorgung beschreibender Zusammenhangswert, insbesondere unter Berücksichtigung von Kollateralen (31) und Anastomosen, ermittelt wird, wobei der wenigstens eine Zusammenhangswert zur Zuordnung vergleichbarer Hämodynamikverhalten zu gemeinsamen Verhaltensbereichen verwendet wird.
  16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Visualisierung eine cinematische Gefäßdarstellung und/oder eine überlagerte Darstellung von Hämodynamikinformation (28) und/oder eine in Abhängigkeit von Hämodynamikinformation (28) erfolgende Hervorhebung von Hohlorganabschnitten (17) und/oder Blutgefäßabschnitten (29, 30) erfolgt und/oder als Darstellungsdatensatz eine curved MPR entlang wenigstens einer aus dem Blutgefäßsegmentierungsergebnis ermittelten Gefäßmittellinie ermittelt wird.
  17. Auswertungseinrichtung, insbesondere in einer oder als eine Computertomographieeinrichtung (32), aufweisend eine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildete Steuereinrichtung (37).
  18. Computerprogramm, welches die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 durchführt, wenn es auf einer Steuereinrichtung (37) einer Auswertungseinrichtung, insbesondere Computertomographieeinrichtung (32), ausgeführt wird.
  19. Elektronisch lesbarer Datenträger, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 18 gespeichert ist.
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