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HINTERGRUND
ZU DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft im Wesentlichen ganz allgemein die diagnostische
medizinische Bildgebung und Verfahren und Systeme, um kardiale Bilder
und EKG-Kurvenverläufe
zu speichern. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren und
Systeme zum Auswählen
von Bildern für
eine auf EKG-Kurvenverlaufscharakteristiken basierende Herzuntersuchung
und ermöglicht
dadurch eine effizientere Diagnose durch das ausgebildete Fachpersonal.
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Aus
der
US 6 228 028 B1 ist
ein bildgebendes Ultraschallverfahren zur Erzeugung von drei- oder
vierdimensionalen Bildern bekannt, bei dem gewonnenen Einzelbildern
Zeitstempel zugeordnet werden. Die Zeitstempel werden dazu genutzt,
eine Serie zweidimensionaler Bilder in einen vierdimensionalen Datensatz
zu verwandeln. Des weiteren wird ein EKG-Signal aufgenommen und
mit Zeitstempeln versehen, um eine Zuordnung zu den aufgenommenen
Ultraschallbildern zu ermöglichen.
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Die
WO 01/88825 A2 offenbart ein Patientenüberwachungssystem mit vielen
Eingabeeinrichtungen, die jeweils patien tenbezogene Daten aufnehmen
können.
Ein Zeitserver liefert dazu ein Zeitbasissignal zur Datensynchronisation.
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Ein
Koronarangiogramm (oder Arteriogramm) ist ein Röntgenbild der an der Oberfläche des
Herzens angeordneten Arterien (nämlich
der Koronararterien). Solche Bilder erleichtern es dem Arzt zu erkennen,
ob irgendwelche Arterien gewöhnlich aufgrund
von Fettablagerung verschlossen sind. Falls eine Arterie verschlossen
ist, kann für
den Patienten die Diagnose einer Koronararterienerkrankung ("CAD") gestellt werden.
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Ein
Koronarangiogramm wird häufig
gleichzeitig mit anderen mit einem Katheder durchzuführenden
Untersuchungen als ein Teil eines als Herzkatheterisierung bezeichneten
Verfahrens erstellt, das das Messen des Blutdruck, die Abnahme von
Blut für Untersuchungen,
ein Koronarangiogramm und ein linksseitiges Ventrikulogramm umfasst.
Um ein Angiogramm aufzunehmen, ist erforderlich, dass der Arzt einen
speziellen Farbstoff (Kontrastmittel) in die Koronararterien injiziert.
Dabei führt
der Arzt ein dünnes Röhrchen (Katheter)
durch ein Blutgefäß ein, gewöhnlich ist
dies die Femoralarterie (im Leisten-/Oberschenkelbereich) oder eine
Arm- oder Handgelenkarterie, und schiebt den Katheter den ganzen
Weg bis zum Herzen hin. Sobald dieser an Ort und Stelle gesetzt
ist, kann der Arzt das Kontrastmittel durch den Katheter hindurch
in die Koronararterien injizieren. Anschließend ist die Aufnahme eines
Röntgenbildes
möglich.
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Abhängig von
den sichtbaren Befunden in dem Angiogramm ist der Arzt in der Lage
Behandlungen zu empfehlen, bei spielsweise eine medikamentöser Therapie,
eine mit einem Katheder durchzuführende
Methode (z.B. Ballonangioplastie oder Koronar-Stenting (Gefäßstützung))
oder einen chirurgischen Eingriff (z.B. eine Bypassoperation). Ein
Koronarangiogramm (oder Arteriogramm) ist eine der zuverlässigsten
Untersuchungen zur Diagnose einer koronaren Herzerkrankung, und
es werden in jedem Jahr über
eine Million Koronarangiogramme erstellt. Das Angiogramm eignet
sich, um eine koronare Herzerkrankung genau zu lokalisieren und
deren Ernsthaftigkeit einzuschätzen.
Beispielsweise kann anhand eines Angiogramms ein Verschluss in einer Arterie
aufgedeckt werden, der auf Ablagerungen oder sonstigen Anomalien
in der Herzwand zurückzuführen ist.
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Die
oben beschriebene Kardialangiographie wird gewöhnlich in einer auch als Herzkatheterlabor bezeichneten
Station für
chirurgische Bildgebung durchgeführt.
Die Bilder werden mittels einer Röntgeneinrichtung für kardiovaskuläre Bildgebung
erfasst. Die gewonnenen Bilder werden auf einem Film gespeichert
und betrachtet oder in zunehmendem Maße in digitaler Form als DICOM-Bilder
(Digitale Bildgebung und Datenkommunikation) archiviert und gespeichert,
die sich mit elektronischen Mitteln betrachten lassen. Diese digitalen
Bilder lassen sich zur Einsicht und Analyse an einer ärztlichen
Arbeitsstation abrufen.
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Im
Laufe einer Katheterisierung wird der Patient außerdem mittels eines hämodynamischen Überwachungssystems
physiologisch überwacht. Das
hämodynamische Überwachungssystem
ist an einen Patient über
extern angelegte Elektroden angeschlos sen, über die von dem Herzen abgegebenen
elektrische Impulse überwacht
werden, und zeichnet die elektrische Aktivität des Herzens in Form einer
Kurve auf. Diese als Elektrokardiogramm (EKG) bezeichnete Aufzeichnung
wird mittels allgemein bekannter Software analysiert, die den Herzrhythmus
und elektrische Impulse erfasst, um dem Arzt eine Entdeckung von
Anomalien, Erkrankungen und Schädigungen
des Herzens zu ermöglichen.
Die die Kurvenverläufe
und Ergebnisse der Analyse umfassenden EKG-Daten werden gewöhnlich in
einer Rechnerdatenbank gespeichert.
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Eine
quantitative Bildanalyse bezieht sich auf Auswerteverfahren von
angiographischen Bildern. Gewöhnlich
sind diese Bilder dynamisch und müssen "gefilmt" werden, während das radiographisch undurchsichtige
Kontrastmittel injiziert wird, und werden für eine Diagnose in einem Bewegtbildformat
wiedergegeben. Eine quantitative Bildanalyse wird hauptsächlich manuell
durchgeführt.
Der Kardiologe wird normalerweise die angiographischen Bilder in
einem seriellen Durchlauf durchsuchen und diese vor- und zurückbewegen,
bis er ein Bild gefunden hat, das ihm geeignet erscheint, um zu
zeigen wonach er gesucht hat (z.B. die systolischen oder diastolischen
Bilder). Dies nimmt wertvolle Zeit in Anspruch, die für die Behandlung
des Patienten verloren ist.
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Sobald
das geeignete angiographische Bild ausgewählt ist, kann eine quantitative
Bildanalyse ausgeführt
werden. Eine hinlänglich
bekannte Analysetechnik ist die linksventrikuläre Analyse (Wandbewegung, Ejektionsfraktion
und Volumen). Eine linksventrikuläre Analyse wird wie folgt durchgeführt.
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Ein
Kontrastmittel wird gleichzeitig mit der Aktivierung des Bildgebungssystems
in die linke Herzkammer injiziert. Gewöhnlich werden die erhaltenen
Bilder in einem digitalen Format abgelegt und durch die Bildgebungsvorrichtung
zur Wiedergabe abgerufen. Der Anwender wählt den größten Frame (die Diastole) und
den kleinsten Frame (die Systole) und verwendet ein analytisches
Verfahren (Software), um die beiden Aufzeichnungen zu vergleichen. Das
Ergebnis ist eine Ejektionsfraktion oder ein Wert, der die Pumpleistung
des Herzens des Patienten wiedergibt und kann ein Berechnen des
tatsächlich mit
jedem Herzschlag gepumpten Volumens umfassen.
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Es
besteht Bedarf nach einem System, das ein automatisiertes Auswählen eines
oder mehrerer geeigneter Bildern für eine quantitative Bildanalyse vereinfacht.
Beispielsweise erfordert eine quantitative Koronaranalyse gewöhnlich ein
Auswählen
eines gespeicherten Frames von Bildgebungsdaten, die bei einem Patienten
zeitgleich mit einem vorgegebenen Ereignis in dem Herzzyklus des
Patienten erfasst wurden, wobei letzteres an einem Merkmal oder
einer Charakteristik eines gespeicherten EKG-Kurvenverlaufs des
Patienten abzulesen ist. Allerdings ist das Synchronisieren von
Bildgebungsdaten mit physiologischen Daten, die beide von einem
Speicher abgerufen werden, für
ein gegebene Untersuchung schwierig und zeitaufwendig. Genauer gesagt
bedeutet dies, dass die entsprechenden Zeitstempel auf den Bildgebungsdaten
und den physiologischen Daten synchronisiert werden müssen. Eine
automatisierte Technik des Auswählen
von Frames, die den Bedarf einer Zeitsynchronisation über ein
Netzwerk einbezieht, ist gewünscht.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft teilweise ein Verfahren zum Auswählen von
Bildern für
eine Koronaranalyse mittels Zeitstempeln, die dazu dienen, kardiovaskuläre Bilder
mit entsprechenden Daten einer physiologischen oder hämodynamischen Überwachung,
beispielsweise den Daten eines EKGs, zu korrelieren. Das Verfahren
verwendet Zeitstempel als auch die relativ zu einem zugestellten
Netzwerkzeitgebersynchronistationsprotokoll vorhandenen Abweichungen zum
Korrelieren von Bildern und Daten. Die Erfindung betrifft ferner
teilweise ein Koronaranalysesystem, das Bilder mit physiologischen
Daten korreliert, beispielsweise mittels Zeitstempeldaten sowie
Abweichungsdaten, die mittels des zugestellten Netzwerkzeitgebersynchronistationsprotokolls
abgeleitet werden.
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Ein
Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Synchronisieren von Frames
von Bildgebungsdaten mit physiologischen Daten mit den folgenden Schritten:
(a) während
einer Untersuchung, die ein Bildgebungssystems verwendet, werden
Frames von Bildgebungsdaten erfasst, die eine Bildfolge eines Patientenherzens
repräsentieren;
(b) automatisches Zeitstempeln jedes erfassten Frames mit entsprechenden
Zeitstempeln, die durch einen ersten Zeitgeber erzeugt werden; (c)
automatisches Ermitteln entsprechender Abweichungen des ersten Zeitgebers
gegenüber
einem Referenzzeitgeber für
jeden Zeitstempel, der den erfassten Frames zugeordnet ist; (d)
Speichern der erfassten Frames und der Zeitstempel sowie der den
erfassten Frames zugeordneten Abweichungen; (e) Erfassen von physiologischen Daten
des Patienten während
der Untersuchung mittels eines hämodynamischen Überwachungssystems;
(f) automatisches Zeitstempeln von Daten in den erfassten physiologischen
Daten, die ein oder mehrere vorgegebene kardiale Ereignisse repräsentieren,
mit entsprechenden Zeitstempeln, die durch einen zweiten Zeitgeber
erzeugt werden; (g) automatisches Ermitteln entsprechender Abweichungen
des zweiten Zeitgebers gegenüber
dem Referenzzeitgeber für
jeden Zeitstempel, der den physiologischen Daten zugeordnet ist;
und (h) Speichern der erfassten physiologischen Daten und der Zeitstempel
sowie der den erfassten physiologischen Daten zugeordneten Abweichungen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist ein kardiologisches Analysesystem
mit einer Anwenderschnittstelle, einem Displaymonitor und einem
Rechner, der programmiert ist, um die folgenden Schritte durchzuführen: Kompensieren
einer asynchronen Abweichung zwischen einem ersten Zeitgeber, der verwendet
wird, um eine Vielzahl von erfassten Frames von Bildgebungsdaten
mit Zeitstempeln zu versehen, und einem zweiten Zeitgeber, der verwendet wird,
um erfasste physiologische Daten, die vorgegebene kardiale Ereignisse
repräsentieren,
mit Zeitstempeln zu versehen; und basierend auf den Ergebnissen
des Kompensationsschritts, Auswählen
eines der Frames, der zu einem Zeitpunkt erfasst wurde, der im Wesentlichen
mit dem Zeitpunkt übereinstimmt,
in dem ein vorgegebenes kardiales Ereignis aufgetreten ist.
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Noch
ein Aspekt der Erfindung ist ein System, zu dem gehören: ein
Bildgebungssystem, das programmiert ist, um er fasste Frames von
Bildgebungsdaten basierend auf einer durch einen ersten lokalen
Zeitgeber gemessenen Zeit mit Zeitstempeln zu versehen; ein hämodynamisches Überwachungssystem,
das so programmiert ist, dass es erfasste physiologische Daten,
die vorgegebenen kardialen Ereignissen entsprechen, basierend auf
einer durch einen zweiten lokalen Zeitgeber gemessenen Zeit, mit
einem Zeitstempel versieht; und ein Rechner, der so programmiert
ist, dass er eine Referenzzeit an das Bildgebungssystem und an das
hämodynamische Überwachungssystem
gemäß einem
Netzwerkzeitgebersynchronistationsprotokoll überträgt. Das Bildgebungssystem und
das hämodynamische Überwachungssystem
sind ferner jeweils so programmiert, dass sie die folgenden Schritte
durchführen:
(a) Berechnen einer entsprechenden Verbindungsverzögerung;
(b) Berechnen einer entsprechenden lokalen Abweichung; und (c) Zuordnen
jeder der lokalen Abweichungen zu einem entsprechenden Zeitstempel.
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Noch
ein Aspekt der Erfindung ist ein System, zu dem gehören: ein
Bildgebungssystem, das programmiert ist, um erfasste Frames von
Bildgebungsdaten, basierend auf einer durch einen ersten lokalen
Zeitgeber gemessenen Zeit, mit Zeitstempeln zu versehen; ein hämodynamisches Überwachungssystem,
das so programmiert ist, dass es erfasste physiologische Daten,
die vorgegebenen kardialen Ereignissen entsprechen, basierend auf
einer durch einen zweiten lokalen Zeitgeber gemessenen Zeit, mit
einem Zeitstempel versieht; und ein Rechner, der so programmiert
ist, dass er eine Referenzzeit an das Bildgebungssystem und an das
hämodynamische Überwachungssystem
gemäß einem
Netzwerkzeitgebersynchronistationsprotokoll überträgt. Das Bildgebungssystem und
das hämodynamische Überwa chungssystem
sind ferner jeweils so programmiert, dass sie die folgenden Schritte
durchführen:
(a) Berechnen einer entsprechenden Verbindungsverzögerung;
(b) Berechnen einer entsprechenden lokalen Abweichung; und (c) Justieren
eines entsprechenden der ersten und zweiten lokalen Zeitgeber, so
dass dieser mit dem Referenzzeitgeber übereinstimmt. Die Zeitstempel
des Bildgebungssystems und des hämodynamischen Überwachungssystems
werden jeweils von dem justierten ersten und zweiten lokalen Zeitgeber
abgeleitet.
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Sonstige
Aspekte der Erfindung werden nachstehend offenbart.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Blockschaltbild, das ein Netzwerk zum Erleichtern einer Speicherung
und einer Einsichtnahme von Daten veranschaulicht, die in einem
Herzkatheterlabor einer Klinik oder einer sonstigen Gesundheitseinrichtung
erfasst wurden.
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2A und 2B bilden
in Verbindung betrachtet 2, die in einem Blockschaltbild
ein Herzkatheterlabor veranschaulicht, das gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einem asynchronen DICOM-Server vernetzt ist, der
einen NTP-Zeitsynchronisationsserver aufweist.
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3 zeigt
in einem Flussdiagramm das Erfassen von Daten mittels des in 2 dargestellten hämodynamischen Überwachungssystems.
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4 zeigt
in einem Flussdiagramm das Erfassen von Daten mittels des in 2 dargestellten Röntgenbildgebungssystems.
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Es
wird nun auf die Zeichnungen eingegangen, bei denen ähnliche
Elemente in verschiedenen Zeichnungen mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen sind.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 veranschaulicht
ein lokales Netzwerk (LAN) 18 das eine Kommunikation zwischen
einem Herzkatheterlabor 12 (vielmehr mit den in dem Labor befindlichen
Systemen), einer der Einsichtnahme oder dem Überblick dienenden Arbeitsstation 14 und einem
DICOM-Server 16 vereinfacht. Beispielsweise können durch
eine Bildgebungsvorrichtung in dem Herzkatheterlabor 12 erfasste
und als DICOM-Objekte formatierte angiographische Röntgenbilder
in einer (nicht gezeigten) Datenbank gespeichert werden, auf die über den
DICOM-Server 16 zugegriffen werden kann. Dementsprechend
kann ein Arzt an der Arbeitsstation 14 derartige gespeicherten
Bilder von dem DICOM-Server 16 abrufen und diese auf dem Monitor
der Arbeitsstation betrachten. Der Rechner an der Arbeitsstation
kann programmiert sein, um dem Arzt die Durchführung einer quantitativen Bildanalyse
an den abgerufenen Bildern zu ermöglichen. Allerdings wie in
dem Abschnitt Hintergrund zu der Erfindung beschrieben, erfordern
gewisse Analysen, z.B. eine linksventrikuläre Analyse, dass die Bilder, die
speziellen kardialen Ereignissen (beispielsweise der Diastole und
Systole) entsprechen in der richtigen Weise durch den Arzt ausgewählt werden.
Der Arzt wird normalerweise die serielle Folge von Bildern einer
speziellen Untersuchung durchsuchen und vorwärts und rückwärts blättern, bis ihm einem wiedergegebenen
Bild als geeignet erscheint, dem gewünschten kardialen Ereignis
zu entsprechen.
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2A und 2B zeigen
in Blockdiagrammen ein vernetztes System gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Er findung. Diese Zeichnungen sind in Verbindung
als eine 2 zu betrachten. In 2A repräsentiert
der durch die rechteckige Begrenzung definierte Bereich ein Herzkatheterlabor 12.
Der angrenzende Bereich, der durch das sechsseitige Polygon definiert
ist (das entsteht, wenn 2A und 2B zusammengefügt werden)
repräsentiert
einen Bedienungsraum 20. Ein asynchroner DICOM-Server 38,
der mit NTP-Zeitsynchronisationsserversoftware 51 und
(nicht gezeigter) Datenbankverwaltungssoftware programmiert ist,
ist außerhalb
des Herzkatheterlabors 12 und außerhalb des Bedienungsraums
angeordnet gezeigt, kann sich jedoch innerhalb eines der Räume befinden.
Der DICOM-Server 38 verwaltet eine nicht gezeigte Datenbank,
die, wie im Einzelnen weiter unten erläutert, als DICOM-Objekte gespeicherte
Bildgebungs- und physiologische Daten enthält.
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Innerhalb
des Herzkatheterlabors 12 kann an einem auf einer speziellen
Untersuchungsliege 28 positionierten Patienten 26 eine
Herzkatheterisierung durchgeführt
werden. Das Verfahren umfasst das Setzen eines Katheters (Hohlröhre) in
das Herz des Patienten, um den anatomischen Aufbau und die Funktion
des Herzens sowie der umgebenden Herzblutgefäße zu untersuchen. Nach Verabreichung
einer örtlichen
Betäubung,
wird ein Katheter in ein Blutgefäß der Leiste,
des Arms oder des Halses eingeführt.
Der Katheter wird durch die Blutgefäße zum Herzen vorangetrieben.
Am Herzen angekommen lässt
sich der Katheter an vielfältige
Positionen innerhalb des Herzen manövrieren. Durch Anbringen eines
Druckmesswandlers an dem Katheter können die Druckwerte innerhalb
verschiedener Kammern gemessen werden. Außerdem können an unterschiedlichen Stellen
Blutproben entnommen werden. Darüber
hinaus wird durch den Katheter hindurch Kontrastmittel injiziert,
während
mittels eines Röntgenbildwandlers 30 rasch
hintereinander eine Reihe von Röntgenbildern
aufgezeichnet werden. Der Röntgenbildwandler 30 wird
durch eine Fachkraft bedient, die sich in einer Röntgenbedienstation 52 befindet.
Die Röntgenbilder
können
in einem Videoformat auf Live-Videomonitoren 32 und 46 betrachtet werden,
die in dem Herzkatheterlabor 12 bzw. dem Bedienungsraum 20 angeordnet
sind. Ein derartiges Video zeigt das Blut, wie es durch die Herzkammern oder
durch die mit dem Herzen verbundenen Blutgefäße strömt. Dieses Verfahren ist als
Angiographie bekannt. Ein Angiogramm erleichtert die Erstellung einer
Blutwegekarte der Blutgefäße. Das
kontrastverstärkte
Blutwegebild wird auf Blutwegemonitoren 34 und 48 abgebildet,
die in dem Herzkatheterlabor 12 bzw. dem Bedienungsraum 20 angeordnet
sind, und erleichtert das Führen
des Katheters.
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Jeder
Frame von durch den Röntgenbildwandler 30 erfassten
Bildgebungsdaten wird mit einem lokalen Zeitstempel gemäß einem
ersten lokalen Zeitgeber versehen, der in dem Röntgenbildwandler 30 angeordnet
oder mit diesem verbunden ist. Jeder Frame wird später in ein
DICOM-Objekt eingebunden, wobei der zugeordnete Zeitstempel für den betreffenden
Frame in dem DICOM-Objekt in einem vorgegebene Feld eines Kennsatzes
abgelegt wird. Das DICOM-Objekt kann anschließend über ein DICOM-Bildnetzwerk 20 zu
dem (in 2B gezeigten) DICOM-Server 38 hochgeladen
werden. Der DICOM-Server 38 ist mit Datenbankverwaltungssoftware
programmiert, die dazu dient, eine (nicht gezeigte) DICOM-Bilddatenbank
zu verwalten. Diese Datenbank kann sich auf dem DICOM-Server 38 oder
auf einem gesonderten Rechner befinden, der mit dem DICOM-Server 38 verbunden
ist. Die von dem Röntgenbildwandler 30 stammenden
DICOM-Objekte werden in der Datenbank gespeichert.
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In
dem Herzkatheterlabor 12 ist außerdem ein hämodynamisches Überwachungssystem
untergebracht, beispielsweise das System MacLab-7000, das von GE-Medical-Systems
hergestellt und vertrieben wird. Dieses System wird durch eine Fachkraft bedient,
die an einer in dem Bedienungsraum 20 angeordneten hämodynamischen Überwachungsstation 50 sitzt.
Während
der Katheterisierungsvorgänge wird
der Patient physiologisch überwacht.
Das hämodynamische Überwachungssystem 40 zeichnet
physiologische Daten auf, darunter EKG-Kurvenverläufe, die
von an dem Patienten angelegten Elektroden erfasst werden. Die durch
das hämodynamische Überwachungssystem
erfassten Daten werden auf hämodynamischen
Monitoren 42 und 44 wiedergegeben, die in dem
Herzkatheterlabor 12 bzw. dem Bedienungsraum 20 angeordnet
sind. Das hämodynamische Überwachungssystem 40 ist
ferner programmiert, um eine EKG-Analyse durchzuführen, die Signale
erzeugt, d. h. Zeiger, die kennzeichnend für Merkmale des EKG-Kurvenverlaufs
sind, beispielsweise die exakten diastolischen und systolischen Herzzustände. Das
hämodynamische Überwachungssystem
kann ferner automatisch EKGs mit 12 abgenommenen Werten,
eine ständige
ST-Segmentanalyse, eine Atmungsfrequenz, ein Thermodilutionsherzminutenvolumen,
einen SpO2-Pegel, einen nicht invasiven
Blutdruckwert und bis zu vier invasive Druckwerte erfassen und auf
einem Display anzeigen.
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Außerdem führt das
hämodynamische Überwachungssystem 40 ein "Katheterisierungsereignisprotokoll", in dem die vielfältigen durchgeführten Vorgänge aufgezeichnet
werden. Die hämodynamische Fachkraft überprüft sämtliche
Informationen in dem Katheterisierungsereignisprotokoll. Die Fachkraft
hat die Hände
frei und sieht/hört
sämtliche
in dem Herzkatheterlabor stattfindende Vorgänge hinter verbleitem Glas.
Die Fachkraft kennt die abgebildete Projektion und den für eine Aufzeichnung
ausgewählten
arteriellen Zweig. Diese Information kann in das Ereignisprotokoll
vor der Injektion des Kontrastmittels eingegeben werden.
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Die
oben erwähnten
Zeiger, die charakteristische Merkmale der erfassten EKG-Kurvenverläufe kennzeichnen
und allgemein bekannten kardialen Ereignissen entsprechen, (beispielsweise
der Diastole und der Systole), werden durch das hämodynamische Überwachungssystem 40 mit
einem Zeitstempel versehen. Diese Zeiger erhalten diesen lokalen Zeitstempel
gemäß einem
zweiten lokalen Zeitgeber, der in dem hämodynamischen Überwachungssystem 40 angeordnet
oder mit diesem verbunden ist. Die mit einem Zeitstempel versehenen
EKG-Kurvenverläufe werden
später
in DICOM-Objekte eingebunden, wobei die zugeordneten Zeitstempel
in jedem DICOM-Objekt in einem Kennsatz in vorgegebene Felder abgelegt
werden. Diese DICOM-Objekte werden über ein DICOM-Kurvenverlaufsnetzwerk 22 in
den DICOM-Server 38 hochgeladen.
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Üblicherweise
wird eine quantitative Bildgebungsanalyse an den erfassten Röntgenbildern durchgeführt. Die
Softwaremodule für
eine quantitative Analyse können
sich an der Rönt genüberwachungsstation 52,
an der hämodynamischen Überwachungsstation 50 oder
an jeder der ärztlichen
Einsichtnahme dienenden Arbeitsstation (beispielsweise an der in 1 dargestellten
Station 14) befinden, solange ein Austausch von Daten mit
dem DICOM-Server 38 möglich
ist, wobei die erfassten Daten für
sämtliche
Untersuchungen gespeichert werden. Eine derartige quantitative Analyse
erfordert das Auswählen
von Bildern, die im Wesentlichen synchron mit gewissen interessierenden
kardialen Ereignisse erfasst wurden. Das Ziel ist dieses Verfahren des
Auswählens
von Frames zu automatisieren. Um den Frame von Bildgebungsdaten
auszuwählen,
der synchron mit einem speziellen kardialen Ereignis stattfand,
wäre es
möglich
den mit einem Zeitstempel versehenen Zeiger zu beobachten, der dem
speziellen kardialen Ereignis entspricht, und anschließend den
Frame von Bildgebungsdaten zu suchen, der einen Zeitstempel aufweist,
der dem Zeitpunkt am nächsten
kommt. Allerdings berücksichtigt
dieses Verfahren nicht den Umstand, dass der jeweilige lokale Zeitgeber
der beiden Datenerfassungssysteme, nämlich des Röntgenbildwandlers 30 und
des hämodynamischen Überwachungssystems 40,
möglicherweise
nicht synchronisiert sind, d. h. die entsprechenden Zeitstempel
der beiden Zeitgeber unterscheiden sich um eine Differenz, die hier
als eine "Abweichung" bezeichnet wird.
Darüber
hinaus kann sich der Wert der Abweichung zwischen den beiden lokalen
Zeitgebern mit der Zeit ändern.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung kompensiert nicht synchron laufende lokale Zeitgeber durch
Vorsehen eines in dem DICOM-Server 38 untergebrachten NTP-Zeitsynchronisationsserversoftwaremoduls 51 und
ferner durch Ausstatten der beiden Datenerfassungssysteme 30 und 40 mit
entsprechenden NTP-Zeitsynchronisationsclientsoftwaremodulen. Jedes
NTP-Zeitsynchronisationsclientsoftwaremodul tauscht gemäß einem
Netzwerkzeitprotokoll Daten mit dem NTP-Zeitsynchronisationsserversoftwaremodul 51 aus,
um die jeweiligen lokalen Zeitgeber der Datenerfassungssysteme 30 und 40 unabhängig voneinander
mit einem dem Modul 51 zugeordneten Referenzzeitgeber zu
synchronisieren. Jedes NTP-Zeitsynchronisationsclientsoftwaremodul initiiert
einen Zeitabfragedatenaustausch mit dem NTP-Zeitsynchronisationsserversoftwaremodul 51. Auf
diesen Austausch hin ist der Client in der Lage die Verbindungsverzögerung,
dessen lokale Abweichung, zu berechnen und seinen lokalen Zeitgeber zu
justieren, um ihn mit dem Referenzzeitgeber an dem Rechner (d. h.
dem DICOM-Server 38) abzugleichen, in dem sich der Serversoftwaremodul 51 befindet.
Sobald der lokale Zeitgeber mit dem Referenzzeitgeber synchronisiert
ist, aktualisiert der Client periodisch, beispielsweise einmal pro
Minute, seinen lokalen Zeitgeber.
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In Übereinstimmung
mit diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung können
Frames von Bildgebungsdaten, die durch den Röntgenbildwandler 30 erfasst
wurden mit Merkmalen in den Daten synchronisiert werden, die durch
das hämodynamische Überwachungssystem
erfasst wurden, die interessierende physiologische vorgegebene kardiale
Ereignisse repräsentieren.
Das Verfahren läuft
wie folgt ab.
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Frames
von Bildgebungsdaten, die eine Folge von Bildern des Herzens eines
Patienten während einer
Untersuchung reprä sentieren,
werden mittels des Bildwandlers 30 erfasst. Der Bildwandler 30 ist programmiert,
um jeden erfassten Frame automatisch mit einem entsprechenden Zeitstempel
zu versehen, der durch den lokalen Zeitgeber generiert wird, der
die Uhrzeit dem Bildgebungssystem vorgibt. Der Bildwandler 30 ist
ferner programmiert, um jeweilige Abweichungen seines lokalen Zeitgebers
gegenüber
dem Referenzzeitgeber für
jeden Zeitstempel, der den erfassten Frames von Bildgebungsdaten
zugeordnet ist, automatisch zu ermitteln. Die erfassten Frames und
die Zeitstempel und die den erfassten Frames zugeordneten lokalen
Abweichungen werden über
das DICOM-Bild-Netzwerk 24 in den DICOM-Server 38 hochgeladen.
Diese Daten werden im Format von DICOM-Objekten übertragen, wobei jedes DICOM-Objekt einen entsprechenden
Frame von Bildgebungsdaten einbindet und einen Kennsatz aufweist,
der entsprechende Felder für
einen Zeitstempel und eine dem Frame zugeordnete Abweichung aufweist.
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Während derselben
Untersuchung werden mittels des hämodynamischen Überwachungssystems 40 physiologische
Daten des Patienten erfasst. Das hämodynamische Überwachungssystem
ist programmiert, um Daten in den erfassten physiologischen Daten,
die ein oder mehrere vorgegebene kardiale Ereignisse repräsentieren,
automatisch mit entsprechenden Zeitstempeln zu versehen, die durch den
lokalen Zeitgeber erzeugt werden, der die Uhrzeit in dem hämodynamischen Überwachungssystem
vorgibt. Das hämodynamische Überwachungssystem
ist ferner programmiert, um jeweilige Abweichungen seines lokalen
Zeitgebers gegenüber
dem Referenzzeitgeber für
jeden Zeitstempel, der den physiologischen Daten zugeordnet ist,
automatisch zu ermitteln. Die erfassten physiologischen Daten und
der Zeitstempel sowie die lokale Abweichungen, die den erfassten
physiologischen Daten zugeordnet sind, werden über das DICOM-Kurvenverlauf-Netzwerk 22 in
den DICOM-Server 38 hochgeladen. Diese Daten werden im
Format von DICOM-Objekten übertragen,
wobei jedes DICOM-Objekt entsprechende physiologische Daten einbindet
und einen Kennsatz aufweist, der entsprechende Felder für einen
Zeitstempel und eine den physiologischen Daten zugeordnete Abweichung
aufweist.
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Wie
zuvor beschrieben, ist der DICOM-Server 38 mit einem Datenbankverwaltungssoftwaremodul
programmiert, mittels dessen der DICOM-Server 38 die Bildgebungs-
und physiologischen DICOM-Objekte in einer (in 2B nicht
gezeigten) Datenbank speichert. Diese Datenbankverwaltungssoftware
ermöglicht
es dem DICOM-Server 38 ferner, auf ein Abrufen von Dateien
durch entfernt angeordnete Arbeitsstationen zu reagieren. Insbesondere kann
der DICOM-Server 38 den Satz von DICOM-Dateien zu Untersuchungszwecken
an eine ärztliche
Einsichtnahmestation senden, wo eine quantitative Bildgebungsanalyse
durchgeführt
werden kann. Das quantitative Analysesoftwaremodul kann beispielsweise
an der Röntgenüberwachungsstation 52 (siehe 2A),
an der hämodynamischen Überwachungsstation 50 (siehe 2B)
oder an der ärztlichen
Einsichtnahmestation 14 (siehe 1) untergebracht
sein. Das quantitative Analysesoftwaremodul wird dann den Zeitstempel
und lokale Abweichungen in den DICOM-Objekten für eine Untersuchung über die
DICOM-Kennsätze interpretieren
und die Bilder mit den physiologischen Daten (beispielsweise, EKG-Kurvenverläufen) vereinen,
um ein automatisches Auswählen
von Bildern zu ermöglichen.
In einem Ausführungsbeispiel
des quantitativen Analysesoftwaremoduls werden, wenn der Arzt die
Bilder wiedergibt, sämtliche
diastolischen Frames und die dazu passenden systolischen Frames
auf einem Display wiedergegeben. Diese abgebildeten Frames lassen
sich beispielsweise für
eine linksventrikuläre Analyse
auswählen.
Individuelle Frames für
die Bewertung einer Engstelle (Stenose) würden in dem DICOM-Kennsatz
hinsichtlich ihrer Kontraktionsfähigkeit
identifiziert. Die quantitative Analysesoftware würde es der ärztliche
Fachkraft ermöglichen
einen individuellen Frame für
eine quantitative Koronaranalyse (QCA) auszuwählen, und zwar mittels eines
Indikators, während
der Auswahl eines QCA-Werkzeugs anzeigt, ob ein Maximum vorliegt
oder nicht. Der Arzt könnte
anschließend
frameweise vorwärts oder
rückwärts blättern bis
er sowohl die von ihm gewünschte
Position als auch Kontraktionsfähigkeit
erreicht.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung bildet die Einsichtnahmestation ein kardiologisches
Analysesystem, zu dem gehören:
eine Anwenderschnittstelle, ein Displaymonitor und ein Rechner,
der programmiert ist, um eine Synchronabweichung zwischen den lokalen
Zeitgebern des Bildwandlers 30 und des hämodynamischen Überwachungssystems 40 zu
kompensieren. Die asynchrone Abweichung wird kompensiert indem die
zugeordneten lokalen Abweichungen berücksichtigt werden, wenn Zeitstempel
von Frames von Bildgebungsdaten mit Zeitstempeln von physiologischen
Daten verglichen werden, die interessierenden kardialen Ereignissen
entsprechen. Mit anderen Worten, die Zeitstempel sind um den Betrag
einer Abweichung zu korrigieren, bevor sie verglichen werden, um
die gegenüber
dem Referenzzeitgeber wahre Zeit der Datenerfassung zu erhalten.
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Hierdurch
ist es dem quantitativen Bildgebungsanalysesoftwaremodul möglich, automatisch einen
Frame auszuwählen,
der im Wesentlichen synchron mit dem Auftreten eines vorgegebenen
kardialen Ereignisses erfasst wurde, das in den physiologischen
Daten für
die betreffende Untersuchung aufgezeichnet wurde. Eine quantitative
Koronaranalyse wird anschließend
zumindest teilweise basierend auf dem ausgewählten Frame von Bildgebungsdaten ausgeführt. Im
Falle einer linksventrikulären
Analyse werden beispielsweise zwei Frames, die der Diastole und
der Systole eines speziellen Herzzyklus entsprechen, ausgewählt und
anschließend
analysiert.
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Gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der Erfindung können
der lokale Zeitgeber an dem Bildwandler und das hämodynamische Überwachungssystem
mittels des NTP-Zeitsynchronisationsprotokolls
in Echtzeit korrigiert werden, um mit dem Referenzzeitgeber synchron
zu laufen. In diesem Ausführungsbeispiel
repräsentiert
der Zeitstempel die korrigierte, d. h. synchronisierte Zeit. Der Kennsatz
jedes DICOM-Objekts
wird daher ein Feld aufweisen, das den berichtigten Zeitstempel
enthält, benötigt jedoch
dann kein Feld für
die für
eine Korrektur des lokalen Zeitgebers verwendete lokale Abweichung.
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Die
Erfindung ist nicht auf eine Verwendung von NTP beschränkt. Zu
sonstigen verwendbaren zugestellten Netzwerkzeitprotokollen zählen beispielsweise
das Simple Network Time Protocol ("SNTP"), das
Experimental Network Time Protocol ("XNTP"), das
Secure Network Time Protocol ("STIME"), und das Real-Time
Transport Protocol ("RTP").
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3 zeigt
in einem Flussdiagramm die unterschiedlichen Schritte des in dem
Herzkatheterlabor durchgeführten
physiologischen Überwachungsverfahrens.
Die Elektroden, die an dem mit dem Verfahren behandelten Patienten
angelegt sind, greifen elektrische Pulse ab, die zum Herzen des
Patienten fließen
bzw. von diesem stammen (Schritt 54). Die Kurvenverläufe werden
im Arbeitsspeicher des Rechners gespeichert (Schritt 60).
Das hämodynamische Überwachungssystem
ist programmiert, um automatisch eine EKG-Analyse des Kurvenverlaufs durchzuführen (Schritt 58),
deren Ergebnisse ebenfalls in dem Arbeitsspeicher des Rechners gespeichert
werden. Als Teil der Analyse werden Zeiger auf vielfältige charakteristische
Merkmale der erfassten Kurvenverläufe automatisch mit Zeitstempeln
versehen. Optional kann eine quantitative Analyse (QVA-Volumenmessung 66 oder
QCA-Größemessung 68)
an der hämodynamischen Überwachungsstation
durchgeführt
werden. Die QCA- und QVA-Softwaremodule sind nicht unbedingt Teil
des hämodynamischen Überwachungssystems,
können sich
jedoch auf einem PC befinden, der mit den letzteren verbunden ist.
Wie zuvor beschrieben gibt die hämodynamische
Fachkraft im Laufe des Verfahrens Identifizierungcodes ein und aktiviert
Zeitstempel für die
vielfältigen
durchzuführenden
Vorgänge
(Schritt 62). Diese Verfahren werden in einem als "Katheterisierungsereignisprotokoll" bezeichneten Verfahrensprotokoll 64 festgehalten.
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4 zeigt
in einem Flussdiagramm vielfältige
Schritte des in dem Herzkatheterlabor durchgeführten Bildgebungsverfahrens.
Die Röntgenbilder werden
gewöhnlich
mit einer Frame rate von 8 bis 60 Frames pro Sekunde erfasst (Schritt 72).
Die erfassten Bilder werden als Live-Video (Schritt 74)
auf dem Live-Videomonitor (32 in 2A) wiedergegeben. Ein
kontrastverstärktes
Blutwegebild wird auf dem Blutwegemonitor (34 in 2A)
abgebildet (Schritt 76). Das Blutwegebild dient dem Arzt
als Hilfsmittel, während
er den Katheter durch die Blutgefäße des Patienten führt und
lässt sich
außerdem
zum Durchführen
einer quantitativen Bildanalyse (beispielsweise QCA oder QVA) verwenden
(Schritt 78). Die Bilder werden mit einem Zeitstempel versehen
und in einem Bildarchiv 80 zusammen mit den Ergebnissen
jeder quantitativen Bildanalyse gespeichert. Das Bildarchiv umfasst
die Datenbank, die durch den zuvor beschriebenen DICOM-Server (38 in 2B)
verwaltet wird. Der DICOM-Server lädt ferner die DICOM-Daten beispielsweise über ein
TCP/IP-Netzwerk von dem Bildarchiv 80 in eine anfordernde
Arbeitsstation herunter (Schritt 82). Die Bilder können dann,
wie zuvor beschrieben, einer quantitativen Bildanalyse unterworfen
werden.
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Es
werden Verfahren zum Auswählen
von Bildern für
eine Koronaranalyse geschaffen, indem Zeitstempel verwendet werden,
um kardiovaskuläre Bilder
mit entsprechenden physiologischen oder hämodynamischen Überwachungsdaten,
beispielsweise aus einem EKG, zu korrelieren. Das Verfahren verwendet
Zeitstempel, die von einem zugestellten Netzwerkzeitgebersynchronisationsprotokoll
stammen, um Bilder mit Daten zu korrelieren. Ein Koronaranalysesystem
wird eingesetzt, um Bilder mit physiologischen Daten zu korrelieren,
indem Zeitstempeldaten sowie Abweichungsdaten verwendet werden, die
unter Verwendung des zugestellten Netzwerkzeitgebersynchronisationsprotokolls
erstellt werden.