DE10357274A1

DE10357274A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung des kardialen Zyklusses

Info

Publication number: DE10357274A1
Application number: DE10357274A
Authority: DE
Inventors: Maria-Magdalena Nay; Christophe Blondel; Laurence Gavit; Regis Vaillant
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2004-06-24
Also published as: JP2004188196A; US20050002549A1; US7295692B2; FR2848093A1; FR2848093B1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung kardialer Bewegungen, wobei das Verfahren an einer röntgenologischen Vorrichtung (1) bei der Aufnahme einer Serie aufeinander folgender Bilder (I¶n¶) der Herzregion eines Patienten durchzuführen ist, und wobei eine Analyse wenigstens einiger der so gewonnenen Bilder durchgeführt wird, um eine Herzbewegung zu identifizieren und wobei, ausgehend von dieser Bewegung, eine Bestimmung des kardialen Zyklus durchgeführt wird.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der FR 02 15443 , eingereicht am 6. Dezember 2002, deren gesamter Inhalt durch den vorliegenden Querverweis hier einbezogen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung einer kardialen Bewegung oder eines kardialen Zyklusses eines Patienten. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere die Erfassung des kardialen Zyklusses, ausgehend von einem Angiogramm von Koronargefäßen. Die Identifikation der kardialen Bewegung aus Bildern der Koronararterien, die unter Verwendung eines radiographischen Geräts während der willkürlichen Injektion eines Kontrastmittels in diese Koronararterien akquiriert worden sind, kann bei einer Anzahl von Algorithmen zweckmäßig sein:
Die Berechnung des myokardialen Perfusionsindexes basierend auf der Analyse der Variation der Dichte in einer Folge von Bildern über unterschiedliche kardiale Zyklen hinweg.
Die Erzeugung einer festen Sequenz, mit anderen Worten, einer Sequenz ohne oder mit sehr geringen Verlagerun gen der Koronararterien zwischen unterschiedlichen Bildern, die die Sequenz ausmachen.
Synchronisation zweier multimodaler Sequenzen für den gleichen Patienten, beispielsweise einer Sequenz, die im Durchleuchtungsverfahren akquiriert worden ist und einer anderen Sequenz, die mit einer konventionellen Aufzeichnungsmethode aufgezeichnet worden ist, wobei die beiden Sequenzen möglicherweise miteinander kombiniert werden.
Erzeugung einer dreidimensionalen Bildrekonstruktion durch Anwendung bekannter Rekonstruktionsalgorithmen aus einer Serie von Bildern, die so ausgewählt sind, dass sie den gleichen Moment in dem kardialen Zyklus illustrieren.
Bei diesen Algorithmen gibt es Schwierigkeiten. Eine erste Schwierigkeit liegt darin, dass das Elektrokardiogramm-Signal (ECG) erforderlich ist, um den jeweiligen Zeitpunkt in dem kardialen Zyklus zu identifizieren, der jedem akquirierten Bild in der Sequenz zugeordnet ist. Jedoch ist dieses Signal nicht immer direkt zusammen mit dem Bild verfügbar. Außerdem ist das ECG-Signal ein elektrisches Signal, das die Stimulation des Herzmuskels, aber nicht die tatsächliche mechanische Bewegung dieses Muskels beschreibt. Jedoch ist es bei der bekannten Anwendung des Algorithmuses erforderlich, die Position der injizierten Koronararterien, d.h. mit anderen Worten, das mechanische Verhalten des Herzens zu kennen.
Eine zweite Schwierigkeit liegt darin, dass der Patient während der Bildaufnahme atmen könnte oder dass die Bilder zweier unterschiedlicher kardialer Zyklen etwas unterschiedlich sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung schafft ein Verfahren zur Erfassung der kardialen Bewegung und ist in der Lage, die oben genannten Schwierigkeiten zu überwinden. Eine Ausführungsform der Erfindung liegt in einem Verfahren zur Erfassung der kardialen Bewegung, das so gestaltet ist, dass es in einer Röntgenapparatur der Bauart implementiert werden kann, die eine Einrichtung, die eine Strahlungsquelle bildet, eine Einrichtung zur Aufzeichnung, die der Quelle gegenüber liegend angeordnet ist, sowie eine Lagerungseinrichtung aufweist, die zwischen der Quelle und der Aufzeichnungseinrichtung angeordnet ist und auf der ein Patient angeordnet ist; von dem ein Bild der Herzregion anzufertigen ist. Das Verfahren kann automatisch ablaufen und durch ein geeignetes Computerprogramm implementiert werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet:

a) Akquisition einer Serie aufeinander folgender Bilder I_neines Bereichs eines Herzens,
b) Analyse wenigstens einiger der so aufgenommenen Bilder, um eine Herzbewegung zu identifizieren und
c) Bestimmung des kardialen Zyklusses aus dieser Bewegung.

Somit kann eine Ausführungsform des Verfahrens dazu verwendet werden, die tatsächliche mechanische Bewegung des Herzens während seines Zyklusses aus einer Serie von Bildern zu bestimmen, die durch einen röntgenologischen Apparat akquiriert worden sind, ohne das elektrokardiographische Signal zu benötigen, so dass unterschiedliche Bilder mit dem Elektrokardiogramm synchronisiert werden können. Außerdem kann während der Berechnung der gesamten Verlagerungen zwischen aufeinander folgenden Bildern in der Bilderserie eine Ausführungsform des Verfahrens kleinere Unterschiede bewerten, die zwischen zwei kardialen Zyklen auftreten können, die in der Bilderserie vorhanden sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein röntgenologischer Apparat der Bauart mit einer Einrichtung, die eine Strahlungsquelle bildet, einer Aufzeichnungseinrichtung, die der Quelle zugewandt ist und einer Lagerungseinrichtung, die zwischen der Quelle und der Aufzeichnungseinrichtung angeordnet ist und auf der ein Patient platziert ist, von dessen Herzbereich ein Bild aufzunehmen ist, wobei die röntgenologische Einrichtung eine Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Eigenschaften und Vorzüge werden aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung und den Zeichnungen besser verständlich, in denen:
1 eine diagrammartige Darstellung einer röntgenologischen Einrichtung ist, die das Verfahren verwirklichen kann,
2 ein Prinzipdiagramm des Verfahrens ist,
3 während des Verfahrens akquirierte, aufein ander folgende Bilder veranschaulicht,
4 die Transformation der Bilder in 3 in segmentierte Bilder veranschaulicht,
5 ein Diagramm ist, das die Schwächungskoeffizienten repräsentiert, die unter Verwendung des Verfahrens für die Bilder nach 4 berechnet worden sind und
6 ein Diagramm ist, das den durch das Verfahren erhaltenen kardialen Zyklus veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es wird auf 1 verwiesen, in der eine röntgenologische Vorrichtung 1 veranschaulicht ist, die eine Einrichtung zwei zum Aufnehmen oder Aufzeichnen von Bildern sowie eine Einrichtung 3 aufweist, die eine Strahlungsquelle, wie beispielsweise eine Röntgenstrahlungsquelle, bildet. Die Einrichtung 2 zur Aufzeichnung von Bildern kann Röntgenaufzeichnungsplatten in Form eines Flächensensors oder einen einer Kamera zugeordneten Fotoverstärker aufweisen. Die Strahlungsquelle 3 und das Bildaufzeichnungsmittel 2 sind jeweils an einem Ende eines Trägerarms 7 befestigt, der als Positioniereinrichtung dient und in diesem Fall die Form eines Halbkreises hat. Der halbkreisförmige Arm 7 ist verschiebbar an einem zweiten Arm 8 gehalten. Der zweite Arm 8 ist drehbar an einer Basis 9 der röntgenologischen Vorrichtung 1 gehalten. Die Basis 9 ist gemäß Pfeil 12 in Bezug auf den Boden drehbar gelagert.
Der Arm 8 ist im Wesentlichen in der Lage, Drehbewegungen 6 um seine eigene Achse herum auszuführen. Der halbkreisförmige Arm 7 ist in der Lage in Bezug auf den Arm 8 verschoben zu werden, so dass der halbkreisförmige Arm 7 in Bezug auf das Zentrum des Halbkreises, der den Arm 7 bildet, eine Drehbewegung 5 ausführt.
In Gebrauch ist der Körper des Patienten 100 zwischen der Strahlungsquelle 3 und dem Bildaufzeichnungsmittel 2 an einer (nicht veranschaulichten) Lagerungseinrichtung platziert, so dass das Herz 4 des Patienten 100 innerhalb des Bereichs 10 der Vorrichtung liegt.
Es wird auf 2 verwiesen, in der der Patient 100 auf der Lagerungseinrichtung der röntgenologischen Vorrichtung 1 liegt, während die Strahlungsquelle 3 und die Aufzeichnungseinrichtung 2 eine Drehbewegung 5 und dem Patienten herum ausführen. In diesem Fall liegt die kranio-kaudale Achse des Patienten 100 ungefähr parallel zu der Drehachse 5 der Bewegung. Anatomisch gesehen, machen während des kardialen Zyklusses zwei Ebenen des Herzens, die rechtwinklig zu seiner kranio-kaudalen Achse orientiert sind, eine relative Translationsbewegung entlang dieser kranio-kaudalen Achse, die einer Drehbewegung um dieser kranio-kaudalen Achse zugeordnet ist. Folglich wird, wenn der Patient 100 in der röntgenologischen Vorrichtung 1 platziert ist, jede Ebene P_t des Herzens, die rechtwinklig zu der kranio-kaudalen Achse des Herzens orientiert ist, entlang einer Linie L_t auf die Aufzeichnungseinrichtung projiziert, wenn diese Einrichtung ein Bild S_t aufnimmt.
Zu einem Zeitpunkt t + δt hat die vorstehend beschriebene Fläche P_t, wenn der halbkreisförmige Arm 7, der die Strahlungsquelle 3 und das Bildaufzeichnungsmittel 2 lagert, eine Drehbewegung 5 um seine Achse ausgeführt hat, eine Drehung um die kranio-kaudale Achse des Herzens und um die gleiche Achse ausgeführt und befindet sich in der Position P_t ₊ _δt, die dann entlang einer Linie L_t+δt auf das Bildaufzeichnungsmittel 2 projiziert wird, die auf dem Bild S_t+δt gezeigt ist, das zu diesem Moment aufgenommen wird. Die Flächen P_t und P_t ₊ _δ _t schneiden die gleichen Herzgewebetypen in den gleichen Proportionen. Weil Gewebe die durch sie hindurch gehende Strahlung unterschiedlich schwächen, ist die Summe dieser Schwächungen entlang der Linie L_t ungefähr gleich der Summe der Schwächungen entlang der Linie L_t+δt. Um somit die Verlagerung der Fläche P festzustellen ist es lediglich erforderlich, die Verlagerung seiner Projektionen auf dem Bildaufzeichnungsmittel 2 zu berechnen, d.h. in anderen Worten, die Verlagerung der Linie L von L_t zu L_t+δt.
R₀₀ ist die Intensität der von der Strahlungsquelle 3 abgegebenen Strahlung. Das Bild I, das nach Injektion eines Kontrastmittels in die Koronargefäße des Herzens erhalten worden ist, kann durch folgende Gleichung modelliert werden:
wobei C(M) der Weg zwischen der Strahlungsquelle 3, die in 2 durch einen Punkt O modelliert ist, und einem Punkt M auf dem Bild ist, wobei der Punkt M Pixelkoordinaten (i, j) hat; μ ist der lokale Schwächungskoeffizient entlang des Wegs C, der von der Natur des durchlaufenen Gewebes und von der Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung abhängt; v repräsentiert alle Punkte des Bildes, die zu den abgebildeten Gefäßen gehören, die von der Strahlung durchlaufen werden; F repräsentiert alle Punkte, die zu anderen, auf das Bild projizierten Geweben gehören.
Bei Bildern ohne Injektion werden die Beträge von Punkten, die nicht in den Gefäßen liegen, erhalten, mit anderen Worten, wird ein Bild I₀ modelliert als:
Folglich beruht das Prinzip dieses Verfahrens auf dem Umstand, dass das Integral ∫_C(F)μ(x)dx erhalten wird. Diese Einheit wird dann aus unterschiedlichen Bildern einer Bilderserie und der vertikalen Verlagerung des Herzens zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern in der Bilderserie berechnet.
Bei einer Ausführungsform sind die Bilder die durch die Aufnahmeeinrichtung, d.h. die röntgenempfindlichen Platten 2, aufgenommen sind, Bilder, der in 3 veranschaulichten Art. 3 veranschaulicht ein Bild IO_n und das nächste Bild IO_n+1 in der Serie, in der die letzteren Bilder sichtbar und in Folge der Injektion von Kontrastmitteln in die Koronargefäße dunkel sind. Der erste Schritt in dem Verfahren ist unter Kenntnis der Maximalabmessungen der zu extrahierenden Arterien, in anderen Worten, des Durchmessers der Koronararterien, das Anwenden einer schließenden Maske auf die Anfangsbilder IO_n, wie in 3 veranschaulicht. Diese schließende Maske kann strukturierende Elemente mit einer Größe herausbringen, die den Dimensionen der zu extrahierenden Arterien äquivalent ist und im Vorhinein bestimmt wird. Die Anwendung dieses Maskentyps beinhaltet die Berechnung eines subtrahierten Bilds, das durch Subtraktion der schließenden Maske von dem entsprecheden vorausgehend berechneten Anfangsbild erhalten worden ist. Jedoch eliminiert diese Maßnahme nicht parasitären Strukturen, die in dem Bild vorhanden sind. Um dies zu erzielen, wendet das Verfahren einen adaptiven Schwellwertvergleich auf das subtrahierte Bild an, indem eine Schwelle berechnet wird, um ungefähr 15 der Pixel zu behalten. Diese Annahme basiert auf dem Umstand, dass die Koronargefäße, die ein Kontrastmittel beinhalten, wenn ein Bild aufgenommen wird, den größten Kontrast liefern. Das Ergebnis ist ein Schwellwertkontrastbild, wie das in 4 veranschaulichte, in dem das Bild IS_n das schwellwertverglichene Bild des Originalbilds IO_n ist und ähnlich ist das schwellwertverglichene Bild IS_n+1 das schwellwertverglichene Bild des Originalbilds IO_n ₊₁. In einem zweiten Schritt bestimmt das Verfahren die linearen Integrale f_ISn der unterschiedlichen schwellwertverglichenen Bilder IS_n, wobei Pixelreihe für Pixelreihe gearbeitet wird (in diesem Fall liegen diese Pixelreihen rechtwinklig zu der kranio-kaudalen Achse des Herzens), gemäß der Formel:
Das Ergebnis ist, dass i-Werte des linearen Integrals fIS_n, das in 5 veranschaulicht ist, für jedes Bild IS_n erhalten werden, wobei IA_n der Satz von linearen Integralen ist, die dem Bild IS_n zugeordnet sind und wobei IA_n+1 der Satz linearer Integrale ist, die dem Bild IS_n ₊₁ zugeordnet sind.
Im nächsten Schritt berechnet das Verfahren eine Gesamtverlagerung einer Bildsequenz, ausgehend von allen vorausgehend berechneten linearen Integralen IA_n, die jedem Original IO_n zugeordnet sind. Die Berechnung der integralen Verlagerung einer Bildsequenz bestimmt die effektive mechanische Bewegung des Herzens oder sie bestimmt wenigstens die Variation der Verschiebung der unterschiedlichen zu der kranio-kaudalen Achse des Herzens rechtwinkligen Ebenen entlang dieser Achse und für die die Projektion jeder dieser Ebenen auf den Bildern IO_n eine Pixellinie i ist. Um dies zu erreichen, deutet die vorige Beschreibung an, dass die Summe der Schwächungskoeffizienten der Pro jektionspunkte der Ebene P_t, die rechtwinklig zu der kranio-kaudalen Achse liegt, erhalten wird, mit anderen Worten, die Werte f_ISn der linearen Integrale werden erhalten. Das Verfahren berechnet die Verlagerung zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern IO_n und IO_n ₊₁ entlang dieser Translation. Das Verfahren bestimmt dann eine Verlagerung k_n,n+1 ausgehend von linearen Integralen IA_n, IA_n+1, die jedem der betrachteten, aufeinander folgenden beiden Bilder zugeordnet sind, k_n,_n+1 minimiert dabei eine Aufwandsfunktion F_n,_n+1, die folgendermaßen definiert ist:
Der so gefundene Wert k_n,_n+1 ist gleich der effektiven translatorischen Verlagerung des Herzens entlang der kranio-kaudalen Achse zwischen zwei aufeinander folgenden betrachteten Bildern. Der Satz der Werte k_n,n+1, der für die gesamte Bildsequenz gefunden worden ist, gibt den kardialen Zyklus, wie in 6 veranschaulicht, wieder.
Gemäß einer Ausführungsform nimmt das Verfahren in einem zusätzlichen Schritt an, dass die Ereignisfolge in jedem kardialen Zyklus ungefähr die gleiche ist und bestimmt die synchronen Bilder eines willkürlichen Ursprungsbilds, das dem ersten vorherig gefundenen Zyklus entnommen ist. Jedoch sollten bei einer anderen abgewandelten Ausführungsform, bei der alle synchron zu findenden Bilder eine dreidimensionale Bildrekonstruktion ermöglichen sollten, Bilder, für die tatsächlich Kontrastmittel in die Koronargefäße injiziert worden ist, und die zu Beginn der Drehung des halbkreisförmigen Arms 7 der röntgenologischen Vorrichtung 1 aufgenommen worden sind, in Betracht gezogen werden. Unterschiedliche Tests haben ge zeigt, dass ungefähr ein Hundert gut injizierte Bilder aus einer Sequenz genutzt werden können, die insgesamt ungefähr zwei Hundert Bilder enthält und es können unter den ein Hundert gut injizierten Bildern wenigstens drei synchronisierte Bilder gefunden werden, die zur dreidimensionalen Rekonstruktion genutzt werden können.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform berechnet das Verfahren die Verlagerung des Herzens in Folge der Atmungsbewegung des Patienten während der Aufnahme der Bildsequenz, die als Eingangsdaten des Verfahrens verwendet wird. In diesem Schritt basiert das Verfahren auf allen vorhergehend ausgewählten synchronen Bildern. In einer Ausführungsform, die der oben beschriebenen sehr ähnlich ist, berechnet das Verfahren die Herzverlagerung in Folge der Atmungsbewegung. Um diese Bewegung zu veranschaulichen wird angenommen, dass das Verfahren drei synchrone Bilder I₁, I₂, I₃ und zugeordnete schwellwertverglichene Bilder IS₁, IS₂, IS₃ nutzt. Ausgehend von diesen drei Bildern wird eine Aufwandsfunktion F₁₂₃ definiert, die dem Umstand Rechnung trägt, dass die Translation zwischen den Bildern I₁ und I₃ gleich der Summe der Translation zwischen den Bildern I₁ und I₂ und der Translation zwischen den Bildern I₂ und I₃ ist, mit anderen Worten, k₁₃ = k₁₂ + k₂₃.
Die Gleichung dieser neuen Aufwandsfunktion F123 lautet:
Somit kennzeichnen die Verlagerung k₁₂ zwischen den Bildern I₁ und I₂ sowie die Verlagerung k₂₃ zwischen den Bildern I₂ und I₃ die Verlagerungen in Folge der Atmungsbewegungen zwischen dem Bild I₁ und dem Bild I₂ sowie zwischen dem Bild I₂ und dem Bild I₃, wobei k₁₂ und k₂₃ die Funktion F₁₂ ₃ minimiert.
Somit korrigiert die röntgenologische Vorrichtung 1 bevor, ausgehend von den synchronen Bildern, eine dreidimensionale Bildrekonstruktion durchgeführt wird, diese Bilder, ausgehend von Verlagerungen in Folge der Atmung, die vorausgehend durch bekannte Bildkorrekturalgorithmen berechnet worden sind, durch Translation und dann durch einen bekannten Projektionsmatrixkorrekturalgorithmus.
Abhängig von den verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweisen:

(a) Aufnahme einer Serie aufeinander folgender Bilder I_n eines Gebiets des Herzens,
(b) Bestimmung der kranio-kaudalen Achse des Herzens,
(c) für jedes Bild I_n, Berechnung der Serie von Bildern eines Satzes von Schwächungskoeffizienten der Punkte in dem Bild, die in dem Bereich des Herzens Gefäße repräsentieren, entlang von Linien, die rechtwinklig zu der kranio-kaudalen Achse des Herzens orientiert sind.
(d) Berechnung des Werts k_n,n ₊₁ (integraler Überlauf) zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern I_n und I_n+1 der Bilderserie ausgehend von dem Satz von Schwächungskoeffi zienten, die für jedes der beiden aufeinander folgenden Bilder berechnet worden sind und
(e) Bestimmung des kardialen Zyklusses ausgehend von allen vorausgehend berechneten integralen Verlagerungen.

Die Bestimmung der kranio-kaudalen Achse des Herzens kann umfassen:

(b1) Berechnung eines zugeordneten schwellwertverglichenen Bilds IS_n für jedes Bild I_n, das lediglich die Gefäße in dem Herzbereich behält und
(b2) Bestimmung aller Schwächungskoeffizienten für Punkte des Bilds ausgehend von schwellwertverglichenen Bildern entlang Linien die rechtwinklig zu der Achse des Herzens sind.

Die Berechnung des schwellwertverglichenen Bilds IS_n kann umfassen:

(b1i) Bestimmung wenigstens einer Dimension, insbesondere eines Durchmessers von Gefäßen in der Herzregion, die zu behalten ist,
(b1ii) Berechnung eines Schließbildes ausgehend von der Maximalgröße von Gefäßen der zu behaltenden Herzregion,
(b1iii) Berechnung eines Zwischenbildes durch Subtraktion des schließenden Bildes von dem anfänglichen Bild und
(b1iv) Berechnung eines schwellwertverglichenen Bil des durch Anwendung eines geeigneten Schwellwertbildungsprozesses auf das Zwischenbild.

Die Schwellwertbildung wird so angewendet, dass sie lediglich ungefähr 15 % der Pixel des Zwischenbildes behält,
der Satz von Schwächungskoeffizienten der Punkte in dem Bild I_n entlang der Linie i wird durch ein lineares Integral f_In(i) dieser Schwächungskoeffizienten entlang dieser Linie modelliert,
das Linearintegral wird durch eine Formel für die Linie i ausgedrückt
,wobei
wobei R₀₀ die Intensität der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung ist, C(M) ist der Weg zwischen der Strahlungsquelle und dem Punkt M in dem Bild I_n mit den Koordinaten (i, j) in dem Bild, μ ist der lokale Schwächungskoeffizient entlang des Wegs C der von der Art des durchquerten Gewebes und der Wellenlänge der verwendeten Strahlung abhängt, V repräsentiert alle Punkte in dem Bild I_n, die zu den abgebildeten Gefäßen gehören, durch die die Strahlung geht und F repräsentiert alle Punkte, die zu anderen in dem Bild I_n abgebildeten Gewebe gehört.
Die integrale Verlagerung k_n _, _n+ ₁ zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern I_n und I_n+1 wird, ausgehend von allen linearen Integralen berechnet, die zu jedem der aufeinander folgenden Bilder gehören und die integrale Verlage rung ist der Wert von k_n _, _n+1, der eine Aufwandsfunktion des Typs
minimiert.
Das Verfahren kann einen zusätzlichen Schritt (f) beinhalten, um ein Subset synchroner Bilder des Herzzyklusses aus der Bildserie ausgehend von dem vorstehend bestimmten kardialen Zyklusses auszuwählen.
Das Verfahren kann außerdem einen Schritt (g) enthalten, um eine integrale Verlagerung in Folge der Atmung des Patienten 100 zwischen synchronen Bildern zu bestimmen, wobei die Bestimmung auf die gleiche Weise wie in Schritt (c) vorgenommen wird.
Der Fachmann kann eine Abwandlung in dem Aufbau, in der Art und Weise und/oder in der Funktion und/oder in dem Ergebnis der geoffenbarten Ausführungsformen und deren Äquivalente vornehmen oder vorschlagen, ohne den Umfang und den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Verfahren zur Bestimmung kardialer Bewegungen, wobei das Verfahren an einer röntgenologischen Vorrichtung 1 bei der Aufnahme einer Serie aufeinander folgender Bilder I_n der Herzregion eines Patienten durchzuführen ist, und wobei eine Analyse wenigstens einiger der so gewonnenen Bilder durchgeführt wird, um eine Herzbewegung zu identifizieren und wobei ausgehend von dieser Bewegung eine Bestimmung des kardialen Zyklusses durchgeführt wird.

Claims

Verfahren zur Erfassung der kardialen Bewegung beinhaltend: a) Aufnehmen einer Serie aufeinander folgender Bilder (I_n) der Herzregion, b) Analysieren wenigstens einiger der aufgenommenen Bilder zur Identifikation einer Herzbewegung und c) Bestimmung des kardialen Zyklusses ausgehend von dieser Bewegung.
Verfahren nach Anspruch 1 beinhaltend: a) Aufnahme einer Serie aufeinander folgender Bilder (I_n) der Herzregion, b) Bestimmung einer kranio-kaudalen Achse des Herzens, c) für jedes Bild (I_n) wird eine Serie von Bildern aus einem Satz von Dämpfungskoeffizienten von Punkten des Bilds berechnet, die entlang von Linien rechtwinklig zu der kranio-kaudalen Achse des Herzens Bilder von Gefäßen in der Herzregion repräsentieren, d) Berechnen des integralen Überlaufs (k_n,n+2) zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern (I_n) und (I_n+1) der Bilderserie ausgehend von dem Satz von Schwächungskoeffizienten, die für zwei aufeinander folgende Bilder berechnet worden sind und e) Bestimmung des kardialen Zyklusses ausgehend von allen vorausgehend berechneten integralen Verlagerungen.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt (b) beinhaltet: b1) für jedes Bild (I_n) der Bilderserie wird ein zugeordnetes schwellwertverglichenes Bild (IS_n) berechnet, das lediglich die Gefäße in der Herzregion behält und b2) es werden ausgehend von den schwellwertverglichenen Bildern entlang von zu der Herzachse rechtwinkligen Linien alle Schwächungskoeffizienten für Punkte in dem Bild bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Schritt zur Berechnung des schwellwertverglichenen Bilds (IS_n) beinhaltet: b1i) Bestimmung wenigstens einer Dimension, insbesondere eines Durchmessers von zu behaltenden Gefäßen in der Herzregion, b1ii) Berechnung eines schließenden Bildes ausgehend von der maximalen Abmessung der Gefäße in der zu behaltenden Herzregion, b1iii) Berechnung eines Zwischenbilds durch Subtraktion des schließenden Bilds von dem anfänglichen Bild und b1iv) Berechnung des schwellwertverglichenen Bilds durch Anwendung einer entsprechenden Schwellwertvergleichsoperation auf das Zwischenbild.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Schwellwertvergleich so angewendet wird, dass er lediglich ungefähr 15 % der Pixel des Zwischenbilds behält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der Satz von Schwächungskoeffizienten von Punkten in dem Bild (I_n) entlang der Linie (i) durch ein lineares Integral (f_In(i)) dieser Schwächungskoeffizienten entlang dieser Linie modelliert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das lineare Integral für die Linie (i) durch die Formel
ausgedrückt wird, wobei
und wobei: (R₀₀) die anfängliche Intensität der Strahlung ist, (C(M)) der Weg zwischen der Strahlungsquelle und dem Punkt (M) auf dem Bild (I_n) mit den Pixelkoordinaten (i, j) auf dem Bild ist, (μ) der lokale Schwächungskoeffizient entlang des Pfads (C(M)) ist, der von der Beschaffenheit des durchlaufenen Gewebes und der Wellenlänge der verwendeten Strahlung abhängt, (V) alle Punkte auf dem Bild (I_n) repräsentiert, die zu den abgebildeten Gefäßen gehört, durch die die Strahlung geht und (F) alle Punkte repräsentiert, die zu anderen auf dem Bild (I_n) abgebildeten Geweben gehören.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die integrale Verlagerung (k_n,n+1) zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern (I_n) und (I_n ₊ ₁) ausgehend von allen jeden der aufeinander folgenden Bilder zugeordneten linearen Integralen berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die integrale Verlagerung der Wert von (k_n,n ₊ ₁) ist, der die Aufwandsfunktion
minimiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem: f) ein Subjet synchroner Bilder im Herzzyklus aus einer Serie von Bildern gewählt wird, wobei von dem vorausgehend ermittelten Herzzyklus ausgegangen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem: g) eine integrale Verlagerung in Folge der Atmung des Patienten (100) zwischen synchronen Bildern bestimmt wird, wobei die Bestimmung in dergleichen Weise wie in Schritt (c) vorgenommen wird.
Röntgenologische Vorrichtung (1) mit: einer Einrichtung (3), die eine Strahlungsquelle bildet, einer Einrichtung (2) zur Erfassung von Bildern, die der Strahlungsquelle zugewandt ist, einer Lagerungseinrichtung, die zwischen der Quelle und der Bilderfassungseinrichtung angeordnet ist und auf der ein Patient (100) zu lagern ist, von dessen Herzregion (4) ein Bild aufzunehmen ist, wobei die röntgenologische Vorrichtung eine Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens gemäß eines der vorausgehenden Ansprüche aufweist.
Computerprogramm mit einem Mittel für computerlesbaren Programmcode, wobei der computerlesbare Programmcode den Computer veranlasst: a) eine Serie aufeinander folgender Bilder (I_n) der Herzregion aufzunehmen, b) wenigstens einige der so aufgenommenen Bilder zu analysieren, um eine Herzbewegung zu identifizieren und c) ausgehend von dieser Bewegung den kardialen Zyklus zu bestimmen.
Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Medium, das einen auf diesem Medium abgespeicherten computerlesbaren Programmcode trägt, wobei das Computerprogrammprodukt beinhaltet: a) einen computerlesbaren Programmcodeträger, der Teil des Mediums ist, das einen Computer veranlasst, eine Serie aufeinander folgender Bilder (I_n) der Herzregion auf zunehmen, b) einen computerlesbaren Programmcodeträger, der Teil des Mediums ist, das den Computer veranlasst, wenigstens einige der so aufgenommenen Bilder zu analysieren, um eine Herzbewegung zu identifizieren und c) einen computerlesbaren Programmcodeträger, der Teil des Mediums ist, das einen Computer veranlasst, ausgehend von dieser Bewegung den kardialen Zyklus zu bestimmen.
Erzeugnis zur Verwendung in einem Computersystem, wobei das Erzeugnis ein computerlesbares Medium mit einer Einrichtung ist, die computerlesbaren Programmcode trägt und Teil des Mediums ist, wobei der Programmcodeträger beinhaltet: a) auf dem Medium abgespeicherten computerlesbaren Programmcode, der einen Computer veranlasst, eine Serie aufeinander folgender Bilder (I_n) der Herzregion aufzunehmen, b) von dem Medium enthaltenen computerlesbaren Programmcode, der einen Computer veranlasst, wenigstens einige der so gewonnenen Bilder zu analysieren, um eine Herzbewegung zu identifizieren und c) einen auf dem Medium enthaltenen computerlesbaren Programmcode, der einen Computer veranlasst, ausgehend von dieser Bewegung einen kardialen Zyklus zu bestimmen.