-
Die
Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Bestimmung der Stenose
bei Blutgefäßen und insbesondere
auf Einrichtungen zur Erzielung von quantitativen Messungen von
einer Digital-Subraktions-Angiographie (DSA) zur Bestimmung der
Stenose von Blutgefäßen mit
einem zuverlässigen
Genauigkeitsgrad.
-
Ein
Vorteil eines DSA-Gerätes
besteht darin, daß es
zur Bewertung von Herz- und Kreislaufkrankheiten verwendet werden
kann. Ärzte
und Kliniker haben versucht, DSA-Geräte zu verwenden,
um quantitative Messungen der Stenose (Verengung der Blutgefässe) aufgrund
von Ablagerungen an der Gefäßwandungen,
oder in weiterem Sinne jede Verengung der Blutgefässe zu unterstützen. Bis
jetzt haben sich jedoch solche Messungen nicht als zuverlässig herausgestellt.
Es wird beispielsweise auf einen Aufsatz von Kruger R. A., Anderson
R. E., Koehler P. R., Nelson J. A., Sorenson, J. A. und Morgan T.
mit dem Titel: „The
Non-Invasive Evaluation of Cardiovascular Dynamics Using a Radiographic
Device” in
Band 139, Radiology, Seiten 301 ff (1981) verwiesen. Ein weiterer
Aufsatz, der sich mit dem gleichen Gegenstand befaßt, stammt
von Peck W. W., Slutsky R. A., Brahme F. und Higgins C. B., mit
dem Titel „Assessment
of Quantitative indices of Arterial Stenosis Derived from Intravenous
Digital Substraction Angiography”, erschienen in American Heart
Journal im Sept. 1984, Seiten 591, ff.
-
Der
Parameter, der üblicherweise
verwendet wird, um Stenose zu quantifizieren, ist das Flächenverhältnis: S = (An – As)/Anwobei
An die Querschnittsfläche
an einer „normalen” Stelle
und As die Querschnittsfläche
an einer stenotischen Stelle ist.
-
Stenose,
wie sie oben bezeichnet ist, ergibt sich üblicherweise aus Ablagerungen
(meist Fetten, die manchmal als ”Schuppen” bezeichnet werden) an den
Wandungen der Blutgefäße. Diese
Ablagerungen bewirken eine Verengung der Öffnung, durch die Blut fließt, wodurch
der Blutfluß in
das Organ, das durch die Blutgefäße gespeist
wird, verringert wird. Diese Ablagerungen sind jedoch sehr unregelmäßig; sie
treten an willkürlichen
Stellen längs
des Gefäßes auf,
und da, wo sie auftreten, erscheinen sie in unterschiedlichen Winkelpositionen.
Somit wird der Querschnitt des Blutgefäßes, der in gesundem Zustand kreisförmig ist
und keine Ablagerungen an den Wänden
hat, unregelmäßig; die
kreisförmige
Gestalt ergibt sich aufgrund der kombinierten Wirkung der natürlichen
Elastizität
des Wandgewebes und des vom Blut ausgeübten Druckes.
-
In
dem subtrahierten Bild werden Pixel Zahlen entsprechend der Menge
an Kontrastmedium (strahlenundurchlässiger Farbstoff) längs der
Sichtlinie von der Röntgenstrahlquelle
zu dem Teil des Bildverstärkers
zugeordnet, der dem Pixel entspricht. Diese Zahlen werden als ”Dichten” bezeichnet,
einerseits zu Abkürzungszwecken
und andererseits aus historischen Gründen. Beispielsweise haben
die Pixel in den Blutgefäßen einen
hohen Dichtewert, während
sie außerhalb
der Blutgefäße Werte
geringer Dichte haben. Wenn das Blutgefäß einen Teil des Pixels passiert,
liegt die zugeordnete Dichtezahl irgendwo zwischen einem Pegel höchster Dichte
und einem Pegel niedrigster Dichte. Die Pixel ohne einen Teil eines
Blutgefäßes haben
die Werte niedrigster Dichte. Die Pixel, die vollständig von
einem Blutgefäß bedeckt
sind, haben die Werte höchster
Dichte. In Wirklichkeit sind die Werte des Kontrastmediums längs der
Sichtlinie proportional dem Produkt der Opazitätsdichte des Kontrastmediums
und dem Abstand, der durch die Röntgenstrahl-Sichtlinie
innerhalb des Kontrastmediums durchlaufen wird. Der Ausdruck ”Dichte” kann jedoch
irreführend
sein, da die Opazitätsdichte
als konstant angenommen werden kann; wenn diese Annahme zutreffend
ist, ist der Werte des Kontrastmediums tatsächlich proportional dem oben
erwähnten
Abstand. Dieser Abstand ist üblicherweise senkrecht
zur Ebene des Bildes und ergibt somit eine Information über die
dritte (nicht sichtbare) Information. Je dicker das Blutgefäß ist, desto höher sind
die Dichtweite der Pixel, die durch diese Blutgefäße bedeckt
sind.
-
Bekannte
Methoden zum Qantifizieren der Stenose können in geometrische und densitometrische
Methoden eingeteilt werden. Die geometrischen Methoden basieren
auf Messungen der Größe der Blutgefäßdurchgänge nur
in der Röntgenstrahlbildebene.
Die densitometrischen Methoden basieren grundsätzlich auf den „Dichte”-Datenmessungen (eigentlich
der Dicke) der Blutgefäßdurchgänge und des
Hintergrundes in den Röntgenstrahlbildern.
Jede Messung, die nur die Lage (x, y) der ausgewählten Pixel verwendet, wird
als geometrisch bezeichnet, während
Messungen, die die zusätzliche
Dichteinformation in den Pixel verwenden, als densitometrisch bezeichnet
werden.
-
Alle
bekannten geometrischen Methoden haben diesen Nachteil eines unregelmäßigen Querschnittes
des Blutgefäßes, wie
vorstehend beschrieben, da sie eine kleine Anzahl von Ansichten
(üblicherweise
nur eine) des Gefäßes verwenden
und eine regelmäßige Gestalt
unterstellen (kreisförmig
für Einzelansichten,
elliptisch für
zwei Ansichten). Wenn beispielsweise der Querschnitt eines stenotischen Blutgefässes eine
längliche
Form hat, wird, wenn die stenotische Stelle betrachtet wird, so
daß die
kurze Seite des verbleibenden Durchganges oder die Öffnung des
Blutgefässes
dem Betrachter zugewandt ist, die geometrische Methode die Querschnittsfläche unterschätzen. Umgekehrt,
wenn die lange Seite dem Betrachter zugewandt ist, tendiert die
geometrische Methode dazu, die Querschnittsfläche zu unterschätzen und
manchmal die Stenose vollständig
zu übersehen.
-
Densitometrische
Methoden haben üblicherweise
den Nachteil von Digitalisierungsfehlern und darüberliegendem (darunterliegendem)
Hintergrund. Dies bedeutet, daß zu
wenige Punkte (Pixel = Bildelemente, die aus der Digitalisierung
des DSA-Bildes abgeleitet werden) über das Blutgefäss für eine gute Anpassung
an eine mathematische Funktion vorhanden sind, und die Hintergrunddichte
(auf Grund von darunterliegenden und darüberliegenden Gefäßen, die
unterhalb des Auflösungsschwellwertes
sind, durch Streuung von anderem Gewebe und dgl.) macht eine direkte
Integration ungenau. In beiden Fällen
beeinflussten Quantengeräusche
die Resultate sowohl durch willkürliches
Modifizieren der Werte selbst, als durch willkürliches Schwingen der Blutgefäßränder, wobei
es schwierig ist, festzulegen, wo die Messung, Intergrierung oder
Anpassung beginnt.
-
Alle
derzeit bekannten Methoden zum Quantifizieren der Stenose werden
von den Klinikern, Ärzten
und Diagnostikern als unbrauchbar angesehen. Die Wiederholung der
Messung durch zwei Beobachter und selbst durch den gleichen Beobachter
zu einem späteren
Zeitpunkt ergibt weitgehend unterschiedliche quantitative Resultate.
-
Obgleich
die Auffassung besteht, daß es wichtiger
ist, den Einfluss der Stenose auf den Blutfluss zu messen (die „Bedeutung” der Stenose),
wird es als wichtig angesehen, die Möglichkeit zu schaffen, eine
quantitative Messung der Stenose zur erzielen, die unabhängig vom
Beobachter und relativ unempfindlich in Bezug auf die Genauigkeit
des manuellen Teiles der Vorganges ist.
-
Ein
grundsätzlich
anderes Problem ist die Definition der vorerwähnten „normalen” Querschnittsfläche. Es
wird die Querschnittsfläche
des Blutgefäßes ohne
Stenose benötigt.
Dies ist eine idealisierte Größe, die
nicht gemessen werden kann, und es ist eine gewisse Annäherung zu
wählen.
-
Es
kann ein „Atlas” von Blutgefässen zusammengestellt
werden, der die „normalen” Querschnittsflächen an
jedem Punkt (oder an ausgewählten
Punkten) wiedergibt. Die normale menschliche Variabilität kombiniert
mit normalen Änderungen
in der Abbildungspraxis (Größe des Bildverstärkes, Abstand
der Röntgenstrahlquelle
und/oder Detektor) machen dies jedoch praktisch unmöglich. Der
Maßstabsfaktor
zwischen dem Körper
und der Abbildung hängt
von der exakten Tiefe des Gefässes
innerhalb des Körpers
ab, und es können
nur Zahlen proportional der Querschnittsfläche abgeleitet werden.
-
Die
meisten hierzu bekannten Vorschläge verwenden
als eine Annäherung
an die „normale” Querschnittsfläche eine
Messung der Querschnittsfläche
an einem nahegelegenen Teil des Blutgefässes, der von dem Arzt als „normal” angesehen
wird. Dabei treten vor allem folgende Nachteile auf:
- A) Der ausgewählte
Teil kann trotzdem beeinflußt sein.
Er kann leicht stenotisch sein, und zwar um einen Betrag, der vom
Arzt nicht wahrgenommen wird, der jedoch die Quantisierung der Stenose beeiflussen
kann. Er kann auch aneurismisch (ausgeweitet) sein, und zwar aufgrund
einer Erhöhung
des Blutdruckes und einer Behinderung des freien Flusses um einen
Wert, der vom Arzt unbeachtet bleibt, jedoch das Ergebnis beeinflusst.
- B) Die normale Form des Blutgefäßes ist sich verjüngend, und
beginnt mit einem sehr großen Durchmesser
am Austritt aus dem Herzen (der Aorta) oder am Eingang in das Herz
(die beiden Venenhöhlen),
und wird fortschreitend enger mit zunehmendem Abstand vom Herzen.
Diese Verengung erfolgt nicht kontinuierlich, sondern stufenweise
oder absatzweise. Einige Abschnitte des Gefässes haben nahezu konstanten
Durchmesser, während
andere verhältnismäßig rasch
wechselnde Durchmesser besitzen. An den letztgenannten Abschnitten
führt die
Verwendung einer unterschiedlichen Stelle zur Messung der „normalen” Querschnittsfläche des
stenotischen Teiles einen zusätzlichen
Fehler ein.
-
Es
besteht somit ein Bedarf an einer Quantifizierung der Steonse. Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung zum Quantifizieren
der Stenose zu schaffen, die weitgehend unabhängig vom Betrachter arbeitet
und die in der Lage ist, Messungen zu verwenden, die durch nicht
besonders geschulte Techniker vorgenommen werden. Weiterhin ist
Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung anzugeben, mit der zuverlässige und
wiederholbare Annäherungen
an die „normalen” Querschnittsflächen erzielt
werden.
-
Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
erreicht mit einer Einrichtung zur Erzielung von quantitativen Messungen
von einer Digital-Subtraktions-Angiographie
(DSA) mit einem DSA-Pixel-Bild eines Blutgefäßes, mit einem stenotischen
Teil und einem normalen Teil des Blutgefäßes, wobei die Einrichtung
besteht aus einer Vorrichtung zum Aufnehmen einer Position des stenotischen
Teiles und des normalen Teiles des Blutgefäßes,
einer Vorrichtung
zur Bestimmung einer Zahl proportional der Querschnittsfläche des
Blutstromes, der an dem stenotischen Teil des Blutgefäßes durch
das Blutgefäß fließt (Profilposition 12),
einer
Vorrichtung zur Bestimmung einer Zahl proportional der Querschnittsfläche des
Blutstromes, der an dem normalen Teil des Blutgefäßes durch
das Blutgefäß fließt (Profilposition 13),
wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Vorrichtung zur Erzeugung
von Dichteprofilen quer über
das Blutgefäß am stenotischen
Teil und am normalen Teil,
eine Vorrichtung zur Anzeige der
Ränder
des Blutgefäßes auf
den Dichteprofilen,
einer Vorrichtung zur Bewertung von Restdichte-Hintergrundwerten
längs der
Dichteprofile,
einer Vorrichtung zum Kompensieren der Gesamtdichtewerte
für die
Restdichte-Hintergrundwerte, um kompensierte Gesamtdichtewerte zu
erhalten, die Zahlen proportional der Querschnittsfläche des
durch das Blutgefäß am normalen
Teil und am stenotischen Teil fließenden Blutstromes sind, und
einer
Vorrichtung zur Verwendung der kompensierten Gesamtdichtewerte am
normalen Teil und am stenotischen Teil der Blutgefäße, um die
Stenose quantitativ zu bestimmen.
-
Weitere
Ausgestaltungen der Erfindungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die
Bestimmung der Lage der Stenose nach der Erfindung erfolgt, ohne
daß der
Arzt oder eine andere sachkundige Person die Differenzbilder betrachten
muß, beispielsweise
erfolgt die Profilpositionierung bzw. Lage der Stenose durch selbsttätiges Ziehen
von Linien längs
der Differenzbilder und durch Einteilen dieser Linien in Segmente.
Dann bestimmt das System, wenn das durch die Blutgefäße fließende Blut
auf eine schmale Position zwischen zwei breiteren Postionen trifft.
-
Damit
wird angezeigt, wo die Lage der Stenose sein soll, ohne daß eine visuelle
Kontrolle erforderlich wird. Dieser Positioniervorgang ist durch
Einheit 100 in 6 bezeichnet. Die Segmentierung
der Linien wird dadurch erreicht, daß der Segmentdimensionierer 101 in 6 auf
der sequenziell positionierten Linie im gleichen Differenzbild positioniert
wird. Auf diese Weise wird die Lage der Stenose automatisch durch
die segmentierten Linien bestimmt, die eine schmale Blutgefäßstelle
zwischen zwei breiten Blutgefäßstellen
zeigen. Eine visuelle Kontrolle ist hierzu nicht erforderlich.
-
Nachstehend
wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines
Ausführungsbeispieles
erläutert.
Es zeigen:
-
1a eine
idealisierte Linienendarstellung, die ein Pixel-DSA-Bild zeigt,
das einer Liniendarstellung eines Blutgefäßes überlagert ist,
-
1b eine ähnliche
Darstellung eines Pixel-Bildes an einem DSA-Gerät eines Blutgefäßes, wobei
das Blutgefäß in einer
natürlicheren
Mäanderform
dargestellt ist,
-
2 eine
Liniendarstellung, die ein Pixel-DSA-Bild zeigt, das einer Liniendarstellung
eines Blutgefäßes überlagert
ist, das beispielsweise zeigt, wie ein Blutdichteprofil bestimmt
wird,
-
3 eine
graphische Darstellung des Blutdichteprofiles,
-
4 eine
graphische Darstellung des DSA-Bildhintergrundes vermindert um die
Blutdichteprofilwerte nach 3,
-
5 ein
Blockschaltbild eines DSA-Systems zur Erzielung von Bildern, deren
Pixelwerte linear von den Dichten abhängig sind, und
-
6 ein
Blockdiagramm des Systems zur Bestimmung der Stenose.
-
1a zeigt
eine idealisierte Linienendarstellung eines Blutgefäßes, das
einer Liniendarstellung eines durch Pixel-DSA erhaltenen Bildes überlagert
ist. Das Blutgefäß ist mit 11 bezeichnet
und weist eine Stenosefläche 12 auf;
es hat ferner Linien, wie z. B. die Linie 13, die das Blutgefäß durchsetzen
und die im wesentlichen senkrecht zum Blutstrom durch das Blutgefäß 11 gezogen
sind. Wie in der DSA-Abbildungstechnik bekannt, wird ein Farbstoff
in den Blutstrom injiziert, nachdem ein erstes Bild gemacht worden
ist. Es werden das erste Bild und ein anschließendes Bild, nachdem der Farbstoff
durch das Blutgefäß gewandert
ist, voneinander abgezogen, so daß alles, was im Idealfall verbleibt,
das Bild des gefärbten
Blutes ist. Somit wird das vaskulare System bei der DSA-Abbildung
hervorgehoben. Bisher hat es jedoch keine zuverlässige Möglichkeit gegeben, den prozentualen
Anteil der Blockierung zu bestimmen, der in einem Blutgefäß aufgrund
der Stenose aufgetreten ist. 1b zeigt
ein Blutgefäß 14,
das eine Liniendarstellung eines Blutgefäßes ist, das mäanderförmig nach
Art tatsächlicher
Blutgefäße verläuft. Blutgefäße verlaufen
normalerweise nicht geradlinig und behalten nicht die gleiche Größe bei;
vielmehr ändern
sich Richtung und Größe der Blutgefäße normalerweise.
-
In 1b ist
eine Fläche
der Stenose 16 dargestellt. Eine Querlinie 17 ist
durch die Mitte der Fläche
der Stenose gezeichnet und weitere Linien 18 und 19 sind
auf beiden Seiten der Querlinie 17 gezogen. Die Linien 18 und 19 verlaufen
durch die als normal angesehenen Teile des Blutgefäßes. Die
Querschnittsfläche
des Blutgefäßes wird
an jeder der Linien bei der Messung der Größe der Stenose im Blutgefäß bestimmt.
-
2 zeigt,
wie ein Dichteprofil längs
der Querlinie erzielt wird. In 2 sind die
Pixel mit Lagezahlen dargestellt, d. h., die Pixel sind jeweils
mit X- und Y-Lageziffern von 0 bis 10 gezeigt. Beispielsweise wird
ein Cursor in das Pixel eingesetzt, das im wesentlichen die Mitte
des Blutgefäßes an der
Stelle maximaler Stenose ist. Von dort wird der Cursor auf ein Pixel
auf einer imaginären
geraden Linie bewegt, die im wesentlichen senkrecht zum Blutstrom
durch das Blutgefäß steht.
-
Die
Querlinien, die durch das Blutgefäß gezogen sind, werden dann
in gleiche Segmente unterteilt. Ein zweckmäßiges Maß, mit welchem die Punkte getrennt
werden, ist die Länge
eines Pixels. Beispielsweise wird die Linie 21 in 2 auf
dem Stenoseteil 22 des Blutgefäßes 23 in Segmente,
z. B. die Segmente 24 unterteilt. Jedes der Segmente hat
eine Länge
gleich der Länge
eines Pixels.
-
Jedes
Segment ist einer Folgezahl zugeordnet. Diese Folgezahlen sind auf
die Lage des Segmentes längs
der Querlinie bezogen. Im obigen Beispiel ist dem Pixel, das als
die Mitte des Blutgefäßes ausgewählt ist,
die Ziffer ”0” gegeben.
Andererseits kann das Pixel am Ende der Linie die Ziffer ”1” erhalten
(beide Bezifferungssysteme sind längs der Abszisse in 3 gezeigt).
-
Den
Segmenten sind Dichtewerte zugeordnet. Es können unterschiedliche Methoden
verwendet werden, um den Segmenten die Dichtewerte zuzuordnen. Beispielsweise
kann der dem Segment zugeordnete Wert der des Pixels sein, in welchem
die Segmentmitte angeordnet ist, oder aber die Werte eines imaginären neuen
Pixels, die um das Segment gezogen sind.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der zugeordnete Wert des Pixels, dessen Mitte
am nächsten
der Mitte der Segmente liegt, als der Dichtewert dieses Segmentes
verwendet. Wenn die Mitte des Segmentes den gleichen Abstand zwischen
den beiden Pixelmitten hat, nimmt das Segment den Mittelwert der
Pixel ein.
-
Die
Kurve nach 3 geht von einem maximalen Dichtewert
in der Nähe
des Mittelpunktes auf einen ersten lokalen minimalen Dichtewert
an jeder Seite über,
wobei mehr als ein lokales Minimum vorhanden sein kann. Das erste
lokale Minimum bestimmt die Ränder
des Blutgefäßes, und
sie sind durch Pfeile in 3 markiert. Die Pfeile nach 3 markieren
den Rand des Blutgefäßes. Wenn
kein Hintergrund in dem Röntgenstrahlbild,
z. B. die Überbleibsel
oder andere Objekte nach der Subtraktion, vorhanden ist, sind beide
minimalen Dichtewerte gleich vernachlässigbarem Geräusch.
-
Die
Randstellen können
ferner zum geometrischen Bestimmen der Querschnittsflächen des
Blutgefäßes im Rahmen
vorliegender Erfindung verwendet werden. Tatsächlich ist jedoch Hintergrund
und Geräusch
vorhanden. Die bevorzugte Methode nach vorliegender Erfindung ermöglicht eine
Kompensation des Hintergrundes selbst bei Vorhandensein von Geräusch unter
Verwendung der Hintergrundlinienbestimmung.
-
Insbesondere
wird bei einer Bewegung längs der
Querlinie von dem maximalen Dichtepunkt weg ein erster Dichtepunkt
erreicht, kurz nachdem die Querlinie über das Blutgefäß auf jeder
Seite verlaufen ist. Die Dichtewerte eines jeden Minimum-Segmentes
und einiger Segmente nach diesen Minima werden bei einer bevorzugten
Ausführungsform
gemittelt, um einen Dichtewert zu erzielen, der für den Randdichtewert
des Blutgefäßes auf
jeder Seite repräsentativ
ist. Die mittlere Dichte wird durch Quantumgeräusch weniger beeinflußt als der
ungemittelte minimale Dichtewert.
-
Für den Rand
des Blutgefäßes wird
ferner eine repräsentative
Stelle ausgewählt.
Beispielsweise können
die Stellen der Segmente bei dem ersten Minimum oder bei dem kleinsten
Minimum verwendet werden. Es kann aber auch ein Mittelwert der Stellen der
Segmente verwendet werden, die zur Bestimmung des repräsentativen
Mittelwertes dienen. Die Punkte, die durch die repräsentativen
Dichtewerte und Stellen der Ränder
des Blutgefäßes definiert werden,
werden durch eine gerade Linie miteinander verbunden, die anschließend als
die ”Hintergrundlinie” bezeichnet
wird. Die Hintergrundlinie ist in 3 gestrichelt
dargestellt.
-
Nachdem
das Blutdichteprofil und die Hintergrundlinie erhalten worden sind,
werden die Werte des Blutdichteprofils von den Werten der Hintergrundlinie
subtrahiert. D. h., die Werte der Hintergrundlinie bei jedem Segment
werden von den Werten des Blutdichteprofiles subtrahiert, um ein
Profil der Hintergrundwerte vermindert um die Dichtewerte zu erhalten.
Diese Kurve ist in 4 dargestellt. Die Werte außerhalb
der Schnittstelle der Hintergrundlinie und des Blutdichteprofiles
werden als Null behandelt.
-
Die
Fläche
unterhalb der Kurve nach 4 ist eine Zahl, die proportional
der Querschnittsfläche des
Blutgefäßes in der
Ebene senkrecht zu dem Blutstrom ist, der die Querlinie einschließt. Somit
ergibt die Fläche
unterhalb der Kurve nach 4 einen numerischen Wert, der
proportional der offenen Querschnittsfläche des Blutgefäßes an der
Stelle maximaler Stenose ist, wie durch die Linie 21 der 2 ausgewählt.
-
Um
das Stenoseverhältnis
bzw. den Prozentanteil der Stenose zu erhalten, ist es erforderlich, auch
die Querschnittsfläche
des Blutgefäßes an einer
normalen Stelle, d. h. ohne Stenose, zu bestimmen. Dies geschieht
bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dadurch, daß folgende Schritte
an einem normalen Teil des Blutgefäßes wiederholt werden:
Ziehen
der Querlinie senkrecht zum Blutfluß,
Einteilung der Querlinie
in Segmente gleicher Größe,
Zuordnen
einer Folgezahl zu den Segmenten, wobei die Folgezahlen jeweils
auf die Lage der Segmente bezogen sind,
Zuordnen von Dichtewerten
zu den Segmenten,
Erzeugen eines ersten Dichteprofils,
Bestimmen
der Ränder
des Blutgefäßes,
Zuordnen
repräsentativer
Segmentzahlen zu den Rändern,
Zuordnen
repräsentativer
Dichtewerte zu den Rändern
des Blutgefäßes, wobei
die repräsentativen Segmentzahlen
und Dichtewerte Punkte definieren, die entgegengesetzte Ränder des
Blutgefäßes repräsentieren,
Subtrahieren
der Dichtewerte der Hintergrundlinie aus den Dichtewerten des ersten
Dichteprofiles,
Erzeugen eines neuen Hintergrundes vermindert
um das Dichtewertprofil aus den erhaltenen Werten, und
Bestimmen
der Fläche
unterhalb des neuen Profiles, die eine Zahl proportional der Querschnittsfläche des Blutgefäßes in einer
Ebene ist, die die Querlinie einschließt, und die senkrecht zum Blutfluß in dem
ausgewählten
normalen Teil des zu analysierenden Blutgefäßes liegt.
-
Diese
Schritte können
für eine
dritte Querlinie (oder mehr) wiederholt werden, vorzugsweise auf der
anderen Seite der Stenose. Bei den zweiten und dritten Querlinien
werden Zahlen proportional der Querschnittsfläche des normalen Blutgefäßes erhalten.
Die Differenz zwischen den Zahlen proportional der Querschnittsfläche an einem
normalen Teil des Blutgefäßes und
der Querschnittsfläche
an der Stenose wird durch die Zahl proportional der Querschnittsfläche des
normalen Teiles des Blutgefäßes dividiert,
um ein zuverlässiges
Stenoseverhältnis
zu erhalten.
-
Üblicherweise
werden zwei äußere Querlinien
verwendet, weil beispielsweise das Blutgefäß in normaler Weise in der
Größe abnehmen
kann. Wenn nur eine Querlinie zusätzlich zu der Querlinie verwendet
wird, die an einer Stelle plaziert wird, an der eine Stenose vorzuliegen
scheint, und die eine Linie auf der Seite des Blutgefäßes ist,
die normalerweise größer als
das Blutgefäß ist, kann
der stenotische Teil dann, wenn tatsächlich eine geringe Verkleinerung der
Querschnittsfläche
vorliegt, als eine ernsthafte Stenose erscheinen. Wenn die zweite
Querlinie andererseits auf der Seite der vermeintlichen Stenose wäre, an der
das Blutgefäß natürlicherweise
im Querschnitt kleiner ist, dann könnte eine ernsthafte Stenose
als unbedeutend analysiert werden. Durch Verwendung einer Querlinie
auf jeder Seite eines Bereiches, der als Stenose erscheint, wird
eine zuverlässigere
Diagnose der Stenose erzielt. Dies kann weiter dadurch verbessert
werden, daß mehrere
Querlinien an normalen Stellen auf jeder Seite der Fläche der scheinbaren
Stenose verwendet werden.
-
Das
digitale Fluorographiesystem 41 nach 5 ist
ein Beispiel für
ein System, das zur Bestimmung der Stenose von Blutgefäßen verwendet
werden kann. Das System weist eine Röntgenstrahlquelle 42 auf,
die durchdringende Strahlen durch einen Patienten 43 richtet.
Die Strahlung, die durch den Patienten geführt wird, wird durch den Bildverstärker 44 angezeigt.
Das Bild des Verstärkers
wird durch eine optische Vorrichtung 46 auf eine Videokamera 47 gerichtet,
die das Bild elektronisch abtastet. Der lagebezogene analoge Ausgang
der Kamera wird durch einen logarithmischen Verstärker 48 verstärkt, um
ein Signal zu erzeugen, das eine Funktion einer konstanten Größe vermindert
um die Dichte der Körperteile im
Pfad der Strahlung ist. Ohne den logarithmischen Verstärker ist
das Analogsignal eine exponentielle Funktion, d. h. e – (c – d), wobei
c eine konstante Größe und d
die Dichte der Objekte in dem Röntgenstrahlpfad
ist.
-
Der
lagebezogene Analogausgang wird in ein lagebezogenes digitales Signal
im Analog/Digital-Umwandler 49 geändert. Das digitale Signal
ergibt die Daten für
das Bild auf dem Monitor 51. Eine Bildspeichervorrichtung 52 ist
zur Verwendung in dem System vorgesehen; das System wird durch einen
Prozessor 53 gesteuert.
-
Funktionen
des Prozessors sind in dem Blockschaltbild nach 6 dargestellt.
Die Bildspeichervorrichtung 52 ergibt Dichtewerte für Bilder,
bevor und nachdem Kontrastmaterial in den Patienten eingeführt worden
ist. Die Bilder werden subtrahiert, wie durch Block 98 dargestellt.
Die Differenzbilder des Blockes 99 werden für die quantitative
Stenosemessung nach der Erfindung verwendet.
-
Zu
Beginn der Stenosebestimmung wird eine erste Querlinie an der Stelle
maximaler, scheinbarer Stenose positioniert, wie durch die Einheit 100 angezeigt.
Ein erstes Dichteprofil wird durch die Einheit 102 in Verbindung
mit dem Segmentdimensionierer 101 erzeugt, der die Linie
der Einheit 100 in Segmente teilt. Auf diese Weise wird
ein Dichteprofil der Stenosefläche
erhalten.
-
Es
sind Mittel vorgesehen, um die Hintergrundlinien zu erzielen. Insbesondere
wird mindestens ein Maximum lokalisiert, wie mit Einheit 103 dargestellt.
Die 6 zeigt, daß ein
rechter und ein linker minimaler Dichtewert durch die Einheiten 104 und 105 lokalisiert
wird. Die repräsentativen
Segmentlagezahlen und Dichtewerte für die minimalen Punkte werden
dann durch Mittelung der Dichtewerte und Segmentzahlen von Segmenten über die
Segmente hinaus, die minimale Dichtewerte haben, wie mit den Einheiten 106 und 107 angedeutet,
zugeordnet. Die Zuordnungen ergeben zwei Punkte, die die mit der Einheit 108 angezeigte
Hintergrundlinie definieren.
-
Das
Profil der Einheit 102 wird von der Hintergrundlinie der
Einheit 108 subtrahiert, wie mit 109 dargestellt,
damit das neue Profil in der Einheit 110 erhalten wird.
Die Fläche
unterhalb des neuen Profils wird durch den Integrator 111 als
Zahl bestimmt, die proportional der Querschnittsfläche 112 an
dem durch Stenose beeinflußten
Teil des Blutgefäßes ist. Diese
Zahl wird im Speicher 120 gespeichert.
-
Das
System wiederholt dann den Vorgang, um die Zahl zu bestimmen, die
proportional der Querschnittsfläche
eines normalen Teiles des Blutgefäßes ist. Dies wird dadurch
erreicht, daß die
Positionierung der Querlinie und die Formung eines Dichteprofils
an einer Stelle an mindestens einem normalen Teil des Blutgefäßes und
vorzugsweise an zwei normalen Teilen des Blutgefäßes, und zwar jeweils eines
Teiles an jeder Seite der Stenose, wiederholt wird.
-
In 6 ist
diese Wiederholung der Schritte durch eine Bestimmung an der Einheit 121 angedeutet,
wenn die Querschnittsflächenbestimmung
der Einheit 112 eine erste Bestimmung ist. Ist dies der Fall,
werden die Linienpositionierung und weitere Vorgänge wiederholt, wie durch die
Einheit 122 angezeigt. Wenn der Wert der Querschnittsfläche nach der
Einheit 112 eine erste Bestimmung ist, erfolgt eine Entschei dung
in der Einheit 122, um eine neue Querlinie am normalen
Teil des Blutgefäßes auf
der anderen Seite der Stenose zu plazieren.
-
Wenn
die Entscheidung auf keine Wiederholung lautet, werden die proportionalen
Werte der Querschnittsfläche
im Speicher 120 mit Ausnahme des ersten Wertes in der Einheit 123 gemittelt.
Der erste Wert wird von dem gemittelten (normalen) Wert in der Einheit 124 subtrahiert.
Die Differenz wird durch den normalen Wert in der Einheit 126 dividiert, damit
der Wert des Stenoseverhältnisses
an der Einheit 127 erzielt wird.
-
In
der Praxis wird der Prozentanteil der Stenose dadurch erreicht,
daß ein
DSA-Bild des Blutgefäßes erhalten
wird. Eine erste Querlinie wird dann auf dem Bild des Blutgefäßes an einer
scheinbaren oder vermuteten Fläche
der Stenose positioniert. Die Linie wird in gleiche Segmente unterteilt.
Die Segmente werden mit lagedefinierenden Zahlen versehen. Dichtewerte
werden den Segmenten auf der Basis der Dichtesignalewerte des Bildes
an den Segmenten zugeordnet. In der zeichnerischen Darstellung nach 3 ist
ein Blutdichteprofil durch Auftragen einer konstanten Größe minus
der Dichte in Abhängigkeit
von der Position gezeichnet. Der Hintergrund des Blutgefäß-Dichteprofiles
wird festgestellt. Ein Subtraktionsvorgang dient zum Eliminieren
des Hintergrundes, und es wird eine neue Profilkurve gezogen, die
das Dichteprofil ohne den Hintergrund darstellt. Die neue Kurve
wird integriert, um die Fläche
unterhalb der Kurve in Form einer Zahl zu erhalten, die proportional
der Querschnittsfläche
des Blutgefäßes ist.
Diese Schritte werden mindestens an einer Fläche des Blutgefäßes wiederholt,
die normal erscheint, um ein Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche an der
Stenose und an einem als normal angenommenen Teil des Blutgefäßes zu erzielen.
Um den Vorgang zu verfeinern, können
mehrere Linien angewendet werden.