DE4133018A1

DE4133018A1 - Vorrichtung fuer die digitale subtraktionsangiografie

Info

Publication number: DE4133018A1
Application number: DE19914133018
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Henne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-04-08
Also published as: WO1993007476A3; WO1993007476A2

Description

Die Erfindung betrifft die sogenannte digitale Subtraktions angiografie unter Verwendung eines in die zu untersuchende Ader eines Patienten injizierten Kontrastmittels, mit einer Röntgenbildaufnahmeeinrichtung, einer Einrichtung zum rela tiven Bewegen von Röntgenbildaufnahmeeinrichtung und Patient und mit einer digitalen Bildverarbeitungseinrichtung, die eine rechnerische Verarbeitung, insbesondere Subtraktion, von Bildern und Masken durchführt.

Insbesondere betrifft die Erfindung die sogenannte periphere digitale Subtraktionsangiografie (PDSA), also die röntgeno logische Untersuchung von Gefäßen und deren grafische Dar stellung, um Gefäßveränderungen und -mißbildungen zu erken nen. Die periphere digitale Subtraktionsangiografie betrifft also insbesondere die Untersuchung von Arterien in Glied maßen, z. B. in Beinen.

Gemäß dem Stand der Technik wird dabei ein Kontrastmittel in die Arterie injiziert und mittels einer Röntgenbildaufnahme einrichtung wird ein Bild der zu untersuchenden Ader sowie von dessen Umgebung (Knochen, Gewebe etc.) gemacht, wobei sich das Kontrastmittel in der Arterie befindet. Um eine solche Aufnahme medizinisch auswertbar zu machen, muß aller dings zuvor eine Maske erzeugt werden, welche dazu dient, aus dem letztlich der Untersuchung dienenden Bild diejenigen An teile zu eliminieren, die nicht interessieren, also insbe sondere die Ader umgebendes Gewebe, Knochen, etc.

Dies wird dann besonders schwierig, wenn der zu untersuchende Aderbereich länger ist als die Abmessung des zur Verfügung stehenden Röntgenbildes, z. B. bei der Untersuchung eines gan zen Beines von der Hüfte bis zum Fuß. In diesem Falle müssen über die gesamte Längserstreckung des Beines eine Mehrzahl von Röntgenbildern angefertigt und zusammengefügt werden. Hierzu ist es erforderlich, den Patentienten und/oder die Röntgenröhre zu bewegen.

Bei einer derartigen peripheren digitalen Subtraktionsangio grafie wird die Qualität der gewonnenen Bilder wesentlich von Bewegungen des Patienten bestimmt, die zwischen dem Zeitpunkt der Maskengewinnung und der Röntgenaufnahme mit Kontrastmit tel stattfinden. Im Idealfall sollte keine Patientenbewegung stattfinden. Die Wahrscheinlichkeit von Patientenbewegungen (Muskelbetätigungen) wird geringer, wenn die Zeitpunkte der Maskenaufnahme und der Kontrastmittelaufnahme nahe beieinan der liegen.

Im Stand der Technik wird bei einer Angiografie von langge streckten Gliedmaßen, z. B. dem Bein, zunächst zur Erzeugung einer Maske das gesamte Bein mit mehreren Röntgenbildern ohne jegliches Kontrastmittel aufgenommen. Sodann wird Kontrast mittel injiziert und zwar in einer Menge, die ausreicht, um die gesamte Ader von der Hüfte bis zum Fuß mit Kontrastmittel zu füllen. Danach werden sukzessive mehrere Röntgenbilder mit Kontrastmittel gemacht und einander zugeordnete, d. h. densel ben Beinbereich betreffende Röntgenbilder mit Kontrastmittel und Masken werden voneinander subtrahiert, um letztlich eine reine Kontrastmitteldarstellung zu gewinnen. Die Subtraktion erfolgt mit konventionellen Mitteln der digitalen Bildverar beitung. Dies bedeutet, daß die Bilder nicht ausschließlich fotochemisch verarbeitet werden, sondern daß sie digital in Form einer Matrix aus einzelnen Bildelementen (Pixels) zu sammengefügt sind, um rechnerisch verarbeitbar zu sein.

Die vorstehend erläuterte bekannte Technik ist hinsichtlich der Qualität der gewonnenen Bilder verbesserungsfähig. Dies ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung setzt als bekannt voraus die herkömmlichen Techniken der peripheren digitalen Subtraktionsangiografie. Die Erfindung setzt sich weiterhin das Ziel, daß die Qualität der gewonnenen Bilder mit Vorrichtungen herkömmlicher Art verbessert werden kann. Dies bedeutet, daß die Erfindung realisiert werden kann mit herkömmlichen Apparaturen für die periphere digitale Subtraktionsangiografie, wobei diese Appa raturen aber in einer neuen Weise gesteuert werden. Mit an deren Worten: Die Erfindung ist realisierbar mit herkömmli cher Hardware (im weitesten Sinne einschließlich der Röntgen einrichtung, des Patiententisches etc.), wobei allerdings die die Apparatur steuernde Software und auch die Software der Bildverarbeitung neuartig sind.

Da die Erfindung mit herkömmlicher Hardware im vorstehend ge nannten Sinn realisierbar ist, soll diese Hardware hier nicht näher beschrieben werden, sondern nur das Wesentliche der Er findung, nämlich die Steuerung der Vorrichtung und die Bild verarbeitung.

Das obengenannte Ziel einer Verbesserung der Bildqualität bei der peripheren digitalen Subtraktionsangiografie erreicht die Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform dadurch, daß

a) bei einer Abmessung des Rahmens eines mit der Röntgenbild aufnahmeeinrichtung erzeugten Bildes (B₁, B₂ . . .) derart, daß sich ein Kontrastmittel-Bolus (KMB) nicht vollständig von einem Rand des Bildes zum gegenüberliegenden Rand er streckt, die Vorricntung so gesteuert wird, daß
b) in einer ersten Relativstellung von Röntgembildaufnahme einrichtung und Patient vor Injektion des Kontrastmittels ein erstes Röntgenbild eines ersten Bereiches der Ader gemacht wird, und daß dieses Bild als Maske in einem Speicher der Bildverarbeitungseinrichtung abgespeichert wird,
c) anschließend nach Injektion des Kontrastmittels weiterhin in der genannten ersten Relativstellung mehrere weitere Bilder gemacht werden, bei denen der Bolus (KMB) des inji zierten Kontrastmittels quer über den Bildrahmen wandert,
d) jede der mehreren Bilder von der Maske subtrahiert werden, um jeweils ein Bolusbild mit unterschiedlichen Positionen der Boli in der Ader zu gewinnen, und daß
e) die so gewonnenen Bolusbilder zu einem Gesamtkontrastmit telbild der Ader zumindest des ersten Bereiches zusammenge fügt werden.

Gemäß dieser ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Angiografievorrichtung also so programmiert, daß bei Injek tion des Kontrastmittels in Form eines relativ kurzen Bolus von z. B. 1 bis 5 cm Länge (Injektion von z. B. 1 s) der ent stehende Kontrastmittel-Bolus in einer ersten Tischposition mit einer Reihe von Röntgenaufnahmen verfolgt wird. Dabei ist die Maske zuvor ohne Kontrastmittel für diese Tischposition aufgenommen worden. Alle gewonnenen Röntgenaufnahmen dieser ersten Tischposition werden von der genannten Maske subtra hiert, um die Fortbewegung des Kontrastmittel-Bolus durch die Ader darzustellen. Dabei ändert die Röntgenaufnahmeeinrich tung ihre Stellung nicht, d. h. die Bilder erfassen alle den gleichen Aderbereich, wobei sich nur der Kontrastmittel-Bolus mit dem Blut auf den Bildern von einem Rand zum gegenüberlie genden Rand bewegt. Dies ergibt mit guter Bildqualität eine Darstellung der untersuchten Arterie über eine Längserstec kung, die der Längserstreckung eines Röntgenbildes ent spricht. Mit herkömmlichen Anlagen läßt sich so typischer weise ein Aderbereich von ca. 15 bis 30 cm erfassen, wobei Bildverschlechterungen aufgrund von Muskelbewegungen des Patienten weitestgehend vermieden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in einfacher Weise auf eine Angiografie des gesamten Beines erstrecken. Sobald nämlich aufgrund der Relativbewegung zwischen Patient und Röntgenaufnahmeeinrichtung der Kontrastmittel-Bolus den unte ren Bildrand erreicht hat, wird der Patient relativ zur Rönt genaufnahmeeinrichtung um eine Bildhöhe verschoben, d. h. es wird eine zweite Tischposition eingenommen, in welcher die Röntgenaufnahmen einen weiteren, an den ersten untersuchten Bereich anschließenden Aderbereich erfassen. Hierbei tritt allerdings das Problem auf, daß eine Maske des zu untersu chenden Aderbereiches nur schwer zu gewinnen ist. Eine erfin dungsgemäße Lösung dieses Problems ist in der Figurenbe schreibung erläutert. Auf diese Weise läßt sich durch suk zessive Einstellung verschiedener Tischpositionen über das gesamte Bein und Wiederholung der vorstehend erläuterten Ver fahrensschritte eine Angiografie des gesamten Beines mit gu ter Qualität erreichen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Ziel einer verbesserten peripheren digitalen Subtraktions angiografie dadurch erreicht, daß

a) bei einer Abmessung des Rahmens eines mit der Röntgenbild aufnahmeeinrichtung erzeugten Bildes (B₁, B₂ . . .) derart, daß sich ein Kontrastmittel-Bolus (KMB) nicht vollständig von einem Rand des Bildes zum gegenüberliegenden Rand er streckt, die Vorrichtung so gesteuert wird, daß
b) in einer ersten Relativstellung von Röntgenbildaufnahme einrichtung und Patient vor Injektion des Kontrastmittels ein erstes Röntgenbild eines ersten Bereiches der Ader gemacht wird und daß dieses Bild als Maske in einem Spei cher der Bildverarbeitungseinrichtung abgespeichert wird,
c) bei fortlaufender Relativbewegung zwischen Röntgenbildauf nahmeeinrichtung und Patient sukzessive eine Vielzahl von Röntgenbildern an verschiedenen Orten des Kontrastmit tel-Bolus synchron zu dessen Bewegung mit dem Blut durch die Ader gemacht werden,
d) für jedes der Vielzahl von Röntgenbildern jeweils eine zugeordnete Maske derart erzeugt wird, daß
e) die gemäß Merkmal (b) erzeugte Maske als erste Maske dem ersten Bild zugeordnet wird,
f) dem zweiten Bild und den folgenden Bildern zuzuordnende zweite und weitere Masken erzeugt werden durch jeweils eine Verschiebung der vorangegangenen Maske in der Bewe gungsrichtung und Ergänzung eines dann noch offenen Maskenbereichs durch einen Bildbereich des jeweils zuge ordneten Bildes, der im wesentlichen noch kein Kontrast mittel enthält,
g) die einander zugeordneten Masken und Bilder voneinander subtrahiert werden zur Erzeugung von Bolus-Bildern und daß
h) die Bolus-Bilder zusammengefügt werden.

Die vorstehend beschriebene Angiografievorrichtung ermöglicht eine kontinuierliche Bewebung des Patienten relativ zur Rönt genröhre.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bis 4 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer peripheren digitalen Subtraktionsangiografie und Fig. 5 schematisch das Prinzip eines zweiten Ausführungsbeispieles der peripheren digitalen Subtraktionsangiografie.

Die nachstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung setzt voraus die Kenntnis von herkömmlichen Vor richtungen für die digitale Subtraktionsangiografie. Die Er findung läßt sich realisieren unter Verwendung herkömmlicher Röntgenbildaufnahmeeinrichtungen, eines Patiententisches, der relativ zur Röntgenbildaufnanmeeinrichtung bewegbar ist, und einer digitalen Bildverarbeitungseinrichtung, die eine rech nerische Verarbeitung der gewonnenen Röntgenbilder ermög licht, um schließlich angiografische Darstellungen zu erhal ten, die dem Arzt zur Verfügung gestellt werden können. Die Erfindung betrifft die Steuerung, insbesondere die Zeitfolge, der Bilderzeugung und die Bildverarbeitung. Sie läßt sich mit herkömmlichen Vorrichtungen durch eine neuartige Programmie rung derselben realisieren.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch ein erstes Ausfüh rungsbeispiel.

Fig. 1 stellt ein erstes Röntgenbild B₁ dar, das einen Teil eines zu untersuchenden Körperteils (z. B. ein Bein) zeigt. Bei Untersuchen eines Beines kann das Röntgenbild B₁ bei spielsweise einem cranialen Bereich des Beines (z. B. über der Hüfte oder dem Becken) entsprechen.

Beim Röntgenbild B₁ gemäß Fig. 1 ist noch kein Kontrastmittel injiziert. Dargestellt sind schematisch eine zu untersuchende Ader A (Arterie) und umgebendes Material O, welches z. B. Kno chen, Gewebe etc. enthält und die eigentliche röntgenologi sche Untersuchung der Ader A erschwert. Es wird deshalb ange strebt, in der letztlich zu erzeugenden angiografischen Dar stellung alle störenden Objekte O zu entfernen, so daß aus schließlich die Struktur der zu untersuchenden Ader A abge bildet ist. Hierfür dienen sogenannte Masken, bei denen die Störobjekte aufgenommen werden. Die Masken werden dann mit anderen Röntgenbildern so verarbeitet, daß letztlich nur noch die zu untersuchende Aderstruktur auf einem rechnerisch er zeugten Bild verbleibt.

Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 4 dient das ohne Kontrastmittel aufgenommene Röntgenbild B₁ als Maske für die anschließende Verarbeitung von weiteren Rönt genbildern. Nach Herstellung und Speicherung des Röntgenbil des B₁ wird Kontrastmittel injiziert. Fig. 2 zeigt einen Kon trastmittel-Bolus KMB₂ in der Ader A. Der Kontrastmittel-Bo lus ist relativ kurz, z. B. entspricht er einer Kontrastmit telinjektion von etwa einer Sekunde. Die Längserstreckung des Kontrastmittel-Bolus in der Ader beträgt z. B. zwischen 1 cm und 5 cm. Der Bolus KMB wandert mit dem Blut durch die Ader und bleibt in seiner geometrischen Ausdehnung weitgehend erhalten. Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, ist die Längserstreckung des Bolus KMB₂ wesentlich kürzer als die Längserstreckung eines Bildrahmens. Dies bedeutet, daß die Wanderung des Bolus mit dem Blut durch das Bild durch Anfer tigung einer Zeitfolge von mehreren Aufnahmen verfolgt werden kann. Die Fig. 1 bis 4 sind in einer einzigen, festen Re lativstellung zwischen Röntgenbildaufnahmeeinrichtung und Patient hergestellt, d. h. die Fig. 1 bis 4 zeigen immer den gleichen Körperabschnitt des Patienten. Während der Wan derung des Bolus KMB durch die Ader A vom linken zum rechten Bildrand (also in Fig. 2 von links nach rechts) werden eine Serie von Röntgenbildern erzeugt, wobei der Kontrastmittel- Bolus in jeweils einer anderen Position ist. Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Röntgenbild B₂, bei dem der Bolus KMB schon ein Stück vom linken Bildrand in das Bildinnere gewandert ist. Entsprechend werden eine Vielzahl von Bildern gemacht, welche die Wanderung des Bolus vom linken zum rechten Bild rand lückenlos abdecken. Fig. 2a zeigt beispielhaft das sich an das Röntgenbild B₂ zeitlich anschließende Röntgenbild B₃, bei dem der Bolus etwa um seine Längserstreckung mit dem Blut nach rechts gewandert ist. Entsprechend wird eine Vielzahl von Bildern B₂, B₃ . . . erzeugt.

Fig. 3 zeigt beispielhaft die rechnerische Verarbeitung des Röntgenbildes B₂ mit der Maske M₁ (B₁). Eine Subtraktion er gibt das rechnerisch erzeugt Bolusbild Bb₂, wobei sich der Bolus KMB in der mit dem Index "2" gekennzeichneten Stellung befindet.

Entsprchend wird das Röntgenbild B₃ mit der Maske M₁ (B₁) verrechnet, wobei sich ein anderes Bolusbild Bb₃ (nicht dargestellt) ergibt, das vom Bolusbild Bb₂ dadurch unter schieden ist, daß der Bolus in der Ader weitergewandert ist.

Entsprechend wird auch direkt bei Eintritt des Bolus in Fig. 2 vom linken Bildrand her eine Röntgenbildaufnahme erzeugt und von der Maske M₁ subtrahiert. Dabei kommt es nicht darauf an, ob das Röntgenbild von der Maske, oder die Maske vom Röntgenbild abgezogen wird; in jedem Falle sind die störenden Objekte O eliminiert und entscheidend ist nur der absolute Wert des Subtraktionsergebnisses.

Die auf diese Weise gewonnenen Bolusbilder Bb₁, Bb₂, Bb₃ . . . werden gemäß Fig. 4 zu einem vollständigen Bild zusammenge fügt, das die Ader mit Hilfe des Kontrastmittels vollständig darstellt, ohne daß störende weitere Objekte sichtbar sind.

Wie gesagt, entsprechen die Fig. 1 bis 4 einer einzigen, festen Relativposition zwischen Röntgenbildaufnahmeeinrich tung und Patient.

Soll nun der weitere Verlauf der Adern (z. B. über das gesamte Bein) verfolgt werden, dann wird die Relativstellung zwischen Röntgenaufnahmeeinrichtung und Patient so verschoben, daß ein weiterer, sich an den Beinbereich gemäß Fig. 1 bis 4 an schließender Bereich des Beines erfaßt wird.

Das Problem bei der sich dann anschließenden digitalen Sub traktionsangiografie im Vergleich zu den Fig. 1 bis 4 liegt darin, daß hier kein kontrastmittelfreies Maskenbild gemäß B₁ in einfacher Weise erzeugbar ist. Dieses Problem läßt sich wie folgt lösen:

Sobald der Kontrastmittel-Bolus KMB den rechten Bildrand (also den caudalen Bildrand) erreicht hat, wird der Patient und/ oder die Röntgenaufnahmeeinrichtung um eine Bildlänge verschoben. Danach nimmt also die Röntgenaufnahmeeinrichtung in bezug auf den Patienten eine zweite Position ein. Die erste Röntgenaufnahme in dieser zweiten Tischposition wird am cranialen Bildrand bereits Kontrastmittel enthalten, welches sich dann anschließend mit dem Blut caudal bewegt. Obwohl das erste Röntgenbild in der zweiten Tischposition bereits Kon trastmittel enthält, kann es gleichwohl als Maske verwendet werden, wenn wie folgt verfahren wird: Die sich an das erste Röntgenbild in der zweiten Tischposition anschließenden Rönt genbilder werden jeweils vom ersten Röntgenbild subtrahiert. Im Subtraktionsergebnis werden im cranialen Teil des Bildes, aus dem der Kontrastmittel-Bolus sich herausbewegt hat, die Gefäße negativ dargestellt und im caudalen Bildbereich, in den sich der Kontrastmittel-Bolus gerade bewegt hat, werden die Gefäße positiv zur Darstellung kommen. Gemäß der Erfin dung ist nun vorgesehen, nur auf die Absolutwerte der Sub traktionsergebnisse abzustellen. d. h. negative Bildwerte wer den invertiert, so daß sie ebenfalls in positiver Darstellung erscheinen (entsprechend könnten auch die positiven Werte in vertiert werden, so daß alles negativ erschiene). Aus dem derart durch Berechnung erzeugten Bolusbildern Bb wird ein Gesamtbild zusammengefügt, welches das gesamte Gefäß positiv darstellt.

Die Zusammenfügung der einzelnen Bolusbilder kann insbeson dere so erfolgen, daß für eine bestimmte Bildstelle (welche hier immer auch einer bestimmten Körperstelle des Patienten entspricht) ermittelt wird, welches der mehreren Bolusbilder an dieser Stelle den größten Dichtewert aufweist (also ent sprechend das meiste Kontrastmittel). Für die Zusammenfügung des Gesamtbildes aus den einzelnen Bolusbildern wird dann dieser Maximalwert an der gegebenen Stelle herangezogen. Mit anderen Worten: Im Gesamtbild wird für jeden Bildpunkt (Pixel) der jeweils zugehörige Wert dadurch ermittelt, daß für diesen Bildpunkt der Maximalwert aus allen Bolusbildern ausgewählt wird.

Das vorstehend beschriebene Prinzip der digitalen Erzeugung von angiografischen Bildern mit Hilfe von Masken, die bereits Kontrastmittel enthalten, läßt sich dllgemein anwenden, wenn der Bildrahmen größer ist als die Längserstreckung des Bolus.

Fig. 5 beschreibt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer di gitalen Subtraktionsangiografie. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine kontinuierliche Relativbewegung zwi schen Patient und Röntgenaufnahmeeinrichtung möglich.

Der mit dem Blut gleichmäßig fließende Kontrastmittel-Bolus wird mit dem Röntgenbild synchron verfolgt, d. h. die Relativ bewegung zwischen Patient und Röntgenröhre entspricht im we sentlichen der Fließgeschwindigkeit des Bolus. Auf diese Weise bleibt der Bolus im Röntgenbild "stehen", d. h. im Rönt genbild erscheint der Bolus immer an der gleichen Stelle.

Dies ist in Fig. 5 illustriert. Dort sind im linken Teil der Figur schematisch eine Vielzahl von Röntgenbilder B₁, B₂, B₃ . . . dargestellt und darüber ein Objekt "O", welches die störenden Teile, z. B. des untersuchten Beines, symbolisiert. Die Relativbewegung erfolgt in Richtung des Pfeiles "x".

Im rechten Bereich der Fig. 5 ist das Ergebnis der rechne rischen Maskenerzeugung dargestellt.

Zunächst wird vor Injizierung des Kontrastmittels eine erste Röntgenaufnahme im cranialen Bereich des Beines, z. B. über der Hüfte oder dem Becken, angefertigt. Dies ist die Maske M₁ (Fig. 5, Mitte, oben). Die Maske M₁ (also das Röntgenbild im Ausgangsbereich der Untersuchung ohne Kontrastmittel) wird im Speicher der Bildverarbeitungseinrichtung abgespeichert und anschließend in der noch zu beschreibenden Weise weiterverar beitet.

Sodann wird Kontrastmittel injiziert, und zwar in so kurzer Zeit und mit so geringer Menge, daß der Kontrastmittel-Bolus KMB deutlich kleiner ist als die Abmessung des Röntgenbildes in Bewegungsrichtung x.

Das Röntgenbild B₁ zeigt somit sowohl den (in seiner geome trischen Struktur letztlich interessierenden) Kontrastmit tel-Bolus KMB und auch noch den vom Bild erfaßten Abschnitt des störenden Objektes O. Wird das Röntgenbild B₁ von der Maske M₁ subtrahiert, bleibt nur der interessierende Bolus KMB übrig.

Sodann wandert der Bolus in Richtung des Pfeiles x. Ist er um die Strecke Δx nach rechts gewandert, wird ein weiteres Rönt genbild B₂ angefertigt, wobei die Relativposition des Bolus KMB im Bild B₂ derjenigen von B₁ entspricht, wie dargestellt ist. Es ist nun eine Maske zu erzeugen, mit der das Röntgen bild B₂ so verarbeitet werden kann, daß die dem störenden Ob jekt O entsprechenden Anteile eliminiert sind. Dies ist in Fig. 5 in der Zeile rechts vom Bild B₂ schematisch darge stellt. Um eine dem Röntgenbild B₂ zuzuordnende Maske M₂ zu erzeugen, wird die zuerst aufgenommene Maske M₁ in Fortbe wegungsrichtung x verschoben (sogenannter Pixelshift). Eine solche Verschiebung ist rechnerisch kein Problem. Das in Fig. 5 mit M₁ Δx bezeichnete Bild entspricht einer solchen Ver schiebung der Ausgangsmaske M₁. Wie dargestellt, bleibt dann am rechten Rand der so erzeugten Maske ein Bereich offen, d. h. hier fehlen die dem störenden Objekt O entsprechenden Meßpunkte.

Diese fehlende Information zur Ergänzung und Vervollständi gung der unvollständigen Maske M₁+Δx wird mit Hilfe des zuvor aufgenommenen Röntgenbildes B₂ gewonnen. Der rechte Bereich des Bildes B₂ enthält nämlich genau die in der zunächst noch unvollständigen Maske fehlenden Informationen über das Objekt O. Somit wird vom Röntgenbild B₂ ein rechter Streifen mit der Breite Δx "abgeschnitten" und zum zunächst noch unvollständigen Maskenbild M₁Δ zuaddiert. Dies ist in Fig. 5 (Mitte) schematisch dargestellt. Der Streifen Δx B₂ vervollständigt das Maskenbild, so daß nach Addition eine Maske M₂ (Fig. 5, rechts) entsteht, die so mit dem Röntgen bild B₂ verarbeitbar ist, daß das störende Objekt vollständig eliminiert ist.

Sodann wird entsprechend der Bewegung des Kontrastmittel- Bolus KMB ein drittes Röntgenbild B₃ aufgenommen und die zugehörigen Maske M₃ analog zu M₂ erzeugt. Es wird also zunächst die Maske M₂ in Richtung x um Δx verschoben, so daß sich der Maskenrest M₂+Δx ergibt. Hierzu wird die fehlende Information ΔxB₃ aus dem Röntgenbild B₃ gewonnen und zum Maskenrest addiert, so daß sich insgesamt die vollständige Maske M₃ ergibt, die mit dem Bild B₃ verarbeitbar ist.

Dies wird fortgesetzt, bis über das gesamte Bein lückenlos Bolus-Bilder angefertigt sind.

Die Breite Δx des beschriebenen Streifens kann variabel sein. So kann sie z. B. im sogenannten Durchleuchtungsmode nur die Breite einer Fernsehzeile haben und im sogenannten Puls mode mehrere cm breit sein. Die Synchronisation der Bildver schiebung (Pixels) zur Erzeugung der Masken und die Bewegung der Röntgenaufnahmeeinrichtung relativ zum Patienten müssen synchronisiert sein, was durch eine optoelektrische Messung der relativen Stellung von Röntgentisch und Röntgenröhre er reichbar ist. Auf diese Weise läßt sich auch eine Regelung der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Röntgenauf nahmeeinrichtung und Patient erreichen, so daß eine Anpassung der Geschwindigkeit an eine Änderung der Blutgeschwindigkeit möglich ist. Die Länge des Bolus bedarf dabei keiner genauen Einstellung.

Eine Synchronisation zwischen der Relativbewegung Patient/Kamera einerseits und der Bolusbewegung mit dem Blut anderer seits kann wie folgt erreicht werden: Damit der Bolus im we sentlichen immer im Bereich der Bildmitte verbleibt, kann am caudalen und/oder cranialen Bildrand ein Schwellenwert vorge geben werden derart, daß bei nicht hinreichender Synchronisa tion und einem Wandern des Bolus an die Stelle, für die der Schwellenwert vorgegeben wurde, der gemessene Bildwert (ent sprechend der Dichte des Kontrastmittels) den Schwellenwert überschreitet, woraus eine Verlagerung des Bolus aus der an gestrebten Mittellage abgeleitet und ein entsprechendes Steuersignal an die Einrichtung zum relativen Bewegen von Patient und Röntgenkamera gegeben wird. Statt des Schwellen wertes kann auch am caudalen bzw. cranialen Ende des Bildes ein Fenster vorgegeben werden derart, daß dann, wenn der Bolus dieses Fenster erreicht, ein entsprechendes Steuersig nal abgeleitet wird.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren für die periphere digitale Subtraktionsangiografie haben den Vorteil, daß die Untersuchungszeit für eine Gefäßdarstellung, z. B. der Beine, wesentlich verkürzt wird. Sie liegt im Vergleich zum Stand der Technik bei etwa 20% der bisher erforderlichen Zeit spanne.

Weiterhin kann der Kontrastmittelverbrauch wesentlich redu ziert werden. Er liegt etwa bei 10% bis 20% der herkömm licherweise erforderlichen Menge, was bei den erheblichen Kosten des Kontrastmittels beträchtlich ist und was von klinischem Vorteil ist, da Kontrastmittel toxisch sind.

Die erreichte Qualität der angiografischen Darstellung ent spricht derjenigen der stationären DSA.

Claims

1. Vorrichtung für die digitale Subtraktionsangiografie unter Verwendung eines in die zu untersuchende Ader eines Pa tienten injizierten Kontrastmittels, mit einer Röntgenbild aufnahmeeinrichtung, einer Einrichtung zum relativen Bewegen von Röntgenbildaufnahmeeinrichtung und Patient und mit einer digitalen Bildverarbeitungseinrichtung, die eine rechnerische Verarbeitung, insbesondere Subtraktion, von Bildern und Mas ken durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) bei einer Abmessung des Rahmens eines mit der Röntgenbild aufnahmeeinrichtung erzeugten Bildes (B_1, B₂ . . .) derart, daß sich ein Kontrastmittel-Bolus (KMB) nicht vollständig von einem Rand des Bildes zum gegenüberliegenden Rand er streckt, die Vorrichtung so gesteuert wird, daß,
b) in einer ersten Relativstellung von Röntgenbildaufnahme einrichtung und Patient vor Injektion des Kontrastmittels ein erstes Röntgenbild (B₁) eines ersten Bereiches der Ader (A) gemacht wird, und daß dieses Bild als Maske in einem Speicher der Bildverarbeitungseinrichtung abgespei chert wird,
c) anschließend nach Injektion des Kontrastmittels weiterhin in der genannten ersten Relativstellung mehrere weitere Bilder gemacht werden, bei denen der Bolus (KMB) des inji zierten Kontrastmittels quer über den Bildrahmen wandert,
d) jede der mehreren Bilder von der Maske (B₁) subtrahiert werden, um jeweils ein Bolusbild (Bb) mit unterschied lichen Positionen der Boli in der Ader zu gewinnen, und daß
e) die so gewonnenen Bolusbilder (Bb) zu einem Gesamtbild der Ader zumindest des ersten Bereiches zusammengefügt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung so erfolgt, daß für mehrere Relativstellungen von Röntgenbild aufnahmeeinrichtung und Patient jeweils mehrere Bolusbilder (Bb) gewonnen und zu einem Gesamtbild mehrerer Bereiche der Ader zusammengefügt werden.

3. Vorrichtung für die digitale Subtraktionsangiografie unter Verwendung eines in die zu untersuchende Ader eines Patienten injizierten Kontrastmittels, mit einer Röntgenbild aufnahmeeinrichtung, einer Einrichtung zum relativen Bewegen von Röntgenbildaufnahmeeinrichtung und Patient und mit einer digitalen Bildverarbeitungseinrichtung, die eine rechnerische Verarbeitung, insbesondere Subtraktion, von Bildern und Mas ken durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) bei einer Abmessung des Rahmens eines mit der Röntgenbild aufnahmeeinrichtung erzeugten Bildes (B₁, B₂ . . .) derart, daß sich ein Kontrastmittel-Bolus (KMB) nicht vollständig von einem Rand des Bildes zum gegenüberliegenden Rand er streckt, die Vorrichtung so gesteuert wird, daß,
b) in einer ersten Relativstellung von Röntgenbildaufnahme einrichtung und Patient vor Injektion des Kontrastmittels ein erstes Röntgenbild (M₁) eines ersten Bereiches der Ader gemacht wird und daß dieses Bild als Maske in einem Speicher der Bildverarbeitungseinrichtung abgespeichert wird,
c) bei fortlaufender Relativbewegung zwischen Röntgenbildauf nahmeeinrichtung und Patient sukzessive eine Vielzahl von Röntgenbildern (B₁, . . . B₅ . . .) an verschiedenen Orten des Kontrastmittel-Bolus (KMB) synchron zu dessen Bewegung mit dem Blut durch die Ader gemacht werden,
d) für jedes der Vielzahl von Röntgenbildern (B₁ . . ., B₅) je weils eine zugeordnete Maske (M₁, M₂ . . . M₄) derart er zeugt wird, daß
e) die gemäß Merkmal (b) erzeugte Maske als erste Maske (M₁) dem ersten Bild (B₁) zugeordnet wird,
f) dem zweiten Bild (B₂) und den folgenden Bildern (B_{3 . . .}) zuzuordnende zweite und weitere Masken (M₂ . . .) erzeugt werden durch jeweils eine Verschiebung der vorangegangenen Maske in der Bewegungsrichtung (x) und Ergänzung eines dann noch offenen Maskenbereichs durch einen Bildbereich (Δx B₂, Δx B₃ . . .) des jeweils zugeordneten Bildes (B₁ . . .), der im wesentlichen noch kein Kontrastmittel ent hält,
g) die einander zugeordneten Masken und Bilder voneinander subtrahiert werden zur Erzeugung von Bolus-Bildern (Bb_i) und daß
h) die Bolus-Bilder (Bb_i) zusammengefügt werden.

4. Bildverarbeitungsverfahren für die digitale Subtrak tionsangiografie unter Verwendung eines in die zu untersuchen de Ader eines Patienten injizierten Kontrastmittels, einer Röntgenbildaufnahmeeinrichtung, einer Einrichtung zum relati ven Bewegen von Röntgenbildaufnehmeeinrichtung und Patient, und mit einer digitalen Bildverarbeitungseinrichtung, die eine rechnerische Verarbeitung, insbesondere Subtraktion, von Röntgenbildern durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kon trastmittelinjektion mit einem Kontrastmittel-Bolus, dessen Längserstreckung wesentlich kürzer ist als die Längserstrec kung eines Röntgenbildes, zu einem ersten Zeitpunkt ein Rönt genbild aufgenommen wird, bei dem sich der Bolus in einer ersten Stellung befindet, und daß anschließend zumindest eine weitere Röntgenaufnahme gewonnen wird, bei der sich der Bolus in einer von der ersten Stellung verschiedenen Stellung be findet, daß die beiden vorstehend genannten Aufnahmen vonein nander subtrahiert werden und daß beim Subtraktionsergebnis nur Absolutwerte der erhaltenen Bildelementwerte für die Angiografiedarstellung berücksichtigt werden.