EP3619631A1 - Verbesserungen bei der radiologischen erkennung chronisch thromboembolischer pulmonaler hypertonie - Google Patents

Verbesserungen bei der radiologischen erkennung chronisch thromboembolischer pulmonaler hypertonie

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EP3619631A1
EP3619631A1 EP18720250.2A EP18720250A EP3619631A1 EP 3619631 A1 EP3619631 A1 EP 3619631A1 EP 18720250 A EP18720250 A EP 18720250A EP 3619631 A1 EP3619631 A1 EP 3619631A1
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EP
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EP18720250.2A
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Simon Alexander TEAL
Eva-Maria QUAST
Soeren HOERNIG
Mitesh DAFTARDAR
Matthias MÜHLENDYCK
Hans-Peter Podhaisky
Barbara HINZMANN
Oliver Siegler
Levent KILIC
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Definitions

  • the present invention is concerned with the radiological detection of chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH).
  • CTEPH chronic thromboembolic pulmonary hypertension
  • the invention relates to a method, a computer system and a computer program product for the automated detection of indications of the presence of CTEPH in a human.
  • Chronic thromboembolic pulmonary hypertension is a special form of pulmonary hypertension (PH, pulmonary hypertension). It is characterized by the influx of thrombi into the pulmonary arteries. These clog and constrict the vessels in whole or in part and can transform connective tissue. In rare cases, pulmonary hypertension develops with poor prognosis.
  • CTEPH chronic myeloea
  • the symptoms of CTEPH are nonspecific. Dyspnoea and fatigue may occur in the early stages. The duration of the first symptoms of the diagnosis is on average 14 months, with some patients already in an advanced stage of the disease. This underlines the need for accurate and timely diagnostics.
  • CTEPH chronic pulmonary hypertension
  • the gold standard for diagnosing or excluding CTEPH is ventilation / perfusion scintigraphy.
  • the negative predictive value of perfusion scintigraphy is close to 100, which means that a proper perfusion distribution excludes a CTEPH with almost certainty.
  • the problem is that CTEPH is comparatively rare. The rarity and the complex diagnostics and differential diagnostics lead to CTEPH being underdiagnosed.
  • a first subject of the present invention is a method for detecting evidence of the presence of CTEPH in a human comprising the following steps:
  • Another object of the present invention is a computer system for detecting evidence for the presence of CTEPH in a human, comprising - means for automatically receiving or retrieving one or more computed tomographic images of the human thorax
  • the present invention is directed to the automated image analysis of computed tomographic images of the human thorax.
  • a CT image produced by the human thorax is immediately and automatically subjected to an image analysis according to the invention after it has been generated.
  • a computer system aligned to produce a corresponding CT scan may be configured to supply the CT scan to the image analysis of the present invention.
  • the components that perform the image analysis receive the CT scan.
  • FIG 3 shows schematically an embodiment of the computer system 100 according to the invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der radiologischen Erkennung chronisch thromboembolischer pulmonaler Hypertonie (CTEPH). Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren, ein Computersystem und ein Computerprogrammprodukt zur automatisierten Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen.

Description

Verbesserungen bei der radiologischen Erkennung chronisch thromboembolischer pulmonaler Hypertonie
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der radiologischen Erkennung chronisch thromboembolischer pulmonaler Hypertonie (CTEPH). Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren, ein Computersystem und ein Computerprogrammprodukt zur automatisierten Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen.
Chronisch thromboembolische pulmonale Hypertonie (CTEPH) ist eine Sonderform der pulmonalen Hypertonie (PH, Lungenhochdruck). Sie ist charakterisiert durch die Einschwemmung von Thromben in die Lungenarterien. Diese verstopfen und verengen die Gefäße ganz oder teilweise und können sich bindegewebig umbauen. In seltenen Fällen entwickelt sich eine pulmonale Hypertonie mit schlechter Prognose.
Die Symptome der CTEPH sind unspezifisch. Im Frühstadium können Dyspnoe und Müdigkeit auftreten. Die Dauer von den ersten Symptomen zur Diagnose beträgt im Mittel 14 Monate, wobei sich einige Patienten dann bereits in einem fortgeschrittenen Stadium der Erkrankung befinden. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer exakten und frühzeitigen Diagnostik.
Eine frühzeitige Diagnose der CTEPH ist auch deswegen von Bedeutung, weil es mittlerweile Therapieoptionen für unterschiedliche Manifestationsformen dieser Erkrankung gibt. Die bevorzugte Therapie der CTEPH ist die operative pulmonale Endarterektomie (PEA), mit deren Hilfe bis zu 70 % der Patienten geheilt werden können. Die perioperative Mortalität an erfahrenen Zentren liegt mittlerweile bei 2-4 %. Allerdings werden etwa 30- 50 % aller CTEPH-Patienten als nicht operabel klassifiziert. Für diese Patienten sowie für Patienten mit persistierender pulmonaler Hypertonie nach PEA wurde Anfang 2014 mit Riociguat erstmalig eine medikamentöse Therapie zugelassen.
Der Goldstandard, eine CTEPH zu diagnostizieren oder auszuschließen, ist die Ventilations-/Perfusionsszintigraphie. Der negative prädiktive Wert der Perfusionsszintigraphie liegt bei nahezu 100 , das heißt, eine regelrechte Perfusionsverteilung schließt eine CTEPH mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit aus. Das Problem liegt aber darin, dass CTEPH vergleichsweise selten ist. Die Seltenheit und die komplexe Diagnostik und Differentialdiagnostik führen dazu, dass CTEPH unterdiagnostiziert ist.
Es besteht daher Bedarf an einer frühen und unkomplizierten Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 4 und 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie in der vorliegenden Beschreibung.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen umfassend die folgenden Schritte:
- Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen
- Analyse der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen mittels einer Bilderkennungssoftware
- Ermitteln von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren
- Berechnen einer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH auf Basis der ermittelten Merkmale - Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds für den Fall, dass die Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegt wobei die genannten Schritte automatisch auf einem oder mehreren Computersystemen als Hintergrundprozesse ablaufen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computersystem zur Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen, umfassend - Mittel zum automatisierten Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen
- Mittel zum automatisierten Analysieren der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen - Mittel zum automatisierten Erkennen von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren
- Mittel zum automatisierten Berechnen einer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH auf Basis der ermittelten Merkmale
- Mittel zum automatisierten Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt umfassend einen Datenträger, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das in den Arbeitsspeicher eines Computersystems geladen werden kann und dort das Computersystem dazu veranlasst, folgende Schritte ausführen: - Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen
- Analyse der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen mittels einer Bilderkennungssoftware
- Ermitteln von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren
- Berechnen einer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH auf Basis der ermittelten Merkmale
Ubermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds für den Fall, dass die Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegt wobei die genannten Schritte automatisch auf dem Computersystem als Hintergrundprozesse ablaufen. Die einzelnen Elemente, die das erfindungsgemäße Verfahren, das Computersystem und das Computerprogrammprodukt kennzeichnen, werden nachfolgend näher erläutert. Bei dieser Erläuterung wird nicht zwischen den einzelnen Erfindungsgegenständen (Verfahren, Computersystem, Computerprogrammprodukt) unterschieden. Stattdessen gelten die nachfolgenden Beschreibungen für alle Erfindungsgegenstände in analoger Weise, unabhängig davon, in welchem Kontext sie stehen.
Bei der Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen setzt die vorliegende Erfindung auf die automatisierte Bildanalyse von computertomografischen Aufnahmen des Thorax des Menschen.
Computertomographie (CT) ist ein Röntgenverfahren, mit dem der menschliche Körper in Querschnittbildern (Schnittbildverfahren) dargestellt wird. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Röntgenaufnahme, auf der üblicherweise nur grobe Strukturen und Knochen erkennbar sind, wird in CT-Aufnahmen auch Weichteilgewebe mit geringen Kontrastunterschieden detailliert erfasst. Eine Röntgenröhre erzeugt einen sogenannten Röntgenfächerstrahl, der den Körper durchdringt und innerhalb des Körpers durch die verschiedenen Strukturen, wie Organe und Knochen, unterschiedlich stark abgeschwächt wird. Die Empfangsdetektoren gegenüber dem Röntgenstrahler empfangen die unterschiedlich starken Signale und leiten sie an einen Computer weiter, der aus den empfangenen Daten Schichtbilder des Körpers zusammensetzt. Computertomografische Aufnahmen (CT-Aufnahmen) können in 2D oder auch in 3D betrachtet werden. Zur besseren Abgrenzbarkeit von Strukturen innerhalb des Körpers des Menschen (z.B. Gefäße), kann vor der Erzeugung von CT-Aufnahmen ein Kontrastmittel in eine Vene gespritzt werden. Computertomografie ist in der Diagnostik von Herz- und Lungenerkrankungen eine häufig angewandte Methode. Vorzugsweise handelt es sich bei den CT-Aufnahmen um Multidetektor-CT- Aufnahmen.
Die so genannte Multidetektor-CT (MDCT) bezeichnet die neueste Generation der Computertomographen, die seit 1998 in der klinischen Radiologie verfügbar ist. Die Multidetektor-CT ist breit verfügbar und geprägt von hoher, nahezu isotroper Auflösung (Größe der Bildpunkte 0,5-1 mm in jeder Raumrichtung), was eine Betrachtung der CT- Aufnahmen in beliebigen Raumebenen erlaubt. Die Untersuchungszeit bewegt sich zwischen 1 und 10 Sekunden, so dass auch bei Dyspnoe oder fehlender Kooperation der Patienten nahezu artefaktfreie Bilder entstehen. Modernste MDCT-Scanner sind mit der „dual-energy"-Technik ausgerüstet, bei der gleichzeitig zwei unterschiedliche Energien/Röhrenspannungen eingesetzt werden. Aufgrund der Energieabhängigkeit der Absorption können bestimmte Gewebeeigenschaften hervorgehoben werden, zum Beispiel die Iodverteilung nach Kontrastmittelgabe als Surrogat für die regionale Durchblutung.
Ein entscheidendes Kriterium der vorliegenden Erfindung ist die Automatisierung. Wie bereits ausgeführt ist CTEPH eine seltene Erkrankung, die unterdiagnostiziert ist. Ein Übersehen dieser Erkrankung kann fatale Folgen für den Patienten haben. Daher werden gemäß der vorliegenden Erfindung computertomografische Aufnahmen des Thorax automatisiert auf Indizien für das Vorliegen von CTEPH analysiert. "Automatisiert" bedeutet dabei, dass keinerlei menschliches Zutun erforderlich ist. Erfindungsgemäß ist also ein Computerprogramm auf einem Computersystem installiert, das Zugriff auf computertomografische Aufnahmen des Thorax hat, als Hintergrundprozess läuft, und die Aufnahmen automatisiert auf Indizien für das Vorliegen von CTEPH analysiert. Als Hintergrundprozess bezeichnet man einen Prozess, der mit dem Benutzer nicht direkt agiert und damit asynchron zu der Benutzerschnittstelle agiert.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein oder mehrere computertomografische Aufnahmen des Thorax eines Menschen empfangen oder abgerufen. Üblicherweise handelt es sich bei einer CT- Aufnahme um einen Datensatz, mit dem die Strukturen des Thorax des Menschen dreidimensional dargestellt werden können. Somit repräsentiert eine CT-Aufnahme üblicherweise den Thorax des Menschen zum Zeitpunkt der Aufnahme des Computertomogramms. Mehrere CT- Aufnahmen können den Lungenbereich des Menschen zu unterschiedlichen Zeitpunkten repräsentieren; anhand dieser mehreren CT-Aufnahmen können somit zeitliche Veränderungen in den Gewebsstrukturen erkannt und damit beispielsweise ein Krankheitsverlauf untersucht werden. Es ist aber auch denkbar, dass es sich bei den mehreren CT-Aufnahmen um CT- Aufnahmen handelt, die unterschiedliche Bereiche des Thorax repräsentieren.
Wie bereits beschrieben, ist die Computertomografie ein übliches Verfahren bei der Diagnostik von Herz- und Lungenerkrankungen. Es ist daher denkbar, bereits in einer Datenbank vorliegende CT-Aufnahmen auf das Vorliegen von Indizien für CTEPH zu untersuchen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in einer oder mehreren Datenbanken vorhandene CT-Aufnahmen abgerufen und auf das Vorliegen von Indizien für CTEPH analysiert. Dies kann beispielsweise in regelmäßigen Abständen passieren. Es ist zum Beispiel denkbar, in regelmäßigen Abständen, zum Beispiel jeden Tag oder jede Woche, eine Suche in den Datenbanken, in denen CT-Aufnahmen üblicherweise abgelegt werden, nach neuen CT-Aufnahmen durchzuführen und die neuen CT-Aufnahmen für eine Bildanalyse abzurufen. Das Abrufen kann jedoch auch unregelmäßig stattfinden. Das Abrufen kann auch durch ein Ereignis getriggert werden, beispielsweise durch das Abspeichern einer neuen CT-Aufnahme. Vorzugsweise erfolgt das Abrufen von neuen CT-Aufnahmen automatisiert.
Denkbar ist auch, die erfindungsgemäße Analyse für das Vorliegen von CTEPH-Indizien als eine Art Standardanalyse bei jeder CT-Aufnahme durchzuführen, die vom Thorax eines Menschen erzeugt wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dementsprechend eine CT-Aufnahme, die vom Thorax eines Menschen erzeugt wird, nach ihrer Erzeugung unmittelbar und automatisch einer erfindungsgemäßen Bildanalyse unterzogen. In einem solchen Fall kann ein Computersystem, das zur Erzeugung einer entsprechenden CT-Aufnahme ausgerichtet ist, so konfiguriert sein, dass es die CT-Aufnahme der erfindungsgemäßen Bildanalyse zuführt. Die Komponenten, welche die Bildanalyse ausführen, empfangen die CT-Aufnahme.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine automatisierte Analyse der CT-Aufnahme. Die Analyse wird durch eine Bilderkennungssoftware durchgeführt. Die Bilderkennung s Software ist so konfiguriert, dass sie die CT-Aufnahme auf das Vorhandensein spezifischer (charakteristischer) Merkmale untersucht. CT-Aufnahmen von Menschen, die unter CTEPH leiden, zeigen oftmals charakteristische Merkmale, die Menschen, die nicht an CTEPH erkrankt sind, nicht aufweisen. Erfindungsgemäß werden die CT-Aufnahmen auf das Vorliegen dieser charakteristischen Merkmale untersucht.
Ein charakteristisches Merkmal, das bei den genannten Analysen identifiziert werden kann, ist das Verhältnis der Volumina und/oder der Durchmesser von rechtem Ventrikel und linkem Ventrikel (RV/LV-Verhältnis) (siehe z.B. Gonzales G et al. PLoS ONE 10(5): eO 127797). Ein Wert von 0,9 und mehr beim RV/LV-Durchmesserverhältnis ist ein Indiz für das Vorliegen von CTEPH. Ein weiteres charakteristisches Merkmal ist der Grad der Krümmung der Scheidewand zwischen den Herzkammern (siehe z.B. D.A. Moses et al., Quantification of the curvature and shape of the interventricular septum; Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 52 (1), 2004, 154-163 sowie F. Haddad et al.: Septal Curvature is a marker of hemodynamic, anatomical, and electromechanical ventricular interdependence in patients with pulmonary arterial hypertension, Echocardiography Vol. 31(6) 2014, 699-707). Es kann ferner das Verhältnis der Durchmesser der Pulmonararterie und der Aorta (PA:A- Verhältnis) in der Ebene der Abzweigung der Pulmonararterie bestimmt werden (siehe z.B. A.S. Iyer et al.: CT scan-measured pulmonary artery to aorta ratio and echocardiography for detecting pulmonary hypertension in severe COPD, CHEST 2014, Vol. 145(4), 824-832). Ein PA:A- Verhältnis von 0,7 und größer ist ein weiteres Indiz für das Vorliegen von CTEPH. Charakteristische vaskuläre Merkmale sind beispielsweise das Fehlen von Kontrastmittel in den distalen Gefäßabschnitten bei totaler Obstruktion oder die Bildung von Strickleiterthromben, Netzen, Stenosen und Teilobstruktionen. Zu den CTEPH-spezifischen parenchymalen Merkmalen gehören Narben, eine Mosaikperfusion, Milchglastrübungen und bronchiale Anomalien. Die Narben kommen durch Infarkte aufgrund des Verschlusses von Pulmonalgefäßen zustande, welche meist in den unteren Segmenten lokalisiert sind. Die Mosaikperfusion besteht aus Bereichen unterschiedlicher Dichte durch Regionen von irregulären hypo- und hyperperfundierten Bereichen verursacht durch embolische Verschlüsse, vaskulären Umbau der distalen Gefäße und Kompensationsmechanismen. Hypoperfundierte Bereiche sind vor allem distal der verschlossenen Gefäße zu beobachten, da in diesen Bereichen der Blutfluss und damit die Konzentration des Kontrastmittels vermindert sind. Hyperdense Areale sind meist in Bereichen zu erkennen, die aufgrund der Umverteilung nun hyperperfundiert sind und als Milchglastrübung imponieren. Die zuletzt genannten und weitere charakteristische Merkmale sind in der Literatur beschrieben (siehe z.B. J.E. Leifheit, Charakterisierung von Patienten mit chronisch thromboembolischer pulmonaler Hypertonie im Vergleich zur polmonalen Hypertonie anderer WHO-Klassifikation mittels Dual Energy Computertomographie, Inauguraldissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Medizin an der Justus-Liebig-Universität Gießen, 2017).
Die Identifizierung der charakteristischen Merkmale erfolgt vorzugsweise durch klassische Mustererkennungsverfahren. Prinzipiell sind auch Verfahren des maschinellen Lernens denkbar (künstliche neuronale Netze, Deep Learning und dergleichen). Die Zahl an verfügbaren CT- Aufnahmen von Menschen, die an CTEPH erkrankt sind, ist jedoch (noch) vergleichsweise gering, so dass den Verfahren des maschinellen Lernens gegebenenfalls die geringe Anzahl an verfügbaren Daten zum Trainieren Probleme bereiten könnte. Prinzipiell ist es aber denkbar, zunächst die CTEPH-charakteristischen Merkmale in den CT-Aufnahmen mit Mustererkennungsverfahren zu identifizieren, Menschen, deren CT- Aufnahmen CTEPH-charakteristische Merkmale aufweisen einer weiteren Diagnostik zu unterziehen, und die CT-Aufnahmen, von denjenigen Menschen, bei denen die weitere Diagnostik das Vorliegen von CTEPH bestätigt hat, einem Trainingssatz für maschinelles Lernen zuzuführen, um die Fehlerraten bei der auf maschinellem Lernen basierenden Bilderkennungssoftware stetig zu verringern. Liegen die Fehlerraten bei der auf maschinellem Lernen basierenden Bilderkennungssoftware niedriger als bei der Bilderkennungssoftware, die auf Mustererkennung basiert, kann auf die auf maschinellem Lernen basierende Bilderkennungssoftware umgeschwenkt werden.
Es ist denkbar, dass bei der Bildanalyse keine CTEPH- spezifischen Merkmale in den untersuchten CT-Aufnahmen gefunden werden. In einem solchen Fall kann in einer Datenbank zu der entsprechenden CT- Aufnahme oder zu dem Menschen, von dem die CT- Aufnahme erzeugt worden ist, eine Information gespeichert werden, dass keine CTEPH- spezifischen Merkmalen in der CT- Aufnahme identifiziert worden sind.
Sind Merkmale, die das Vorliegen von CTEPH indizieren, gefunden worden, kann in einer Datenbank zu der entsprechenden CT- Aufnahme oder zu dem Menschen, von dem die CT- Aufnahme erzeugt worden ist, eine Information gespeichert werden, dass CTEPH- spezifische Merkmalen in der CT- Aufnahme identifiziert worden sind.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Berechnung einer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH auf Basis der ermittelten charakteristischen Merkmale. Ein Wert von 100% zeigt an, dass der Patient an CTEPH erkrankt ist; ein Wert von 0 % zeigt an, dass CTEPH ausgeschlossen werden kann.
Zur Berechnung der Wahrscheinlichkeit können viele unterschiedliche Ansätze verfolgt werden. Es ist zum Beispiel denkbar, dass die eine oder die mehreren CT-Aufnahmen auf die Anwesenheit einer Zahl an charakteristischen Merkmalen untersucht werden. Die Wahrscheinlichkeit kann aus der Summe der Zahl der gefundenen Merkmale geteilt durch die Summe der Zahl der geprüften Merkmale berechnet werden (P=(Summe der gefundenen Merkmale)/(Summe geprüfte Merkmale)). In einem solchen Ansatz sind alle Merkmale gleichwertig. Denkbar ist aber auch, dass die einzelnen Merkmale mit einem Faktor gewichtet werden, so dass Merkmale, die eher auf CTEPH hindeuten, in der Wahrscheinlichkeitsfunktion höher bewertet werden, als Merkmale, die unspezifischer sind. Denkbar ist auch, dass der Grad eines Merkmals bestimmt wird; wobei der Grad die Ausprägung für das Vorliegen von CTEPH angibt. Je höher der Grad (die Ausprägung) ist, desto deutlicher tritt das Merkmal in Erscheinung und desto höher ist die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH. Denkbar ist auch, dass ein oder mehrere Entscheidungsbäume oder Regressionsbäume durchlaufen werden; es kann sein, dass ein Merkmal nur in Verbindung mit einem anderen Merkmal auf CTEPH hindeutet. Weitere Methoden und Kombinationen von Methoden zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeit sind denkbar.
Für den Fall, dass die Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegt, wird eine Mitteilung erzeugt, die Auskunft darüber gibt, dass die Person, von der die CT- Aufnahmen stammen, mit einer definierten Wahrscheinlichkeit an CTEPH erkrankt ist und daher weitere Untersuchungen zur Abklärung des Befunds vorgenommen werden sollten. Der Schwellenwert kann beispielsweise zwischen 20% und 70% liegen. Vorzugsweise liegt er oberhalb von 20% und unterhalb von 51%.
Erfindungsgemäß erfolgt dann die Übermittlung einer Mitteilung, dass der Mensch einer weitergehenden Diagnostik unterzogen werden sollte, um CTEPH zu bestätigen oder sicher auszuschließen. Diese Mitteilung kann sich beispielsweise an den Menschen richten, von dem die entsprechende CT- Aufnahme stammt. Sie kann sich aber auch an seinen Arzt oder Krankenhauspersonal oder an eine andere Person richten, die in Kontakt mit dem Menschen steht, bei dem Indizien für CTEPH vorliegen. Bei der Übermittlung der Nachricht kann es sich um eine Text- (Email, SMS, etc.) oder Sprachnachricht handeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren und Beispielen näher beschrieben, ohne die Erfindung auf die beschriebenen und gezeigten Merkmale oder Merkmalskombinationen beschränken zu wollen.
Figur 1 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform für die Implementierung des erfindungsgemäßen Systems.
In Figur 1 ist ein CT-System 1 gezeigt, das als ein Zweifach-Fokus-Detektorsystem ausgeführt ist. Es verfügt über eine erste Röntgenröhre 2 mit einem gegenüberliegenden Detektor und eine zweite Röntgenröhre 4 mit einem weiteren gegenüberliegenden Detektor 5. Beide Fokus/Detektor-Systeme 2,3 und 4,5 sind in einem Gantrygehäuse 6 auf einer, um eine Systemachse 9 rotierende und hier nicht sichtbar dargestellte Gantry angeordnet. Der Patient 7 befindet sich auf einer längsverschiebbaren Patientenliege 8. Vor der Abtastung des Patienten 7 wird zur Verbesserung des Kontrastes einer aus den Detektorausgangsdaten rekonstruierten CT-Darstellung dem Patienten 7 ein Kontrastmittel mittels eines Kontrastmittelinjektors 12 appliziert. Die Steuerung des gesamten CT- Systems und gegebenenfalls auch die Auswertung der Detektordaten und die Rekonstruktion der CT-Darstellung als Schnittbilder oder Volumendaten kann durch eine Steuer- und Recheneinheit 10 erfolgen. Diese Steuer- und Recheneinheit 10 verfügt über einen Speicher 11, in dem neben den gemessenen Detektorausgangsdaten auch Computerprogramme Prgl-Prgn gespeichert sind, die im Betrieb ausgeführt werden und im Wesentlichen die Steuerung des Systems und die Auswertung der Daten übernehmen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung läuft das erfindungsgemäße Computerprogramm als Hintergrundprozess auf der Steuer- und Recheneinheit 10. Es analysiert die Schnittbilder oder Volumendaten auf das Vorliegen von CTEPH-Indizien. Für den Fall, dass CTEPH-Indizien identifiziert werden, und eine berechnete Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH oberhalb eines definierten Schwellenwertes liegt, wird von dem erfindungsgemäßen Computerprogramm eine Mitteilung auf dem Bildschirm der Steuer- und Recheneinheit 10 dargestellt, die den Radiologen darüber informiert, dass ein Verdacht auf CTEPH besteht.
Fig. 2 schematisch eine weitere Ausführungsform für die Implementierung des erfindungsgemäßen Systems.
Das CT-System 1 ist über die Verbindung 14-1 mit der Steuer- und Recheneinheit 10 verbunden. Über die Steuer- und Recheneinheit 10 erfolgt die Steuerung des CT-Systems 1 und die Auswertung der Detektordaten und die Rekonstruktion der CT-Darstellung als Schnittbilder oder Volumendaten. Die Schnittbilder und Volumendaten werden in einer Datenbank 12 gespeichert, mit der die Steuer- und Recheneinheit 10 über die Verbindung 14-2 verbunden ist. Denkbar ist auch, dass die Datenbank ein Bestandteil der Steuer- und Recheneinheit 10 ist. Auf die Datenbank 12 kann auch das Computersystem 13 über die Verbindung 14-3 zugreifen. Auf dem Computersystem 13 läuft das erfindungsgemäße Computerprogramm. Es ist so konfiguriert, dass es die in der Datenbank 12 gespeicherten CT- Aufnahmen vom Thorax eines Menschen auf Indizien für das Vorliegen von CTEPH analysiert. Für den Fall, dass keine Indizien identifiziert werden, wird eine entsprechende Information zu den CT-Aufnahmen gespeichert. Für den Fall, dass Indizien für das Vorliegen von CTEPH identifiziert werden, wird die entsprechende Information ebenfalls zu den CT-Aufnahmen gespeichert. Das auf dem Computersystem 13 installierte und laufende Computerprogramm ist so konfiguriert, dass es auf Basis der ermittelten Merkmale, die auf CTEPH hinweisen, eine Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH berechnet. Liegt diese Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwerts, erzeugt das Computerprogramm eine Mitteilung, dass CTEPH vorliegen könnte. Das auf dem Computersystem 13 installierte und laufende Computerprogramm kann so konfiguriert sein, dass es die Mitteilung über das Vorliegen von CTEPH-Indizien auf einem Bildschirm, der Bestandteil des Computersystems 13 ist, anzeigt. Es ist auch denkbar, dass das Computerprogramm so konfiguriert ist, dass es eine Mitteilung für das Vorliegen von CTEPH-Indizien über die Verbindung 14-4 an die Steuer- und Recheneinheit 10 übermittelt, über die die Mitteilung dann, z.B. auf einem Bildschirm, angezeigt wird. Es ist auch denkbar, dass das Computersystem 10 die Information, ob CTEPH-Indizien vorliegen, direkt aus der Datenbank 12 bezieht. Es ist auch denkbar, dass das Computerprogramm so konfiguriert ist, dass es eine Mitteilung für das Vorliegen von CTEPH-Indizien über die Verbindung 14-5 an ein weiteres Computersystem 15 übermittelt, wo die Mitteilung dann, z.B. über einen Bildschirm, angezeigt wird. Es ist auch denkbar, dass das Computersystem 15 die Information, ob CTEPH-Indizien vorliegen, über die Verbindung 14-6 aus der Datenbank 12 bezieht. Die gestrichelten Komponenten in Fig. 2 sind optional. Die Verbindungen 14-1, 14-2, 14-3, 14-4, 14-5 und 14-6 können kabelgebundene, auf Glasfaser basierende und/oder kabellose (z.B. über Funk) Verbindungen sein.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Computersystems 100.
Das Computersystem 100 ist mit einer Datenbank 12 verbunden, auf der computertomografische Aufnahmen des Thorax eines Menschen gespeichert sind. Denkbar ist auch, dass die Datenbank 12 ein Bestandteil des Computersystems 100 ist. Das Computersystem 100 umfasst eine Empfangseinheit 110, mit der die computertomografischen Aufnahmen empfangen oder angerufen werden können. Das Computersystem 100 umfasst eine Steuer- und Recheneinheit 120, mit der die computertomografischen Aufnahmen analysiert werden können und mit der Merkmale in den computertomografischen Aufnahmen erkannt werden können, die das Vorliegen von CTEPH indizieren. Das Computersystem 100 umfasst eine Rechen- und Prüfeinheit 130, mit der eine Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH berechnet werden kann und mit der geprüft werden kann, ob die Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwertes liegt. Die Rechen- und Prüfeinheit 130 kann Bestandteil der Steuer- und Recheneinheit 120 sein. Das Computersystem 100 umfasst eine Ausgabeeinheit 140, mit der eine Mitteilung über das Ergebnis der Analyse gegenüber einem Menschen angezeigt oder einem Menschen übermittelt werden kann.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind:
1. Verfahren zur Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen umfassend die folgenden Schritte:
- Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen
- automatische Analyse der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen mittels einer Bilderkennungssoftware
- Ermitteln von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren - Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds.
2. Verfahren gemäß der Ausführungsform 1, wobei in Datenbanken vorliegende computertomografische Aufnahmen abgerufen und der automatischen Analyse zugeführt werden. 3. Verfahren gemäß der Ausführungsform 1, wobei computertomografische Aufnahmen nach ihrer Erzeugung von demjenigen Computersystem, mit dem die computertomografische Aufnahmen erzeugt worden sind, empfangen und der automatischen Analyse zugeführt werden.
4. Computersystem zur Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen, umfassend - Mittel zum Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen
- Mittel zum automatisierten Analysieren der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen - Mittel zum automatisierten Erkennen von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren
- Mittel zum Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds.
5. Computerprogrammprodukt umfassend einen Datenträger, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das in den Arbeitsspeicher eines Computersystems geladen werden kann und dort das Computersystem dazu veranlasst, folgende Schritte ausführen:
- Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax eines Menschen - automatische Analyse der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen mittels einer Bilderkennungssoftware
- Ermitteln von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren
- Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen umfassend die folgenden Schritte:
- Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen
- Analyse der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen mittels einer Bilderkennungssoftware
- Ermitteln von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren - Berechnen einer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH auf Basis der ermittelten Merkmale
- Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds für den Fall, dass die Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegt wobei die genannten Schritte automatisch auf einem oder mehreren Computersystemen als Hintergrundprozesse ablaufen.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in einer oder mehreren Datenbanken vorliegende computertomografische Aufnahmen automatisch abgerufen und der Analyse zugeführt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei computertomografische Aufnahmen nach ihrer Erzeugung von demjenigen Computersystem, mit dem die computertomografische Aufnahmen erzeugt worden sind, empfangen und der Analyse zugeführt werden.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen charakteristische Merkmale mittels Mustererkennungsverfahren identifiziert werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die charakteristischen Merkmale ausgewählt sind aus der folgenden Liste: Verhältnis der Volumina und/oder der Durchmesser von rechtem Ventrikel und linkem Ventrikel, Grad der Krümmung der Scheidewand zwischen den Herzkammern, Verhältnis der Durchmesser der Pulmonararterie und der Aorta in der Ebene der Abzweigung der Pulmonararterie, Vorhandensein und/oder Grad von Stenosen, Vorhandensein und/oder Grad einer Mosaikperfusion, Vorhandensein und/oder Grad einer Milchglastrübung.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein oder mehrere Merkmale mittels Methoden des maschinellen Lernens ermittelt werden.
7. Computersystem zur Erkennung von Indizien für das Vorliegen von CTEPH bei einem Menschen, umfassend - Mittel zum automatisierten Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen
- Mittel zum automatisierten Analysieren der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen
- Mittel zum automatisierten Erkennen von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren
- Mittel zum automatisierten Berechnen einer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH auf Basis der ermittelten Merkmale
- Mittel zum automatisierten Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds.
8. Computersystem gemäß Anspruch 7, umfassend eine Empfangseinheit, mit der die computertomografischen Aufnahmen empfangen und/oder angerufen werden können, eine Steuer- und Recheneinheit, mit der die computertomografischen Aufnahmen analysiert werden können und mit der Merkmale in den computertomografischen Aufnahmen erkannt werden können, die das Vorliegen von CTEPH indizieren, eine Rechen- und Prüfeinheit 130, mit der eine Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH berechnet werden kann und mit der geprüft werden kann, ob die Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwertes liegt, eine Ausgabeeinheit 140, mit der eine Mitteilung über das Ergebnis der Analyse gegenüber einem Menschen angezeigt oder einem Menschen übermittelt werden kann.
9. Computersystem gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Computersystem so konfiguriert ist, dass die folgenden Prozesse automatisiert als Hintergrundprozesse ohne Zutun eines Menschen ablaufen: - Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen aus einer Datenbank
- Analyse der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen mittels einer Bilderkennungssoftware
- Ermitteln von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren
- Berechnen einer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH auf Basis der ermittelten Merkmale
- Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds für den Fall, dass die Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegt.
10. Computersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, das Bestandteil eines CT-Systems ist.
11. Computersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, das mit einer Datenbank verbunden ist, auf der CT- Aufnahmen eines CT-Systems gespeichert sind.
12. Computerprogrammprodukt umfassend einen Datenträger, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das in den Arbeitsspeicher eines Computersystems geladen werden kann und dort das Computersystem dazu veranlasst, folgende Schritte ausführen:
- Empfangen oder Abrufen einer oder mehrerer computertomografischer Aufnahmen des Thorax des Menschen - Analyse der einen oder der mehreren computertomografischen Aufnahmen mittels einer Bilderkennungssoftware
- Ermitteln von Merkmalen in der einen oder den mehreren computertomografischen Aufnahmen, die das Vorliegen von CTEPH indizieren
- Berechnen einer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von CTEPH auf Basis der ermittelten Merkmale
- Übermitteln einer Mitteilung an den Menschen und/oder eine andere Person zur weiteren Abklärung des Befunds für den Fall, dass die Wahrscheinlichkeit oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegt wobei die genannten Schritte automatisch auf dem Computersystem als Hintergrundprozesse ablaufen.
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