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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines wenigstens dreidimensionalen Anzeigedatensatzes eines auf die zeitliche Ausbreitung eines in ein Gefäßsystem eingebrachten Kontrastmittels bezogenen Zeitparameters, wobei eine Serie von zeitlich aufeinanderfolgenden, die zeitliche Ausbreitung des Kontrastmittels zeigenden Röntgenbildern der digitalen Subtraktionsangiographie aus wenigstens zwei unterschiedlichen Projektionsrichtungen verwendet wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Röntgeneinrichtung und ein Computerprogramm.
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In der Angiographie ist es bekannt, Kontrastmittel zu verabreichen, welches in Bildaufnahmen, beispielsweise Röntgenaufnahmen, deutlich zu erkennen ist und mithin eine Beurteilung des Blutflusses und der Durchblutung im Gefäßsystem eines Patienten und auch im Gewebe erlaubt. Eine klassische Technik, um die Ausbreitung des Kontrastmittels nachverfolgen zu können, ist die digitale Subtraktionsangiographie. Hierbei wird ein Maskenbild ohne Kontrastmittel aufgenommen, wonach, häufig als zeitliche Serie in einem Zeitbereich, in dem das Kontrastmittel das interessierende Zielgebiet bzw. Gefäßsystem durchquert, Rohbilder aufgenommen werden, in denen auch das Kontrastmittel zu sehen ist. Um die bei der Auswertung störende Anatomie zu entfernen, werden Röntgenbilder der digitalen Subtraktionsangiographie erzeugt, indem das Maskenbild von dem Rohbild abgezogen wird, so dass im Wesentlichen lediglich auf das Kontrastmittel bezogene Bildinformationen verbleiben. Um eine bessere Orientierung zu erhalten, wird die zweidimensionale digitale Subtraktionsangiographie häufig aus mehreren Projektionsrichtungen gleichzeitig betrieben, beispielsweise durch Verwendung eines Biplan-Systems. Dann existieren meist Rohbilder und Maskenbilder des Zielgebiets aus insbesondere zueinander senkrechten Projektionsrichtungen, so dass Röntgenbilder für diese zueinander senkrechten Projektionsrichtungen erhalten werden und zur Diagnose betrachtet und ausgewertet können.
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Aus zweidimensionalen Subtraktionsangiographie-Röntgenbildern lassen sich eine Vielzahl von Zeitparametern, die das Verhalten des Kontrastmittels zeigen oder daraus abgeleitet sind, bestimmen, wenn die Zeit-Intensitätskurven (time-intensity curves, TIC) in den Röntgenbildern betrachtet werden. Dabei wird zumindest für manche interessierenden Bildpunkte das Bilddatum (die Intensität) des Röntgenbildes für alle Zeitpunkte der Serien, zu denen ein Röntgenbild vorliegt, gegen die Aufnahmezeiten aufgetragen, so dass eine Zeit-Intensitätskurve entsteht, die oft auch als Kontrastmittelkurve bezeichnet wird. Diese ist klassischen Methoden der Auswertung zugänglich, beispielsweise kann mithin die Zeit bis zum Maximum der Kontrastmittelkonzentration an dem Bildpunkt betrachtet werden, welche üblicherweise als „time to peak“ (TTP) bezeichnet wird. Ein weiterer, häufig betrachteter Zeitparameter ist die mittlere Transitzeit (mean transit time, MTT), die auf verschiedene Weise definiert sein kann, insbesondere relativ zum Maximalwert der Zeit-Intensitätskurve. Die Zeit-Intensitätskurve wird im Übrigen im Englischen häufig als TIC („time-intensity curve“) bezeichnet.
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Besondere Wichtigkeit erhalten Kontrastmittel gestützte Untersuchungen auch hinsichtlich des menschlichen Gehirns, insbesondere, was die Durchblutung des Parenchyms angeht. Um diesbezüglich Untersuchungen anzustellen, werden meistens interessierende Bereiche (ROI) in den Subtraktionsangiographie-Röntgenbildern definiert, die möglichst nicht durch größere Gefäße überlagert sind. Die zugrundeliegende Idee hierbei ist es, dass die Integration über die Zeit-Intensitätskurve eine Information zur Menge an Kontrastmittel liefert, die an einem Bildpunkt durchgeflossen ist; betrachtet man die Zeit-Intensitätskurven für einen ganzen interessierenden Bereich, so gilt dies für alle von den Röntgenstrahlen dort durchquerten Strukturen. Hieraus lässt sich das cerebrale Blutvolumen (CBV) und der cerebrale Blutfluss (CBF) ableiten, insbesondere relativ zu einem Referenzbereich.
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Im Stand der Technik wurden bereits Hilfsmittel bekannt, die einen Benutzer bei der Auswertung von zweidimensionalen Subtraktionsangiographie-Röntgenbildern, insbesondere bei Aufnahme mit einer Biplan-Röntgeneinrichtung, unterstützen sollen. Dabei wird vorgeschlagen, Zeitparameter jeweils für die einzelnen Röntgenbilder aus den Zeit-Intensitätskurven zu ermitteln und beispielsweise farbcodiert oder über eine Grauwertskala zur Anzeige zu bringen. Bekannt sind beispielsweise Farbcodierungssysteme, in denen frühen TTP eine rote Farbe, mittleren TTP eine gelbe bis grüne Farbe und hohen TTP eine blaue Farbe zugeordnet wird. Durch Betrachtung der mehreren, insbesondere zwei, Projektionsrichtungen können durch den Benutzer Rückschlüsse gezogen werden, wo sich im dreidimensionalen Raum interessante Gefäße/Gewebe befinden können. Ist es gewünscht, tatsächliche dreidimensionale oder gar vierdimensionale Informationen zu erhalten, wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, statt zweidimensionaler Rohbilder und zugeordneter Maskenbilder dreidimensionale Bilddatensätze aufzunehmen, indem beispielsweise eine Rotation eines C-Bogens um das Zielgebiet stattfindet und mit üblichen Rekonstruktionsmethoden für verschiedene Zeitschritte in der Ausbreitung des Kontrastmittels dreidimensionale Bilddatensätze rekonstruiert werden, welche dann durch Subtraktion eines Maskenbilddatensatzes ebenso Informationen über die Ausbreitung des Kontrastmittels enthalten können. Diese Vorgehensweise ist aber äußerst zeitaufwendig und auch zeitkritisch, nachdem die Rotationen einen längeren Zeitraum in Anspruch nehmen, während derer eine Veränderung der Kontrastmittelsituation erfolgt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine dreidimensionale Information auch auf der Grundlage einer Serie von Subtraktionsangiographie-Röntgenbildern aus wenigen, insbesondere zwei, Projektionsrichtungen zur Verfügung zu stellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Erzeugung eines wenigstens dreidimensionalen Anzeigedatensatzes eines auf die zeitliche Ausbreitung eines in ein Gefäßsystem eingebrachten Kontrastmittels bezogenen Zeitparameters vorgesehen, wobei eine Serie von zeitlich aufeinanderfolgenden, die zeitliche Ausbreitung des Kontrastmittels zeigenden Röntgenbildern der digitalen Subtraktionsangiographie aus wenigstens zwei unterschiedlichen Projektionsrichtungen verwendet wird, umfassend folgende Schritte:
- – Ermittlung einer dreidimensionalen Position zu wenigstens einem in jeweils wenigstens einem Röntgenbild einer Projektionsrichtung definierten Korrespondenzpunkt und/oder Korrespondenzbereich,
- – für jede dreidimensionale Position Ermittlung eines der dreidimensionalen Position zugeordneten Zeitparameters durch Auswertung von den Korrespondenzpunkten bzw. Korrespondenzbereichen zugeordneten Zeit-Intensitätskurven über die Serie und
- – Anzeige des aus den dreidimensionalen Positionen mit den zugeordneten Zeitparametern gebildeten Anzeigedatensatzes.
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Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet also die Tatsache, dass zu zwei miteinander korrespondierenden Punkten bzw. Bereichen (Korrespondenzpunkten/Korrespondenzbereichen), die in Röntgenbildern unterschiedlicher Projektionsrichtung bekannt sind, eine dreidimensionale Position abgeleitet und entsprechend zugeordnet werden kann. Kann also beispielsweise ein interessierendes Blutgefäß und/oder ein interessierender Bereich (ROI), beispielsweise im Parenchym, in unterschiedlichen Projektionsrichtungen zugeordneten Röntgenbildern, wobei üblicherweise mit einem Biplan-System, mithin zwei Projektionsrichtungen, gearbeitet werden wird, lokalisiert werden, ist auch eine dreidimensionale Position zuordenbar. Zwar liegt deutlich zu wenig Information vor, um eine verlässliche Rückprojektion und somit einen dreidimensionalen Bilddatensatz aus den insbesondere nur zwei Röntgenbildern herzuleiten, jedoch hat sich gezeigt, dass für aus den Zeit-Intensitätskurven abgeleitete Zeitparameter eine zweckmäßige Kombination der aus den Röntgenbildern der einzelnen Projektionsrichtungen abgeleiteten Werte zu einem Zeitparameter, der der dreidimensionalen Position zugeordnet werden kann, möglich ist, die die Verhältnisse hinreichend genau widerspiegelt, um eine nutzbringende Information in drei Dimensionen zur Verfügung zu stellen. Mit anderen Worten sieht das erfindungsgemäße Verfahren also nicht vor, die Röntgenbilder zu einem (verschmierten) dreidimensionalen Bilddatensatz rückzuprojizieren, sondern es werden aus dem zeitlichen Verlauf (und damit vielen Röntgenbildern) abgeleitete Informationen in den dreidimensionalen Raum aufgeschlüsselt. Es wird also eine Berechnung von Zeitparametern (dynamischen Parametern) verwendet, um an dreidimensionale oder, wie noch näher dargelegt werden wird, auch vierdimensionale Informationen zu gelangen. Typische Beispiele für solche Zeitparameter sind eine Zeit bis zur größten Kontrastmittelkonzentration (Time to Peak – TTP) und/oder eine mittlere Transitzeit (Mean Transit Time – MTT) und/oder ein relatives cerebrales Blutvolumen (rCBV) und/oder ein relativer cerebraler Blutfluss (rCBF). Die grundsätzliche Ermittlung dieser Zeitparameter aus den Zeit-Intensitätskurven (Time Intensity Curves – TIC) ist im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt und soll hier nicht näher dargelegt werden.
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So lässt sich auf einfachem Wege eine Pseudo-3-D oder gar Pseudo-4-D-Darstellung von Gefäßkonfigurationen und dergleichen erzielen, so dass durch den Anzeigedatensatz letztlich dreidimensionale oder gar vierdimensionale Karten mit beliebigen Zeitparametern bestimmbar sind. Dabei sind keine weiteren Röntgenaufnahmen notwendig, wobei es jedoch durchaus denkbar ist, bereits vorliegende weitere dreidimensionale Bilddatensätze mit einzubeziehen, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird. Auf diese Weise wird eine Basisinformation rekonstruiert, die die Information, die im Stand der Technik durch den Benutzer „im Kopf“ gerechnet und in Bezug genommen wird, widerspiegelt, ohne den teilweise kaum durchführbaren Abstraktionsprozessen ausgeliefert zu sein.
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Liegen zu einer Mehrzahl von dreidimensionalen Positionen Zeitparameter vor, kann eine Darstellung des Anzeigedatensatzes erzeugt werden, beispielsweise, indem eine Farbcodierung für die Zeitparameter angewandt wird, die auf die entsprechenden dreidimensionalen Positionen angewandt wird. Auch Grauwertskalen und derselben sind selbstverständlich denkbar. Handelt es sich bei dem Zeitparameter beispielsweise um die TTP, können rote Darstellungen niedrige TTP, gelbe und grüne Darstellungen mittlere TTP und blaue Darstellungen hohe TTP wiedergeben. Visualisierungstechniken für wenigstens dreidimensionale Anzeigedatensätze sind im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden soll. Beispielsweise ist eine gerenderte Darstellung, eine perspektivische Darstellung oder dergleichen denkbar.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass durch einen Benutzer manuell bestimmte Korrespondenzpunkte bzw. Korrespondenzbereiche verwendet werden. In den meisten Fällen wird es mithin so sein, dass die Korrespondenzpunkte und/oder Korrespondenzbereiche unmittelbar oder indirekt durch einen Benutzer zu definieren sind, wobei selbstverständlich eine Vielzahl von Hilfsmitteln bei dieser Auswahl zur Verfügung gestellt werden kann. So ist im Beispiel von Biplan-Röntgenbildern dann, wenn ein Korrespondenzpunkt in einer Projektionsrichtung bekannt ist, der zugehörige Korrespondenzpunkt in der anderen Richtung auf eine bestimmte Linie (die Epipolarlinie) festgelegt, welche als Hilfslinie eingezeichnet werden kann. Der Benutzer kann dabei maximalen Nutzen aus der Tatsache ziehen, dass eine ganze Zeitserie von Röntgenbildern vorliegt. Will er beispielsweise einen Korrespondenzpunkt in der Arterie markieren, so empfiehlt es sich, die frühen Röntgenbilder der Zeitreihe heranzuziehen, da das Kontrastmittel zunächst durch die Arterien hindurchströmt und mithin eine eher niedrige TTP zu erwarten ist. Entsprechend kann im Übrigen auch eine Einschränkung der Auswahl in der anderen Projektionsrichtung in zeitlicher Hinsicht erfolgen. Ist beispielsweise aus der Markierung in der ersten Projektionsrichtung und/oder durch eine Eingabe des Benutzers schon klar, dass eine Arterie markiert werden soll, ist es zweckmäßig, die Röntgenbilder der anderen Projektionsrichtung zur Auswahl zu stellen, in denen die Arterien besonders deutlich zu erkennen sind. Eine ähnliche Zeitfensterung ist für Venen denkbar. Auf diese Weise kann Mehrdeutigkeiten entgegengewirkt werden, die beispielsweise bei der Überlagerung von zwei Gefäßen auftreten, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten vom Kontrastmittel durchflossen werden, so dass sich mithin eine insgesamt zeitabhängige 3-D-Lokalisation ergibt, die es ermöglicht, Nicht-Eindeutigkeiten aufzulösen. Eine andere Hilfestellung für einen Benutzer ist gegeben, wenn vorgesehen wird, dass die Röntgenbilder vor einer Darstellung zur Auswahl eines Korrekturpunkts und/oder eines Korrekturbereichs segmentiert werden. Entsprechende Segmentierungsverfahren für Röntgenbilder der digitalen Subtraktionsangiographie sind bereits bekannt und können mithin auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Mithin bieten sich allerlei Möglichkeiten an, eine zumindest teilweise automatisch unterstütze Auswahl von Korrespondenzpunkten und/oder Korrespondenzbereichen durch den Benutzer zu ermöglichen.
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Dabei sei darauf hingewiesen, dass es rein grundsätzlich auch denkbar ist, wenigstens teilweise Korrespondenzpunkte und/ oder Korrespondenzbereiche (ROIs) automatisch zu bestimmen. Beispielsweise für große Blutgefäße im menschlichen Gehirn wie die Carotis-Arterie sind derartige automatische Detektionsverfahren bereits bekannt, so dass sich auch deren Mittellinie und mithin auf der Mittellinie befindliche Punkte automatisch markieren lassen und dergleichen. Derartige automatische Vorgehensweisen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung mithin nicht ausgeschlossen.
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Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Korrespondenzpunkte aus einem auf durch einen Benutzer markierten Mittellinien von Gefäßen basierenden Gefäßmodell ermittelt werden. Mithin kann eine manuelle Markierung und Modellierung von Blutgefäßen auch durch die gezielte Markierung von „center lines“ (Mittellinien) erfolgen. Dabei sind verschiedene Vorgehensweisen denkbar, beispielsweise durch mehrfache Auswahl von Korrespondenzpunkten in verschiedenen Projektionsrichtungen, zwischen denen dann durch automatisches Fitten und/oder Interpolation eine Mittellinie bestimmt wird. Eine andere Alternative ist das vollständige Einzeichnen einer potentiellen Mittellinie durch den Benutzer, so dass hierdurch eine automatische Bestimmung von Korrespondenzpunkten erfolgen kann, die der Benutzer in der anderen Projektionsrichtung bestätigen kann. Auch in diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn eine beispielsweise schwellwertbasierte Segmentierung der Blutgefäße, beispielsweise anhand eines Bildes maximaler Intensität, vorgenommen wurde, welches dem Benutzer zur Markierung der Mittellinie dargestellt werden kann. Insbesondere im Hinblick auf die Interpolation einer Mittellinie aus mehreren markierten Korrespondenzpunkten und/oder die Segmentierung kann zweckmäßigerweise vorhandenes Hintergrundwissen über das Gefäßsystem eingesetzt werden, beispielsweise aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz, insbesondere einem CT-Bilddatensatz und/oder einen MR-Bilddatensatz erhaltene Hintergrundinformation. Ziel der Ermittlung von Mittellinien der Gefäße ist die zumindest teilweise Modellierung des Gefäßsystems im aufgenommenen Zielgebiet, was sich jedoch auch auf einzelne, den Benutzer interessierende Gefäße beschränken kann.
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Die Markierung von Mittellinien, die die Lage von Korrespondenzpunkten bestimmen kann, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform auch dafür genutzt werden, das Gefäßmodell im dreidimensionalen Raum aus miteinander korrespondierenden Mittellinien in wenigstens zwei Projektionsrichtungen zu ermitteln. Es ist also grundsätzlich denkbar, durch entsprechende Markierung der korrespondierenden Mittellinien das Gefäßmodell auch im dreidimensionalen Raum zu erhalten, so dass es grundsätzlich auch denkbar wäre, die Zeit-Intensitätskurven entlang der Mittellinien oder für jeden Bildpunkt in den zweidimensionalen Röntgenbildern als Eingangsparameter zu nutzen, um den Bolus-Durchgang zu simulieren, wobei dies jedoch weniger bevorzugt ist, da auftretende Unterschiede durch Überlagerungen und dergleichen in den einzelnen Zeit-Intensitätskurven der Projektionsrichtungen deutlich stärkere Auswirkungen als bei der Betrachtung von aus der gesamten Zeitserie bestimmten Zeitparametern haben, bei welchen im Übrigen auch, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden soll, Hintergrundwissen berücksichtigt werden kann. Soll jedoch, was im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchaus denkbar ist, ein dreidimensionaler Anzeigedatensatz, der lediglich auf den Zeit-Intensitätskurven beruht, ohne eine weitere Auswertung vorauszusetzen, generiert werden, kann auch vorgesehen sein, dass zwischen einzelnen Gefäßabschnitten, die keine zugewiesene 3-D-Zeit-Intensitätskurve haben, diese aus den nächsten Nachbarn interpoliert wird, wobei beliebige Formen der Interpolation und Kombination der Zeit-Intensitätskurven aus den einzelnen zweidimensionalen Daten möglich ist. Die Genauigkeit des Gefäßmodells an sich bestimmt sich dabei hauptsächlich aus der Anzahl der Korrespondenzpunkte, die in den verschiedenen Projektionsrichtungen lokalisiert werden können. Wie bereits erwähnt, bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren zentral jedoch auf die Nutzung von Zeitparametern, die durch geeignete Ermittlung und Kombination Abweichungen im Zeitverlauf besser ausgleichen können als es bei der reinen Nutzung der Zeit-Intensitätskurven möglich wäre.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass unter Verwendung des Gefäßmodells eine Registrierung mit einem dreidimensionalen Bilddatensatz des Gefäßsystems erfolgt. Mithin kann die Existenz des Gefäßmodells auch bei einer vorzusehenden Registrierung mit einem dreidimensionalen Datensatz, aus dem idealerweise auch ein Gefäßmodell abgeleitet werden kann, berücksichtigt werden, nachdem wenigstens teilweise der Verlauf von Gefäßen bekannt ist.
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Zusätzlich oder alternativ zu der Berücksichtigung eines Gefäßmodells bei der Registrierung mit einem ebenso das Zielgebiet zeigenden dreidimensionalen Datensatz kann vorgesehen sein, dass eine Registrierung mit einem dreidimensionalen Bilddatensatz des Gefäßsystems unter Berücksichtigung wenigstens eines in dem Bilddatensatz und jeweils wenigstens einem Röntgenbild und/oder einem dem Röntgenbild zugrundeliegenden Rohbild einer Projektionsrichtung sichtbaren Markers und/oder grauwertbasiert unter Berücksichtigung wenigstens eines wenigstens einem Röntgenbild einer Projektionsrichtung zugrundeliegenden Rohbilds, insbesondere eines Maskenbilds, erfolgt, und/oder dass die Registrierung aufgrund der Verwendung einer Röntgeneinrichtung zur Aufnahme der Röntgenbilder, die auch für die Aufnahme des dreidimensionalen Bilddatensatzes verwendet wurde, besteht. Mithin können übliche Registrierungsverfahren eingesetzt werden, so dass es möglich wird, dreidimensionale Positionen des Anzeigedatensatzes in Beziehung zu einem dreidimensionalen Bilddatensatz des Gefäßsystems bzw. Zielgebiets zu setzen, der beispielsweise vor der Aufnahme der Röntgenbilder bereits aufgenommen sein kann. Bei dem dreidimensionalen Bilddatensatz kann es sich beispielsweise um einen CT-Bilddatensatz und/oder einen Magnetresonanz-Bilddatensatz handeln. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein beispielsweise mit der Röntgeneinrichtung, die für die digitale Subtraktionsangiographie genutzt wird, aufgenommener dreidimensionaler Bilddatensatz herangezogen wird, der dann bei unbewegtem Patienten ohnehin mit den Röntgenbildern registriert sein kann. Wird eine markerbasierte Registrierung verwendet, bieten sich insbesondere anatomische Marker an, beispielsweise bei Aufnahmen des Gehirns der Schädelknochen und dergleichen. Insbesondere jedoch bei einer grauwertbasierten Registrierung sollte nicht ein Röntgenbild der digitalen Subtraktionsangiographie selbst herangezogen werden, da in diesem die Einflüsse der üblichen Anatomie heraussubtrahiert wurden, sondern ein Rohbild, beispielsweise das ohnehin immer vorliegende Maskenbild. Auf diese Weise wird letztendlich eine Registrierung des Anzeigedatensatzes mit einem tatsächlichen dreidimensionalen Bilddatensatz erreicht. Konkrete Algorithmen zur Registrierung sind im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt, so dass diese hier nicht näher dargelegt werden müssen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der dreidimensionale Bilddatensatz gemeinsam, insbesondere überlagert, mit dem Anzeigedatensatz dargestellt wird. Auf diese Weise wird eine verbesserte Orientierung des Benutzers im Anzeigedatensatz ermöglicht.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zur Bestimmung dreidimensionaler Positionen den Korrespondenzpunkten bzw. Korrespondenzbereichen zugeordnete Epipolarlinien verwendet werden. Die Epipolargeometrie ist dem Fachmann bereits wohlbekannt, wobei man die Ebene, welche die Projektionszentren der Aufnahmeanordnungen für die Röntgenbilder und der aufgenommene Objektpunkt aufspannen, üblicherweise als Epipolarebene bezeichnet. Die Epipolarebene schneidet die Röntgenbilder in jeweils einer Geraden, die als Epipolarlinie bezeichnet wird. Nur auf dieser kann ein Korrespondenzpunkt zu einen in einem anderen Röntgenbild gegebenen Korrespondenzpunkt liegen. Die Epipolarlinien bilden mithin ein nützliches Mittel zur Ermittlung der dreidimensionalen Position.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der dreidimensionalen Position Korrespondenzpunkte bzw. Korrespondenzbereiche in mehreren zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommenen Röntgenbildsätzen berücksichtigt werden. Bezeichnet man mithin die Gesamtheit der zu einem Zeitpunkt der Serie aufgenommenen Röntgenbilder als Röntgenbildsatz, kann die Lokalisierung im dreidimensionalen Raum dadurch verfeinert werden, dass Korrespondenzpunkte bzw. Korrespondenzbereiche in mehreren Röntgenbildsätzen unterschiedlicher Zeitpunkte berücksichtigt werden. In diesem Fall wird die Tatsache genutzt, dass eine Mehrzahl von Röntgenbildern existiert, in denen der Korrespondenzpunkt bzw. der Korrespondenzbereich markiert werden kann, so dass unter statistischer Berücksichtigung dieser mehreren Informationsquellen eine verbesserte Bestimmung der dreidimensionalen Position möglich wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für einem Korrespondenzbereich zugeordnete dreidimensionale Positionen zur Ermittlung des Zeitparameters die über den Korrespondenzbereich gemittelten Zeit-Intensitätskurven verwendet werden und/oder ein Einzelzeitparameter eines Korrespondenzbereichs als Mittelwert von aus einzelnen Zeit-Intensitätskurven des Korrespondenzbereichs abgeleiteten Zeitparametern bestimmt wird. Nachdem ein Korrespondenzbereich üblicherweise mehrere Bildpunkte (Pixel) der Röntgenbilder abdeckt und aus dem Grund ein Bereich gewählt wird, dass eine statistische Betrachtung über diese ROI gewünscht ist, beispielsweise bei Betrachtungen von Blutvolumen bzw. Blutfluss in Geweben, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, für den Korrespondenzbereich eine gemeinsame Zeit-Intensitätskurve oder zumindest einen gemeinsamen Einzelzeitparameter als Grundlage zur Bestimmung des der dreidimensionalen Position zugeordneten Zeitparameters durch statistische Methoden zu ermitteln, insbesondere durch Mittelwertbildung. Dabei ist gegebenenfalls eine gewichtete Mittelwertbildung möglich, beispielsweise dann, wenn Zeit-Intensitätskurven an einzelnen in dem Korrespondenzbereich enthaltenen Bildpunkten stark abweichen und dergleichen.
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Der der dreidimensionalen Position zuzuordnende Zeitparameter wird durch Kombination von aus den Zeit-Intensitätskurven bestimmten Einzelzeitparametern ermittelt. Das bedeutet, die eigentliche im Anzeigedatensatz enthaltene Information, der Zeitparameter, an einer dreidimensionalen Position wird durch Kombination der Einzelzeitparameter aus den insbesondere zwei Projektionsrichtungen gebildet, wobei verschiedene Möglichkeiten denkbar sind. So ist es zum einen möglich, dass die Kombination als eine insbesondere gewichtete Mittelwertbildung erfolgt. Damit liegt eine einfache lineare Kombination der Einzelzeitparameter aus den Projektionsrichtungen vor. Die Verwendung von Gewichtungen und gegebenenfalls andere Rekonstruktionsverfahren können eine weitere Verbesserung der Bestimmung des Zeitparameters ermöglichen, wobei besonders bevorzugt bei der Kombination der Einzelzeitparameter die Zeit-Intensitätskurven berücksichtigt werden. Ein klassisches Beispiel hierfür ist, dass überprüft wird, ob eine Arterie oder eine Vene betrachtet werden soll. Für Arterien stellt sich die Zeit-Intensitätskurve meist durch einen steileren Anstieg und als insgesamt schmalere Kurve, die im Wesentlichen der Boluslänge entspricht, dar, während die venöse Zeit-Intensitätskurve eher gestreckt ist. Durch Vergleiche mit beispielsweise in einer Datenbank vorliegenden Kurvenformen kann insbesondere die Qualität der Wahl des Korrespondenzpunktes beurteilt werden und demnach eine Gewichtung beider Kombinationen bestimmt werden. Abhängig von der Framerate kann auch eine Fitqualität für die Zeit-Intensitätskurve als Gewichtung bei der Kombination der Einzelzeitparameter eingehen. Auch eine Zeitfensterung, mithin eine Beschränkung des auszuwertenden Anteils der Zeit-Intensitätskurve für wenigstens eine Projektionsrichtung, kann zur Ermittlung des Zeitparameters vorgenommen werden. Derartiges ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Zeit-Intensitätskurve für eine der Projektionsrichtungen eine Überlagerung von Gefäßen zeigt, die zu deutlich unterschiedlichen Zeitpunkten, also TTPs, ihre maximale Kontrastmittelkonzentration erreichen. Ein klassisches Beispiel für eine derartige Konfiguration ist gegeben, wenn die Projektion für einen Korrespondenzpunkt, der sich aber in einer Arterie beziehen soll, noch eine Vene mit aufnimmt, der andere jedoch nicht. Dann kann, um eine sauberere Auswertung der Zeit-Intensitätskurve zu erlauben, eine Einschränkung des betrachteten Zeitbereichs derart erfolgen, dass störende Anteile der Vene möglichst gering gehalten werden. Es wird also ein Zeitbereich ausgewählt, in dem weniger Überlagerungen zu sehen sind und nur die relevanten Gefäße oder Regionen betrachtet werden. Mithin kann, allgemein gesagt, vorgesehen sein, dass zur Ermittlung des Einzelzeitparameters für wenigstens eine Projektionsrichtung nur ein zeitlich eingeschränkter Anteil der Zeit-Intensitätskurve betrachtet wird.
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Für Korrespondenzbereiche kann es sich unter Umständen als schwierig erweisen, einen jeweils zugehörigen Korrespondenzbereich in anderen Projektionsrichtungen zu definieren. Für die Behandlung von kreisförmigen Korrespondenzbereichen bzw. interessierenden Bereichen (ROIs) ist dies aufgrund der inhärenten Symmetrie noch leicht möglich, nachdem diese aufgrund ihrer einfachen Definition durch einen Mittelpunkt und ihren Radius als Kugel im dreidimensionalen Raum lokalisiert werden können. Ein komplexerer Fall ist gegeben, wenn andere Formen, beispielsweise Ellipsen oder dergleichen, verwendet werden sollen. In diesem Zusammenhang kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass ein Korrespondenzbereich durch mehrere kreisförmige Bereiche beschrieben wird. Es wird mithin vorgeschlagen, bei nicht kreisförmigen Korrespondenzbereichen den Korrespondenzbereich durch Kreise zu approximieren, die entsprechend auch in anderen Projektionsrichtungen aufgefunden werden können. Das bedeutet, der nicht kreisförmige Korrespondenzbereich und das entsprechende nicht kugelförmige dreidimensionale Volumen werden durch Kreise bzw. Kugeln möglichst angenähert. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Lokalisation einer Ellipse bzw. eines Ellipsoiden im dreidimensionalen Raum durch eine Best-Fit-Annäherung des Umrisses der jeweiligen 2-D-Ellipsenfläche durch eine Mehrzahl an Kreisen durchgeführt wird. Mithin wird die nicht kreisförmige bzw. im dreidimensionalen Raum nicht kugelförmige ROI aus mehreren Kugeln zusammengesetzt.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass bei sich überschneidenden dreidimensionalen Positionen für unterschiedliche Korrespondenzbereiche in den Schnittbereichen für die Darstellung insbesondere gewichtet gemittelt wird. Es ist denkbar, dass Korrespondenzbereiche definiert werden, die sich als interessierende Bereiche im dreidimensionalen Raum, beschrieben durch die dreidimensionale Position, überschneiden. Ist nun beiden dreidimensionalen Positionen ein unterschiedlicher Zeitparameter zugeordnet, würden die den Korrespondenzbereichen zugehörigen ROIs im dreidimensionalen Raum unterschiedlich dargestellt werden, wenn es zur Anzeige des Anzeigedatensatzes kommt. Daher kann für solche Fälle als eine Art Interpolation im Anzeigedatensatz vorgesehen sein, dass im Falle eines Überlapps beispielsweise eine insbesondere gewichtete Mittelung erfolgt, die beispielsweise mitberücksichtigten kann, welchen Anteil der Schnittbereich an der gesamten dreidimensionalen ROI hat und dergleichen.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sich eine ähnliche Problematik auch bei der Definition komplexerer, von der Kreisform abweichender Korrespondenzbereiche ergeben kann, wenn jene durch möglicherweise überlappende Kreise modelliert werden. Werden dann die Kreise zunächst als Kugeln im dreidimensionalen Raum lokalisiert, so dass sich letztlich als dreidimensionale Position das ROI als interessierender Bereich im dreidimensionalen Raum durch die Kugeln zusammensetzt, kann es zweckmäßig sein, die die Form des Korrespondenzbereichs annähernden Kreise als eigene Korrespondenzbereiche zu behandeln und entsprechend auszuwerten, so dass sich auch dann für überlappende Kugeln im dreidimensionalen Raum unterschiedliche Zeitparameter ergeben können, die dann direkt unter Berücksichtigung der Überlappungen kombiniert werden müssen, wozu auch eine Linearkombination erfolgen kann, die die Schnittmenge, beispielsweise die Anzahl der gemeinsamen dreidimensionalen Voxel, den dreidimensionalen Schwerpunkt und dergleichen in der Gewichtung berücksichtigt.
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Wie bereits erwähnt wurde, ist es mit dem erfindungsgemäßen Vorgehen grundsätzlich neben der Mittelung der Zeitparameter durch Auswertung der Zeit-Intensitätskurven auch möglich, einen vierdimensionalen Anzeigedatensatz durch Definition einer Zeit-Intensitätskurve im dreidimensionalen Raum für die dreidimensionalen Positionen zu erstellen, dessen Verlässlichkeit jedoch als eher gering zu bewerten ist. Nichtsdestotrotz ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere Weise, zumindest pseudo-vierdimensionale Anzeigedatensätze zu erzeugen.
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So kann vorgesehen sein, dass bei einen Zeitpunkt während der Serie beschreibenden Zeitparametern ein vierdimensionaler Anzeigedatensatz durch Anzeigen des Zeitparameters erst mit Erreichen des Zeitpunkts ermittelt wird. Dies erweist sich als äußerst vorteilhaft, wenn als Zeitparameter die Zeit bis zur maximalen Kontrastmittelkonzentration (TTP) betrachtet wird, da es sich dann, wenn eine Darstellung der entsprechenden TTP erst mit zeitlichem Ablaufen der TTP erfolgt, auch das Fortschreiten des Kontrastmittels im Gefäßsystem bzw. Zielgebiet darstellen lässt. Der Zeitparameter als aus der gesamten oder zumindest einem großen Teil der Serie von Röntgenbilder abgeleiteter Wert ist dabei als verlässlicher anzusehen als eine punktweise Verknüpfung der Zeit-Intensitätskurven, insbesondere dann, wenn die beschriebenen Erwägungen bei der Kombination der Einzelzeitparameter bzw. bei deren Ermittlung in Betracht gezogen werden. So ist es insgesamt auch ohne Verwendung der Zeit-Intensitätskurve möglich, das Fortschreiten des Kontrastmittels im Zielgebiet vierdimensional zur Anzeige zu bringen.
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Dabei sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass es zweckmäßig ist, wenn es dem Benutzer ermöglicht wird, die Zeitparameter in den Anzeigedatensätzen auch manuell zu editieren. Ist beispielsweise ein für einen Benutzer ersichtlich implausibler Zeitparameter gegeben, ist es ihm möglich, den Anzeigedatensatz entsprechend per Hand anzupassen, so dass dort ein sinnvoller Wert gegeben ist.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Röntgeneinrichtung, umfassend eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung übertragen, mit welcher mithin dieselben Vorteile erhalten werden können. Bevorzugt handelt es sich bei der Röntgeneinrichtung dabei um ein Angiographiesystem, beispielsweise konkret eine C-Bogen-Röntgeneinrichtung, bei welcher der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor sich gegenüberliegend an einem C-Bogen angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die C-Bogen-Röntgeneinrichtung als ein Biplan-System ausgebildet ist, mithin zwei C-Bögen aufweist, die in einer festen Winkelstellung zueinander stehen oder frei gegeneinander beweglich sind. Zur Aufnahme der Röntgenbilder der digitalen Subtraktionsangiographie werden dann die Aufnahmeanordnungen beider C-Bögen genutzt, so dass idealerweise die Projektionsrichtungen senkrecht aufeinander stehen. Um derartige Aufnahmen steuern zu können, kann die Steuereinrichtung eine entsprechende Steuereinheit aufweisen. Ferner kann die Steuereinrichtung eine DSA-Einheit für die digitale Subtraktionsangiographie umfassen, sowie eine dreidimensionale Positionsbestimmungseinheit zur Ermittlung dreidimensionaler Positionen im erfindungsgemäßen Verfahren, eine Zeitparameterbestimmungseinheit zur Ermittlung des Zeitparameters und eine Anzeigeeinheit, die auch zur Darstellung des Anzeigedatensatzes ausgebildet ist. Weitere Funktionseinheiten können beispielsweise eine Registrierungseinheit zur Registrierung mit einem dreidimensionalen Bilddatensatz und dergleichen umfassen.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Computerprogramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt, wenn es auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird. Sämtliche Ausführungen bezüglich der Röntgeneinrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Computerprogramm übertragen. Insbesondere kann die Recheneinrichtung mithin eine Steuereinrichtung einer Röntgeneinrichtung sein. Das Computerprogramm kann auf einem nichttransienten Datenträger, beispielsweise einer CD-ROM, abgelegt sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden darstellten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Zeichnung zur Biplan-Aufnahme,
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2 ein Röntgenbild mit einer zugeordneten Zeit-Intensitätskurve in einer ersten Projektionsrichtung,
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3 ein Röntgenbild mit einer zugeordneten Zeit-Intensitätskurve in einer zweiten Projektionsrichtung,
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4 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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5 eine Prinzipskizze zur Lokalisierung im dreidimensionalen Raum,
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6 eine Möglichkeit zur Bestimmung von Gefäß-Mittellinien,
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7 eine mögliche Markierung von Korrespondenzbereichen,
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8 in eine Ellipse einbeschriebene Kreise,
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9 eine Prinzipskizze zur Darstellung eines Anzeigedatensatzes, und
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10 eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung.
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Das im Folgenden zu erläuternde Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens befasst sich mit der Erstellung eines dreidimensionalen Anzeigedatensatzes, der auf die Ausbreitung eines Kontrastmittels in einem Gefäßsystem bezogene bzw. aus dieser abgeleitete Zeitparameter enthält, die Positionen im dreidimensionalen Raum zugeordnet sind. Konkret wird dabei vorliegend eine Untersuchung des Kopfes eines Patienten betrachtet, wobei das Untersuchungsziel sowohl Arterien und Venen als auch das Parenchym sein kann, wie im Folgenden noch näher dargelegt werden wird. Wird bei der Diskussion von der Bestimmung dreidimensionaler Positionen geredet, entspricht dies in der praktischen Umsetzung letztlich der Markierung bestimmter Bildelemente/Voxel des dreidimensionalen Anzeigedatensatzes; das bedeutet, wird zu in zwei verschiedenen Projektionsrichtungen definierten Korrespondenzpunkten eine dreidimensionale Position bestimmt, wird den Korrespondenzpunkten ein Voxel im Anzeigedatensatz zugeordnet; wird zu Korrespondenzbereichen eine dreidimensionale Position bestimmt, werden, gegebenenfalls abhängig von der Größe der Voxel, mehrere Voxel den Korrespondenzbereichen zugeordnet.
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Als Grundlage benötigt das erfindungsgemäße Verfahren eine Serie von Biplan-Röntgenbildern der digitalen Subtraktionsangiographie. Dabei werden, insbesondere bereits vor Gabe des Kontrastmittels bei positioniertem Patienten, mit einer Biplan-Röntgeneinrichtung zunächst zwei Maskenbilder aus den unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommen. Nach der Verabreichung des Kontrastmittels erfolgt die Aufnahme einer Zeitserie von Rohbildern, die die Ausbreitung des Kontrastmittels im Gefäßsystem, hier dem Gefäßsystem des Gehirns, sowie die Anatomie zeigen. In der digitalen Subtraktionsangiographie ist zur Ermittlung der Röntgenbilder vorgesehen, von jedem Rohbild der Zeitserie das in derselben Projektionsrichtung aufgenommene Maskenbild abzuziehen, so dass der Anteil der Anatomie zumindest größtenteils herausfällt und lediglich die vom Kontrastmittel stammenden Anteile verbleiben, mithin die kontrastmittelgefüllten Gefäße deutlich zu erkennen sind.
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Eine mögliche Geometrie zur Aufnahme von derartigen Röntgenbildern zeigt 1. Aufgenommen werden soll dort ein Objekt 1, konkret das interessierende Gefäßsystem als Zielgebiet, von dem hier beispielhaft ein kontrastmittelgefülltes Gefäß 2 hervorgehoben dargestellt ist. Die Biplan-Röntgeneinrichtung umfasst zwei Aufnahmeanordnungen, die jeweils einen Röntgenstrahler 3, 4 und einen Röntgendetektor 5, 6 aufweisen, deren Projektionsrichtungen für den hier dargelegten Zweck vorzugsweise senkrecht aufeinanderstehen. Wie durch die Pfeile 7 dargestellt wird, wird das Gefäß 2 auf verschiedene Stellen des jeweiligen Röntgendetektors 5, 6 projiziert, wo es mithin auch im Röntgenbild auftaucht.
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Die 2 und 3 zeigen als äußerst grobe Prinzipskizzen die grundsätzliche Struktur derartiger Röntgenbilder, wobei die mögliche äußere Umrandung 8 des Schädels eines Patienten nur zur Orientierung eingezeichnet ist, nachdem das entsprechende Signal durch die Vornahme der digitalen Subtraktionsangiographie im Röntgenbild 9, 10 nicht mehr enthalten ist. In den Röntgenbildern 9, 10 ist sowohl das Parenchym 11, in dem das Kontrastmittel verteilt, mithin in niedrigerer Konzentration vorliegt, als auch das bei 12 angedeutete Gefäßsystem zu erkennen. Die dargestellten Korrespondenzpunkte 13 markieren dasselbe Gefäß in den unterschiedlichen Röntgenbildern 9, 10. Betrachtet man einen solchen Korrespondenzpunkt 13 bzw. die dort gemessene Intensität über die Zeitserie hinweg, ergibt sich eine Zeit-Intensitätskurve 14, 15, die auf Zeitparameter hin ausgewertet werden kann. Beispiele hierfür sind die Zeit 16 bis zur größten Kontrastmittelkonzentration (TTP) sowie die mittlere Transitzeit 17, die auf verschiedene Art und Weise definiert werden kann, vorliegend über die Hälfte der Intensität bei der TTP 16. Für Bereiche im Parenchym sind zudem Möglichkeiten bekannt, Parameter wie das relative cerebrale Blutvolumen (rCBV) und den relativen cerebralen Blutfluss (rCBF) zu bestimmen.
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Nachdem die Zeit-Intensitätskurven 14, 15 (oft auch TIC) sich jeweils auf ein zweidimensionales Röntgenbild 9, 10 beziehen, ist diese Information grundsätzlich auch nur dort gültig, wobei eine dreidimensionale Darstellung aufgrund der bei einer Rückprojektion aus nur zwei Röntgenbildern 9, 10 auftretenden Verschmierungen nicht sinnvoll ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, das im Folgenden mit Bezug auf 4 näher erläutert werden soll, stellt einen wenigstens dreidimensionalen Anzeigedatensatz zur Verfügung, der Informationen über die Ausbreitung des Kontrastmittels bzw. daraus abgeleitete Informationen in Form von Zeitparametern zumindest für ausgewählte Punkte oder interessierende Bereiche enthält.
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Diese Bereiche werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Schritt S1 manuell, jedoch auch automatisch unterstützt, ausgewählt. Dies soll im Hinblick auf 5 näher erläutert werden. Diese zeigt zunächst wiederum schematisch Röntgenbilder 18, 19 aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen mit dem zumindest teilweise kontrastmittelgefüllten Gefäßsystem 12. Der dreidimensionale Raum wird durch den Kasten 20 angedeutet. Dem Benutzer stehen nun zunächst alle Röntgenbilder der Zeitserie einer Projektionsrichtung zur Verfügung, wo er einen für ihn interessierenden Punkt, beispielsweise den Korrespondenzpunkt 21, markieren kann. Dies erfolgt bevorzugt in einem Röntgenbild 18, in dem das Gefäß aufgrund hoher Kontrastmittelkonzentration gut zu erkennen ist. Es ist auch denkbar, dass in den Röntgenbildern bereits eine Segmentierung der Gefäße des Gefäßsystems 12 vorgenommen wurde, um den Benutzer zu unterstützen, denkbar ist es zudem, aus den Röntgenbildern ein Bild des Gefäßsystems durch Segmentierung und Kombination verschiedener Röntgenbilder herzuleiten. Die Wahl des Korrespondenzpunktes 21 im Röntgenbild 18 definiert bis auf eine Linie, die sogenannte Epipolarlinie 22, bereits genauer, wo im Röntgenbild 19 der andere Korrespondenzpunkt 23 liegt, so dass auch die Epipolarlinie 22 bereits in das Röntgenbild 19 eingezeichnet werden kann, um den Benutzer zu unterstützen. Eine weitere automatische Unterstützung erfolgt dadurch, dass der Zeitbereich der Röntgenbilder 19 der anderen Projektionsrichtung um den Zeitpunkt, an dem der Korrespondenzpunkt 21 markiert wurde, eingeschränkt wird, nachdem in dem interessierenden Gefäß Kontrastmittel sein sollte, um es zweckmäßig markieren zu können.
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Betrachtet man nach einer solchen Auswahl die Epipolarlinien 22 und 24 der Korrespondenzpunkte 21 und 23, ergibt sich im dreidimensionalen Raum eine dreidimensionale Position 25, die im Übrigen im Schritt S2 automatisch bestimmt werden wird.
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Die Korrespondenzpunkte 13 müssen nicht zwangsläufig als einzelne Punkte direkt definiert werden, sondern können sich auch über die Mittellinien von Gefäßen ergeben, wie die Prinzipskizze der 6 genauer zeigt. Dort ist ein Gefäß 26 aus einem Röntgenbild 9, 10, 18, 19 vergrößert dargestellt, in dessen Mitte ein Benutzer Markierungen 27 gesetzt hat, aus denen die Mittellinie 28 des Gefäßes 26 bestimmt werden kann, beispielweise durch Interpolation oder durch Fitting. Auch hierbei kann selbstverständlich eine automatische Unterstützung des Benutzers stattfinden; möglich ist es auch, dass der Benutzer selbst die gesamte Mittellinie 28 einzeichnet. Gerade in diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn eine insbesondere schwellwertbasierte Segmentierung der Gefäße in den Röntgenbildern 9, 10, 18, 19 vorliegt, da dies die Aufgabe für den Benutzer deutlich vereinfacht. Anhand der Mittellinie 28 können dann interessierende Korrespondenzpunkte 13, 21, 23 aufgefunden werden, sobald der Benutzer übereinstimmende Mittellinien 28 in beiden Projektionsrichtungen aufgefunden hat. Auch hierbei kann selbstverständlich eine automatische Unterstützung erfolgen, nachdem sich für jeden Punkt der Mittellinie 28 wiederum Einschränkungen für die Lage des Korrespondenzpunktes zu diesem Punkt in der anderen Projektionsrichtung ergeben, die durch Analyse segmentierter Bilder ausgewertet werden können, beispielsweise im Hinblick auf eine Vorselektierung, die der Benutzer dann nur noch bestätigen muss.
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7 zeigt, dass auch Korrespondenzbereiche in Schritt S1 markiert und im Schritt S2 im dreidimensionalen Raum aufgefunden werden können. Dabei zeigt 7 wiederum die Röntgenbilder 18 und 19 sowie den den dreidimensionalen Raum andeutenden Kasten 20. Außerhalb des Gefäßsystems 12, mithin in den Bereichen, die möglichst wenig durch Gefäße überlagert sind, wurde im Bild 18 ein Korrespondenzbereich 29 markiert, der vorliegend kreisförmig ist. Er ist mithin definiert durch seinen Mittelpunkt 30 und einen Radius. Derartige kreisförmige Korrespondenzbereiche 29 lassen sich auf Kugeln im dreidimensionalen Raum abbilden, und entsprechen durch ihre einfache Definition im Wesentlichen der Verwendung von Korrespondenzpunkten 13, 21, 23, so dass entsprechend der Mittelpunkt 31 in der anderen Projektionsrichtung ebenso auf einer Epipolarlinie 32, die durch den Mittelpunkt 30 definiert wird, liegen muss; um den Mittelpunkt 31 kann sich mit demselben Radius der zugehörige Korrespondenzbereich 33 erstrecken. Wird unter Nutzung der Epipolarlinien 32, 34 in den dreidimensionalen Raum projiziert, ergibt sich dort um den Mittelpunkt 35 eine Kugel 36 als dreidimensionale Position 37. Das bedeutet, alle von der Kugel 36 erfassten Voxel des Anzeigedatensatzes werden den Korrespondenzbereichen 29, 33 zugeordnet.
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8 zeigt, wie auch andere Formen von interessierenden Bereichen abgebildet werden können. Gezeigt ist dort eine ellipsoide Form 38 eines Korrespondenzbereichs, in den, die Außenumrandung möglichst eng wiedergebend, Kreise 39 einbeschrieben sind. Für diese Kreise 39 können korrespondierende Kreise in der anderen Projektionsrichtung problemlos aufgefunden werden, so dass ein Ellipsoid im dreidimensionalen Raum näherungsweise gebildet werden kann.
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Die Bestimmung der jeweiligen dreidimensionalen Positionen 25, 37 erfolgt schließlich, wie bereits erwähnt wurde, in Schritt S2 anhand der Epipolarlinien 22, 24, 32, 34.
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In einem Schritt S3, vgl. wiederum 4, werden dann Zeitparameter ermittelt, die den dreidimensionalen Positionen, konkret also Voxeln des Anzeigedatensatzes, zugeordnet werden. Um für aus Korrespondenzpunkten 13, 21, 23 zugeordneten dreidimensionalen Positionen 25 den zugeordneten Zeitparameter zu bestimmen, werden zunächst Einzelzeitparameter aus den Zeit-Intensitätskurven der jeweiligen Projektionsrichtungen an den Korrespondenzpunkten 21, 23 bzw. auch unter Berücksichtigung einer kleinen Umgebung derselben herangezogen. Die Einzelzeitparameter werden, wie grundsätzlich bekannt, aus diesen Zeit-Intensitätskurven bestimmt, woraufhin sie zu dem Zeitparameter kombiniert werden. In der einfachsten Form erfolgt dies durch eine Mittelwertbildung, die jedoch geeignet gewichtet sein kann, wobei sich Gewichtungsfaktoren aus der Bildqualität, der Qualität der Zeit-Intensitätskurve und dergleichen ableiten lassen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht zudem vor, dass insbesondere bei einer Überlagerung von mehreren Gefäßen, die zeitlich versetzt von Kontrastmittel durchflossen werden, nur ein zeitlich begrenzter Anteil der Zeit-Intensitätskurven in wenigstens einer Projektionsrichtung ausgewertet werden. Qualitätsfaktoren, die in die Gewichtung eingehen können, müssen sich jedoch nicht nur auf eine solche zeitliche Einschränkung der Auswertung beziehen, sondern können auch aus einer Untersuchung der Zeit-Intensitätskurven resultieren. Beispielsweise ist es denkbar, diese mit gespeicherten Referenzkurven zu vergleichen, die typische Kontrastmittelverläufe in Arterien, Venen und/oder im Gewebe betreffen können. So wird beispielsweis erkannt, wenn einer der Korrespondenzpunkte 21, 23 nicht optimal gewählt ist, mithin beispielsweise eine schwächere Intensität dort vorliegt, und dergleichen.
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Für Korrespondenzbereiche kann eine mittlere Zeit-Intensitätskurve über die jeweiligen Korrespondenzbereiche 29, 33 gebildet werden, es ist jedoch auch denkbar, Zeitparameter für einzelne Punkte zu dem Einzelzeitparameter zu mitteln. Ist der Korrespondenzbereich 29, 33 durch mehrere Kreise bzw. dann Kugeln definiert, sind selbstverständlich Überlappungen zwischen den einzelnen Kreisen zu beachten, wenn basierend auf den Kreisen vorgegangen wird.
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In einem Schritt S4 werden die dreidimensionalen Positionen und die den Korrespondenzpunkten 13, 21, 23 und/oder Korrespondenzbereichen 29, 33 zugeordneten Zeitparameter kombiniert, so dass ein dreidimensionaler Anzeigedatensatz entsteht. In diesem sind mithin zumindest einem Teil der Voxel, die dreidimensionalen Positionen entsprechen, Zeitparameter zugeordnet, die im Schritt S3 ermittelt wurden. In einem Schritt S5 wird der Anzeigedatensatz schließlich an einer geeigneten Anzeigevorrichtung dargestellt, wobei die Zeitparameter beispielsweise farbcodiert oder auch auf einer Grauskala codiert wiedergegeben werden können. So erhält ein Benutzer Informationen im dreidimensionalen Raum.
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Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Darstellung des Anzeigedatensatzes bevorzugt überlagert mit einem dreidimensionalen Datensatz des Gefäßsystems 12 bzw. der umgebenden Anatomie dargestellt wird. Eine Registrierung zu einem solchen dreidimensionalen Datensatz kann ohnehin gegeben sein, beispielsweise dann, wenn er mit derselben Röntgeneinrichtung aufgenommen wurde wie die Röntgenbilder, möglich ist es aber auch, eine Registrierung explizit vorzunehmen, beispielsweise grauwertbasiert, indem beispielsweise die Maskenbilder herangezogen werden, oder landmarkenbasiert, wie es im Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung berücksichtigt bei der Registrierung zudem Mittellinien 28, die zumindest in den Röntgenbildern bekannt sind und in Einklang gebracht werden können mit beispielsweise aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz bestimmten Mittellinien von Gefäßen.
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Es ist auch, zumindest bezüglich der Darstellung, eine gewisse Vierdimensionalität, also Zeitkomponente, zu erreichen, wie am Beispiel eines die TTP enthaltenden Anzeigedatensatzes im Hinblick auf 9 näher erläutert werden soll. Dort ist der Einfachheit halber nur ein Gefäß 26 in einem Darstellungsvolumen 40 zu verschiedenen Zeitpunkten während der Kontrastmittelausbreitung gezeigt. Die Idee in dieser Art der Darstellung ist es, immer nur die TTPs farbcodiert wiederzugeben, die bereits erreicht sind, so dass ein Bild der Kontrastmittelausbreitung durch das Gefäß 26 entsteht. So ist zum Zeitpunkt t1, beispielsweise zwei Sekunden nach Kontrastmittelgabe, nur ein Segment 41 bereits kontrastmittelgefüllt, was an der niedrigen TTP erkannt werden kann. Zu einem Zeitpunkt T2, beispielsweise drei Sekunden nach Kontrastmittelgabe, kommt zu dem Segment 41, welches beispielsweise in Rot dargestellt sein kann, ein weiteres Segment 42, welches beispielsweise in Gelb dargestellt werden kann. Dies wird fortgesetzt, bis zu einem Zeitpunkt tn das gesamte Gefäß 26 entsprechend farbcodiert dargestellt ist.
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10 zeigt schließlich eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung 43. Dabei handelt es sich um eine Biplan-Röntgeneinrichtung, die zwei C-Bögen 44, 45 aufweist, an denen sich gegenüberliegend, wie dargelegt wurde, jeweils ein Röntgenstrahler 3, 4 und ein Röntgendetektor 5, 6 angeordnet sind. Die C-Bögen 44, 45 sind über eine Schwenklagerung 46 in einer Ebene 47 um die Rotationsachse 48 drehbar. Gehalten werden die C-Bögen 44, 45 von einer hier nur andeutungsweise dargestellten Halterung 49. Zur Lagerung eines Patienten ist eine Patientenliege 50 vorgesehen.
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Gesteuert wird der Betrieb der Röntgeneinrichtung 43 durch eine Steuereinrichtung 51, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, auf der mithin beispielsweise ein erfindungsgemäßes Computerprogramm vorliegt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
