-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Darstellen verschiedener Bilder einer Kavität im menschlichen oder tierischen Körper, die mit einem oder mehreren verschiedenen medizinischen Bildgebungsverfahren aufgenommen wurden, insbesondere mit Realtime-3D-Ultraschall, Röntgenverfahren, Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT), einer elektrophysiologischen Herz-Katheter-Untersuchung, einer dreidimensionalen kardialen Magnetresonanztomographie (CMR) oder nuklearmedizinischen Verfahren wie Positronen-Emissionstomographie (PET) oder Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT). Des Weiteren betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung sowie ein hierfür vorgesehenes Computerprogramm.
-
Insbesondere handelt es sich bei der Erfindung um die gleichzeitige Auswertung und Darstellung von dynamischen – also in einer Zeitreihe hintereinander und mit hoher zeitlicher Auflösung aufgenommenen – Bildern, wie z. B. des Herzens sowie statischen – also mit besonders hoher Ortsauflösung aufgenommenen – Bildern. Die Auswertung wird bevorzugt nicht direkt an den Bildern selbst, sondern an entsprechenden Datensätzen mit funktionellen (d. h. mit hoher zeitlicher Auflösung aufgenommener) bzw. geometrischen (d. h. mit hoher räumlicher Auflösung aufgenommener) Werten vorgenommen, welche aus den Bildern gewonnen bzw. berechnet wurden und z. B. die Herzkammerwand-Aktivität (funktioneller Wert) einer Herzkammer oder die Lage eines Blutgefäßes zur Herzkammerwand (geometrischer Wert) beschreiben.
-
Für die Bewertung von Funktionalstörungen werden heutzutage verschiedene Bildgebungsmodalitäten bzw. -verfahren verwendet, welche die Akquisition von dynamischen, dreidimensionalen Bildern erlauben, z. B. Ultraschall, Magnetresonanztomographie (MRT), Positronen-Emissionstomographie (PET) oder Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT). Mit ”dynamisch” ist gemeint, dass eine Zeitreihe von Bildern akquiriert wird, welche die Visualisierung von z. B. der Herzbewegung erlaubt. Besonders geeignet sind hierfür Realtime-3D-Ultraschallsysteme, mit denen Echtzeitaufnahmen in 3D aufgenommen werden können.
-
Für die Bewertung von Relativlagen verschiedener Blutgefäße zueinander, wie z. B. des Gefäßverlaufs des Koronarvenensinus relativ zum Atrium des Herzens, werden heutzutage hoch ortsauflösende Bildgebungsmodalitäten bzw. -verfahren verwendet, welche die Akquisition von geometrisch präzisen, dreidimensionalen Bildern erlauben, z. B. Ultraschall (mTEE), Computertomographie (CT) oder auch kardiale Magnetresonanztomographie (CMR).
-
Am Beispiel der kardialen Resynchronisationstherapie (CRT) wird exemplarisch gezeigt, wie sich geometrische Informationen, die die Morphologie des Herzens beinhalten, mit einer Funktional-Parameter-Verteilung des Herzens kombinieren lassen. Die verwendete Technik ist auch auf andere Bereiche, wie z. B. die Elektrophysiologie, übertragbar.
-
Möchte ein Arzt beispielsweise den optimalen Platz für eine Herzschrittmacherelektrode an der Herzkammerwand identifizieren, so wird er die Funktional-Parameter-Verteilung am Herzen heranziehen, d. h. diejenige Stelle an der Herzkammerwand detektieren, die asynchron zu den anderen Stellen der Herzkammerwand kontrahiert. Zum Einführen der Herzschrittmacherelektrode nutzt der Arzt beispielsweise den Koronarvenensinus, wobei die Elektrode über den rechten Vorhof des Herzens in die Vene und von dort in einen Venenabzweig eingeführt wird, der möglichst nah an der zuvor definierten Stelle liegt. Wünschenswert wäre es hier, den geometrisch exakten Verlauf des Gefäßes mit einer Darstellung der Funktional-Parameter-Verteilung zu kombinieren, so dass beides gleichzeitig dem Arzt zur Identifikation der optimalen Elektrodenposition sowie des Zuführweges zur Verfügung steht.
-
Eine solche Darstellung sollte dabei auch den jeweiligen Gefäßdurchmesser und gegebenenfalls weitere geometrische Maße, wie z. B. den Winkel, unter dem das jeweilige Gefäß in ein anderes Gefäß einmündet, berücksichtigen. Durch diese Zusatzinformationen soll sichergestellt werden, dass die ausgewählte Position auch tatsächlich mit der Elektrode erreicht werden kann. Wünschenswert ist es daher z. B., eine automatische Analyse des Pfads vom Koronarsinus-Ostium im rechten Vorhof bis zur ausgewählten Elektrodenposition zu ermöglichen.
-
Zur Funktionalauswertung wird beispielsweise die Wand einer Kavität wie der Herzkammer betrachtet und z. B. deren Bewegung verfolgt. Eine Störung beispielsweise der Herzmuskel-Aktivität lässt sich z. B. daran erkennen, dass die Herzkammerwand nicht überall gleichzeitig und nicht überall gleich stark kontrahiert. Dies kann dadurch ermittelt werden, dass die Konturen der Kammer (z. B. des linken oder rechten Ventrikels oder einer Vorkammer) automatisch detektiert und betrachtet werden. Die Innenseite der Kavität kann dann als eine Art Gitternetzstruktur, wie sie beispielsweise in der
EP 0 961 135 A1 oder der
WO 2007/141038 A1 der Anmelderin beschrieben wurde, dargestellt werden, deren Oberfläche z. B. durch Dreiecke angenähert wird (im Weiteren ”Beutel” genannt). Der Beutel wird dann in Abschnitte eingeteilt und die Bewegung der einzelnen Abschnitte wird verfolgt, um z. B. die Kontraktionszeit und die jeweiligen Verzögerungszeiten gegenüber dem Abschnitt der frühesten Kontraktion zu ermitteln. Die Kavität (z. B. des Herzens) kann auch in Volumenabschnitte eingeteilt werden, deren Volumenänderung z. B. über einen Herzschlag betrachtet wird.
-
Die Ergebnisse solcher Auswertungen werden oft in Form eines sogenannten ”Polarplots” dargestellt, wie dieser exemplarisch in der
WO 2007/141038 A1 der Anmelderin beschrieben wird. Ein Polarplot stellt also praktisch eine flache Landkarte, z. B. einer Herzkammer, dar, auf der bestimmte funktionelle Werte, wie Kontraktionszeit oder maximale Volumenänderung, farbkodiert aufgetragen werden.
-
Derartige Auswertungen werden z. B. mit den Softwareprogrammen TomTec Left Ventricular-Analysis, TomTec Right Ventricular-Analysis und 4D Left Ventricular-Analysis Cardiac Resynchronization Therapy, sowie z. B. mit PET/SPECT-Softwares durchgeführt. Die in diesen Programmen verwendeten Auswertungsmethoden zur Gewinnung von Datensätzen mit funktionellen Werten sind z. B. in dem folgenden Artikel beschrieben:
Kapetanakis, Monaghan: ”Real-time three-dimensional echocardiography – a novel technique to quantify global left ventricular mechanical dissynchrony”, circulation 2005; 112: 992–1000.
-
Die Ergebnisse solcher Auswertungen werden dann als mehrdimensionaler Datensatz mit geometrischen Werten ausgegeben, z. B. in Form eines Beutels, der aus Punkten, Dreiecken oder dergleichen aufgebaut sein kann, und darüber hinaus auch funktionelle Werte enthalten kann, wie beispielsweise farblich kodierte Punkte, Dreiecke oder Bereiche dieses Beutels. Diese sogenannte Funktional-Parameter-Karte kann dann auch als Polarplot oder sogar als Wertetabelle, d. h. in unterschiedlichen Datenformaten, ausgegeben werden.
-
Des Weiteren ist es bekannt, geometrische Werte der Kavität in bestimmten Datenformaten, wie beispielsweise einer dreidimensionalen Grauwertdarstellung (gegebenenfalls auch farblich kodiert), eines Beutels darzustellen.
-
Des Weiteren ist es im Stand der Technik bekannt, sowohl funktionelle Werte einer Kavität als auch geometrische Werte derselben Kavität in bestimmten Datenformaten auszuwerten und diese ausgewerteten Datenformate grafisch, z. B. transparent, zu überlagern (”Image Fusion of Coronary Tree and Regional Cardiac Function Image Using Multislice Computed Tomography”, Higashino et al, Circ J 2006; 70: 105–109).
-
Diese bekannte Technik der einfachen Überlagerung bedingt, dass sowohl die Funktional-Parameter-Karte als auch die Morphologie der Kavität aus ein und demselben Datensatz stammen, um das Registrierungsproblem zu umgehen. Entsprechende Atlasabbildungen eines schematischen Gefäßverlaufs berücksichtigen den tatsächlichen Verlauf und die tatsächliche Geometrie (Breite, Winkel etc.) der Gefäße nicht und geben so allerhöchstens eine grobe Einschätzung der tatsächlichen Verhältnisse.
-
Darüber hinaus ist es bekannt, eine schichtweise Auswertung der Funktional-Parameter der Kavität mit einer dreidimensionalen Darstellung des Gefäßverlaufs zu kombinieren oder die Funktionaldaten schichtweise in entsprechenden Morphologiedaten einzufügen (”Integration of three-dimensional coronary venous angiography with three-dimensional echocardiography for biventricular device implantation”, Mansour et al, Heart Rhythm, Vol 3, No 11, November 2006).
-
Die bisher bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass zwei unterschiedliche Datenformate nicht oder nur sehr ungenau miteinander registriert werden können, da häufig auf eine manuelle Registrierung zurückgegriffen wird, die auf zweidimensionalen Schnittbildern beruht. Dieses Vorgehen ist fehlerbehaftet, da man in der Regel keine vergleichbaren Schnitte aus beiden Datensätzen heranzieht, denn oft ergeben sich gewisse Zeitunterschiede bei der Akquisition dieser unterschiedlichen Datensätze, unterschiedliche Phasenlagen, Lagen im Raum oder auch modalitätsbedingte Unterschiede bei der Extraktion der Grenzflächen, wie beispielsweise einer Herzkammerwand. Werden die Ergebnisse der Funktional-Parameter-Darstellungen und der morphologischen Darstellungen lediglich übereinander gelegt, ist eine Benutzer-Interaktion, wie z. B. ein Drehen der Daten oder eine Schnittdarstellung, nicht möglich.
-
Will man das entsprechende Registrierungsproblem der unterschiedlichen Datensätze vermeiden, muss die Funktional- (d. h. die zeitliche) und die Morphologie-(d. h. die räumliche)Auswertung aus einem einzigen Datensatz erzeugt werden, der entweder eine hohe zeitliche oder eine hohe räumliche Auflösung, in der Regel aber nicht beides, hat. Beispielsweise beträgt die zeitliche Auflösung in einem räumlich hoch aufgelösten CT-Datensatz etwa 83 ms. Diese zeitliche Auflösung ist aber für die Bestimmung der meisten Funktionalparameter unzureichend. Darüber hinaus ist die Strahlenbelastung bei der Akquisition eines solchen Datensatzes hoch. Zeitlich hoch aufgelöste Datensätze verfügen allerdings in der Regel nicht über die nötige räumliche Auflösung, wie beispielsweise durch Magnetresonanz erzielte Aufnahmen des Herzens. Wenn man mit Magnetresonanz während der Akquisition einen zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Datensatz erstellt, ist nicht nur die Akquisitionsdauer von etwa 2 Stunden unangemessen hoch, sondern man hat darüber hinaus die bekannten Probleme der Atem- und Patientenlage (Artefakte).
-
Die
DE 10 2006 026 752 A1 beschreibt eine weitere Lösung des Registrierungsproblems, indem 2 MR-Aufnahmen durchgeführt werden, währenddessen sich der Patient nicht bewegt. Eine der beiden MR-Aufnahmen ist eine funktionale Aufnahme, die andere eine anatomische Aufnahme. Beide sind per se registriert. Die anatomische MR-Aufnahme wird dann mit Durchleuchtungsaufnahmen registriert, indem beide einfach anhand von Landmarken des aufgenommenen Obiekts (z. B. der Schädelknochen) übereinander gelegt werden. Da die funktionale MR-Aufnahme per se mit der anatomischen MR-Aufnahme registriert ist, ist auch die funktionale MR-Aufnahme mit dem Durchleuchtungsbild registriert. Alle Datensätze liegen aber in ihren eigenen Datenformaten vor. Erst bei der Darstellung am Bildschirm erfolgt eine (rein graphische) Überlagerung.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zum Darstellen verschiedener Bilder einer Kavität, wie beispielsweise des Herzens im menschlichen oder tierischen Körper, bereitzustellen, welches die vorgenannten Nachteile überwindet und welches z. B. den Gefäßverlauf des Koronarvenensinus samt zuführender Koronarvenen auf einer Kontraktionskarte des Herzens präzise in einem gemeinsamen Datensatz darstellt, der dann sowohl einheitlich dargestellt, als auch gedreht, geschnitten, bearbeitet und entsprechend unterschiedlich betrachtet werden kann.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche 1, 17 und 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein erster Datensatz in einem ersten vorbestimmbaren Datenformat mit ersten Werten der Kavität, die eine hohe zeitliche Auflösung aufweisen, und mindestens ein zweiter Datensatz in einem zweiten vorbestimmbaren Datenformat mit zweiten Werten der Kavität, die eine hohe räumliche Auflösung aufweisen, bereitgestellt werden. Anschließend werden der erste und/oder der zweite Datensatz in einen gemeinsamen Datensatz in einem einheitlichen Datenformat transformiert, indem der erste bzw. der zweite Datensatz in das einheitliche Datenformat überführt werden, sofern sie nicht bereits in dem einheitlichen Datenformat vorliegen. Ferner werden die räumlichen Werte des zweiten Datensatzes mittels einer Punkt-zu-Punkt Zuordnung mit den zugehörigen räumlichen Werten des ersten Datensatzes, einschließlich seiner zeitlichen Informationen, in diesem einheitlichen Datenformat verknüpft. Schließlich wird der gemeinsame Datensatz mit den verknüpften räumlichen und zeitlichen Informationen in dem einheitlichen Datenformat dargestellt.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den ersten Werten der Kavität, die eine hohe zeitliche Auflösung aufweisen, um funktionelle Werte der Kavität, die physiologische Informationen beinhalten, insbesondere des Herzens, während es sich bei den zweiten Werten der Kavität, die eine hohe räumliche Auflösung aufweisen, um geometrische Werte mit morphologischen Informationen handelt.
-
Bevorzugt wird für das vorbestimmbare Datenformat bzw. für das einheitliche Datenformat eine Gitternetzstruktur, eine dynamische Projektion auf eine zweidimensionale Ebene oder ein Polarplot verwendet. Sowohl der erste Datensatz als auch der zweite Datensatz können dasselbe oder ein unterschiedliches Datenformat haben. Der erste Datensatz mit den funktionellen Werten wird dabei aber insbesondere mit einem medizinischen Bildgebungsverfahren gewonnen, das eine hohe zeitliche Auflösung hat. Der zweite Datensatz wird mit Vorteil mit einem medizinischen Bildgebungsverfahren gewonnen, das eine hohe räumliche Auflösung, wie beispielsweise CT, hat. Beide Datensätze haben dann räumliche und ggf. zeitliche Informationen. Aufgrund der räumlichen Informationen, die beide Datensätze – allerdings in unterschiedlicher Qualität – aufweisen, lassen sich die ersten Werte des ersten Datensatzes mit den zweiten Werten des zweiten Datensatzes verknüpfen. Es kann somit eine Punkt-zu-Punkt-Zuordnung erfolgen, die dann z. B. jedem Raumpunkt in einem „Ergebnisdatensatz” die ersten und zweiten Werte aus beiden Datensätzen zuordnet und dort abspeichert, ggf weiter verknüpft und/oder verarbeitet. Der „Ergebnisdatensatz” kann dabei ein dritter, gemeinsamer Datensatz sein oder der erste bzw. zweite Datensatz, in den die Werte des zweiten bzw. ersten Datensatzes eingeschrieben, d. h. verknüpft wurden.
-
Bevorzugt handelt es sich bei der zu untersuchenden Kavität um eine Herzkammer. Der erste Datensatz wird als dynamischer, insbesondere vierdimensionaler Datensatz, mittels Ultraschall, MR oder CT gewonnen, während der zweite Datensatz, insbesondere als statischer zwei- oder dreidimensionaler Datensatz, beispielsweise durch CT, Ultraschall (mTEE) oder CMR gewonnen wird.
-
Mit Vorteil repräsentiert der erste Datensatz jeweils einen oder mehrere der folgenden funktionellen Werte für einen oder mehrere räumliche Abschnitte der Herzkammer:
- – die Bewegung der Herzkammerwand,
- – die relative Auslenkung der Herzkammerwand,
- – die zeitliche Verzögerung der maximalen Auslenkung der Herzkammerwand,
- – die Volumenänderung eines Abschnitts der Herzkammer,
- – die Wanddicke,
- – die Perfusion,
- – den Strain,
- – die Strain-Rate oder
- – die elektrischen Potentiale der Herzkammerwand
-
Bevorzugt stellt der zweite Datensatz räumliche Abschnitte der Herzkammer, die Lage der Herzkammerwand, die Lage zuführender Arterien oder Venen und/oder deren Verzweigungen, insbesondere das Koronarsinus-Ostium, dar. Der zweite Datensatz kann dabei – ebenso wie der erste Datensatz – als Beutel, d. h. als ein entsprechend mit Grauwerten oder farblich kodifiziertes Draht-Gitter-Modell dargestellt werden.
-
Die Verknüpfung der räumlichen Werte des ersten bzw. zweiten Datensatzes mit den zugehörigen räumlichen Werten des zweiten bzw. ersten Datensatzes erfolgt mit Vorteil über ein gemeinsames Koordinatensystem, das ggf. bereits einem oder beiden Datensätzen zu Grunde liegt (z. B. eine Beuteldarstellung mit zugehörigem Koordinatensystem).
-
Die Verknüpfung der räumlichen Werte des zweiten Datensatzes mit den zugehörigen räumlichen Werten des ersten Datensatzes erfolgt z. B. durch Projektion, Verrechnen, durch Boolsche Operatoren oder durch einfache Zuweisung (z. B. wenn beide Datensätze bereits in einem gemeinsamen, vorbestimmbaren Datenformat – wie z. B. eine Polarplotdarstellung – vorliegen).
-
Nach der Verknüpfung der räumlichen Werte können die zugehörigen zeitlichen Informationen, insbesondere aus den ersten Werten des ersten Datensatzes, miteinander verknüpft und den räumlichen Werten zugeordnet werden. Bevorzugt werden die räumlichen Informationen aus dem zweiten Datensatz und die zeitlichen Informationen aus dem ersten Datensatz hierfür genutzt und in dem gemeinsamen Datensatz in einem einheitlichen Datenformat abgespeichert.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Werte des zweiten Datensatzes auf die Werte des ersten Datensatzes projiziert und dort im Datenformat des ersten Datensatzes als gemeinsamer Datensatz dargestellt. Dazu dient eine insbesondere orthogonale Projektion, beispielsweise des Gefäßverlaufs, auf das Draht-Gitter-Modell, das die Funktional-Parameter-Karte beinhaltet.
-
Mit Vorteil besteht der erste Datensatz aus 4D-Stressecho-Bilddatensätzen und enthält räumlich aufgelöst zu allen oder fast allen Abschnitten der Kavität entsprechende funktionelle Werte, wie in der
WO 2007/141038 A1 beschrieben. Der erste Datensatz besteht dabei bevorzugt aus Bildern des Herzens, das bei unterschiedlichen Belastungszuständen aufgenommen wurde.
-
Nach der vorliegenden Erfindung wird der erste und zweite Datensatz bevorzugt aus Bildern einer Kavität gewonnen, die mit unterschiedlichen medizinischen Bildgebungsverfahren aufgenommen wurde. Hierzu eignen sich Ultraschall, Röntgen, Computertomographie, Magnetresonanztomographie, elektrophysiologische Katheteruntersuchungen, Positronen-Emissions-Tomographie oder SPECT. Das einheitliche Datenformat des gemeinsamen Datensatzes wird nach einer bevorzugten Ausführungsform in einer Projektion auf eine zweidimensionale Ebene, insbesondere in einem Polarplot, dargestellt. Das gemeinsame Datenformat kann aber auch eine Transformation zweier Beutel sein, die im dreidimensionalen Raum ineinander transformiert und dargestellt werden.
-
Als „gemeinsamer Datensatz” versteht diese Erfindung auch den ersten bzw. den zweiten Datensatz, in den der zweite bzw. der erste Datensatz transformiert wurde. Der sich daraus ergebende Datensatz ist der „Ergebnisdatensatz” bzw. der gemeinsame Datensatz. Dieser hat ein Datenformat, was dem ersten und/oder dem zweiten Datenformat entsprechen kann aber nicht muss. Dieses Datenformat wird als „einheitliches Datenformat” bezeichnet.
-
Vorzugsweise ist die Kavität im Sinne dieser Erfindung eine Kammer des Herzens, z. B. der linke Ventrikel, der rechte Ventrikel, ein Vorhof oder ein anderes Blutgefäß, wie die Aorta. Die Erfindung kann aber auch auf andere Kavitäten, wie den Darm, den Magen, einen Hirnventrikel, die Blase etc. angewendet werden.
-
Der Ausdruck ”Bilder der Kavität” bzw. die hieraus generierten Datensätze ist hier sehr umfassend zu verstehen. Es können auch Messdaten gemeint sein, die nach Akquisition nicht direkt in Bildform vorliegen, z. B. die Ergebnisse einer Abtastung der Herzkammerwand mit einer Elektrode, welche eine räumliche Verteilung des elektrischen Potentials liefern. Da diese Messdaten auch räumliche Informationen enthalten, sind sie im weitesten Sinne auch als ”Bilder” zu verstehen. Solche elektrischen Potentialbilder eignen sich für die Darstellung entsprechender Funktional-Parameter-Karten. Deren räumliche Information dient dann zur Registrierung der entsprechenden Datensätze. Der hieraus gewonnene funktionelle Datensatz gibt dann das elektrische Potential in den abgetasteten Abschnitten der Herzkammerwand wieder.
-
Die ”Bilder der Kavität” können aber auch zweidimensionale (2D), dreidimensionale (3D) oder vierdimensionale (4D) Bilder sein, die mit MRT, Röntgen, CT oder Ultraschall akquiriert wurden. Ein vierdimensionales Bild ist dabei eine Reihe von zeitlich nacheinander aufgenommener dreidimensionaler Bilder. Handelt es sich bei der Kavität um eine Herzkammer, so deckt ein vierdimensionales Bild vorzugsweise einen ganzen Herzzyklus ab.
-
Statisch aufgenommene Bilder der Kavität werden beim Herzen beispielsweise EKG-getriggert aufgenommen. Die Datensätze mit den geometrischen Werten sind vorzugsweise dreidimensional, können aber auch aus einer Reihe von zweidimensionalen tomographischen Schichten bestehen, an denen entsprechende markante Punkte detektiert werden können. Die Datensätze mit funktionellen Werten sind vorzugsweise mehrdimensional, insbesondere zwei-, drei- oder vierdimensional, können aber auch eindimensional sein. Diese funktionalen Werte können also sowohl Skalare als auch Vektoren sein, wobei eine Vektorgröße, z. B. die Bewegung der Kammerwand (Bewegungsrichtung und maximale Geschwindigkeit), oder die elektrische Aktivierung der Kammerwand (Richtung und Größe eines Aktionspotentials) repräsentieren kann.
-
Gemäß der Erfindung werden die Datenformate des ersten und zweiten Datensatzes vor der Transformation der Datensätze in das einheitliche Datenformat überführt, sofern sie noch nicht in diesem vorliegen. Hierzu kann als einheitliches Format eine Projektion auf eine 2D-Ebene, wie z. B. ein Polarplot, gewählt werden. Liegt der (erste) Beutel-Datensatz mit funktionellen (ersten) Werten bereits als Polarplotdarstellung vor, so kann der zweite Datensatz (beispielsweise aus CT-Daten) in einen Beutel und von dort in die zweidimensionale Ebene als Polarplot überführt werden. Da beide Datensätze dann in einem Standardformat für die gleiche Kavität vorliegen, können diese einfach miteinander verknüpft werden. Die anschließende Transformation des ersten und zweiten Datenformats in ein gemeinsames Datenformat stellt dann eine bloße Verrechnung der übereinander liegenden Polarplotdarstellungen dar.
-
Die Darstellung des gemeinsamen Datensatzes kann erneut auf unterschiedliche Weise erfolgen. Z. B. können alle ursprünglichen und verrechneten Polarplots oder Beutel-Datensätze übereinander (semi-transparent) dargestellt werden oder der zweite Datensatz wird ”vor den ersten Datensatz geschoben” dargestellt. Ferner ist es möglich, alle ursprünglichen oder miteinander verrechneten Werte auf einer einzigen Beutel-Darstellung der Herzkammer, z. B. farbkodiert, entweder dreidimensional oder zweidimensional auf eine Ebene projiziert, ebenfalls z. B. farbkodiert, darzustellen. Hierzu werden die z. B. im Programm ”4D LV Analysis CRT” der Anmelderin berechneten und exportierten Werte der Stressecho-Datensätze geladen und miteinander registriert und transformiert.
-
Bei der Transformation können redundante oder parallele Informationen beider Datensätze auch miteinander durch beispielsweise Bool'sche Operatoren miteinander verrechnet werden. Wahlweise können auch die geometrisch weniger exakten Werte aus dem ersten Datensatz negiert und lediglich die geometrisch exakteren Werte des zweiten Datensatzes für die Darstellung der morphologischen Informationen verwendet werden. Eine beliebige Kombination der in den entsprechenden Datensätzen enthaltenen Informationen ist also denkbar.
-
Die Erfindung ist auch auf ein Computerprogramm gerichtet, welches auf einem computerlesbaren Medium gespeicherten Programmcode enthält, der eine Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens bewirkt, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.
-
Des Weiteren ist die Erfindung auch auf eine Vorrichtung gerichtet, die verschiedene Bilder der Kavität im menschlichen oder tierischen Körper darstellt, die mit einem oder mehreren verschiedenen medizinischen Bildgebungsverfahren aufgenommen wurden. Diese Vorrichtung umfasst insbesondere einen Datenspeicher, der mindestens den ersten Datensatz in einem vorbestimmbaren Datenformat mit ersten Werten der Kavität, die eine hohe zeitliche Auflösung aufweisen, und mindestens den zweiten Datensatz in einem vorbestimmbaren Datenformat mit zweiten Werten der Kavität, die eine hohe räumliche Auflösung aufweisen, speichert. Eine oder mehrere Recheneinheiten, die den ersten und/oder zweiten Datensatzes in den gemeinsamen Datensatz in dem einheitlichen Datenformat transformieren, und ein Bildschirm, der zum Darstellen des gemeinsamen Datensatzes geeignet ist, sind ebenso vorgesehen. Die Vorrichtung ist zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens konfiguriert.
-
Diese Recheneinheiten sind darüber hinaus derart ausgelegt, dass erste und zweite Datenformate in ein einheitliches Datenformat transformiert werden können. Bevorzugt beinhaltet die Vorrichtung weitere Mittel zum Schneiden, Extrahieren oder Markieren von Bereichen oder Punkten innerhalb des gemeinsamen Datensatzes, um dem Arzt eine genauere Analyse bestimmter Bereiche der Kavität zu ermöglichen.
-
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
-
1 einen Beutel-Datensatz mit schematisch angedeutetem Gefäßverlauf,
-
2 eine zweidimensionale Projektion der dargestellten Beutel-Datensätze aus 1,
-
3 eine zweidimensionale Polarplot-Darstellung des Beutels nach 2 und
-
4 eine zweidimensionale Beutel-Darstellung des Beutels nach 2 mit entsprechenden Polarplot-Segmenten, die gegebenenfalls farblich kodiert sind.
-
1 illustriert als eines der bevorzugten Datenformate das Beutelformat, in welchem die ersten Werte mit überwiegend hoher zeitlicher Auflösung und/oder die zweiten Werte mit überwiegend hoher räumlicher Auflösung, vorliegen können. Dieses Datenformat ist ausführlich in der
EP 09 61 135 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird. Es handelt sich hierbei um eine einem Beutel ähnliche, geometrische Gitternetzstruktur
1, welche durch einzelne Punkte oder, wie im dargestellten Beispiel, durch einzelne Dreiecke repräsentiert wird. Ein derartiger Beutel kann jeweils aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz einer Kavität, z. B. durch Ermitteln der Konturen zwischen Innenraum und Wand der Kavität, ermittelt werden.
-
Bei einer Herzkammer wird vorzugsweise die Grenzfläche zwischen Blut und Wand konturiert, wobei zusätzlich auch die Grenzfläche zwischen Wand und umgebendem Gewebe konturiert werden kann. Dadurch erhält man die Oberfläche. Für das Beutelformat werden dabei einzelne Punkte bzw. Dreiecke extrahiert, die einen Beutel aufspannen und in karthesischen Koordinaten (3D oder 4D) oder in sphärischen Koordinaten vorliegen. Ein dynamischer 3D-Datensatz kann also durch einen dynamischen, also zeitlich veränderlichen, Beutel-Datensatz repräsentiert werden. Zusätzlich können auch die funktionellen Werte aus dem dynamischen Beutel-Datensatz ermittelt, z. B. der Zeitpunkt der Kontraktion einzelner Dreiecke oder dergleichen, und als farbige Einfärbung auf dem Beutel in Form einer Funktional-Parameter-Karte 3 dargestellt werden. Der Beutel selbst stellt natürlich auch eine räumliche Information dar, die dem ersten Datensatz inne wohnt.
-
Ein alternatives Datenformat ist der Polarplot 6, der in 4 dargestellt ist. Hierbei handelt es sich um eine nach bestimmten Regeln projizierte Wiedergabe, z. B. der Herzkammerwand, auf eine zweidimensionale Ebene, die in mehrere Sektoren 5 eingeteilt ist. Ein erster betroffener Sektor 5a liegt beispielsweise im unteren süd-südwestlichen, mittleren Bereich. Ein zentraler Sektor 7 liegt beispielsweise an der Beutelspitze (z. B. am Apex).
-
Auch ein Polarplot kann aus einem 3D-Bild des Herzens ermittelt werden, indem die Grenzfläche zwischen Blut und Wand konturiert wird. Die Position des Apex wird ermittelt und die ermittelte Oberfläche wird parametrisiert, indem für jeden gewünschten Punkt der Oberfläche die beiden Winkel in Bezug auf den Apex berechnet werden. Dies erlaubt bereits die Darstellung als Polarplot. Dieser Polarplot kann sowohl eine beliebig hohe räumliche Auflösung (zweiter Datensatz) als auch eine entsprechende Funktional-Parameter-Karte 3 (erster Datensatz) darstellen. In 4 wird die Funktional-Parameter-Karte 3 lediglich exemplarisch anhand einer partiellen Einfärbung der drei betroffenen Sektoren 5a, 5b und 5c dargestellt. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die anderen Sektoren 5 der Polarplotdarstellung 6 in 4 nicht gefärbt. Die Funktional-Parameter-Karte 3 in der Polarplotdarstellung 6 der 4 zeigt beispielsweise das frühzeitige Kontrahieren des betroffenen Bereichs der Herzkammerwand, an dem eine entsprechende Herzschrittmacherelektrode angebracht werden soll.
-
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung soll beispielsweise der Verlauf des Koronarvenensinus 2 am Herzen bestimmt werden. Dieser Verlauf wird beispielsweise aus einem zweiten Datensatz mit räumlich hoch auflösenden 3D CT-Daten des Herzens gewonnen. Dadurch, dass hier keine dynamischen Daten nötig sind, kann die Strahlenbelastung bei der Aufnahme entsprechend niedrig dosiert werden. In der Regel muss zur ausreichenden Darstellung des Gefäßes Kontrastmittel verabreicht werden. Aus diesem zweiten geometrischen Datensatz wird der Koronarvenensinus 2 sowie dessen erste zuführende Koronarvene 2a und zweite zuführende Koronarvene 2b halbautomatisch segmentiert. Im selben Datensatz kann mit Hilfe der TomTec-Software 4D LV Analysis ein Oberflächenmodell durch Generierung einer Gitternetzstruktur 1 des linken Ventrikels des Herzens erstellt werden (im Folgenden ”CT-Beutel” genannt). Hieraus resultiert ein zweiter, räumlich hoch aufgelöster Datensatz mit geometrischen Werten sowohl des Koronarvenensinus 2, als auch dessen zuführender Venen 2a und 2b, als auch einer entsprechenden Gitternetzstruktur 1 des linken Ventrikels des Herzens in einem standardisierten Beutelformat.
-
Zur Herstellung dieses zweiten, räumlich hoch auflösenden Datensatzes sind auch dreidimensionale CMR-Daten oder dreidimensionale Ultraschall-Daten (mTEE) nutzbar.
-
In einem ersten dynamischen, insbesondere vierdimensionalen, Datensatz, der beispielsweise durch Ultraschall, MR oder notfalls auch CT gewonnen wird, erfolgt die dynamische Analyse des linken Ventrikels z. B. mit der TomTec-Software 4D LV Analysis, wodurch ebenfalls beispielsweise eine Gitternetzstruktur 1 im Beutelformat erzielt werden kann, auf der eine Funktional-Parameter-Karte 3 liegt (im Folgenden ”MR-Beutel” genannt). Die resultierende Funktional-Parameter-Karte kann – wie in 4 gezeigt – auch als standardisierter Polarplot exportiert werden. Bei diesem ersten Datensatz liegt der Schwerpunkt auf einer hohen zeitlichen Auflösung, um entsprechende funktionelle Werte der Kavität zu erhalten. Die Ortsauflösung ist dabei untergeordnet.
-
Nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird gemäß 2 der Gefäßverlauf des CT-Beutels orthogonal auf die Oberfläche des linken Ventrikels des CT-Beutels projiziert. Zu diesem Zweck kann der CT-Beutel gegebenenfalls basal entsprechend extrapoliert werden, sofern die entsprechenden Daten des Gefäßverlaufs über die Daten des Beutels hinausgehen. Gleichzeitig werden die morphometrischen Maße des Gefäßverlaufs, wie Krümmungsverlauf, Gefäßdurchmesser etc., ermittelt und den auf den CT-Beutel projizierten Gefäßpunkten entsprechend zugewiesen. Die in 2 dargestellte Funktional-Parameter-Karte 3 dient lediglich zur Veranschaulichung. Nach der Zuweisung der morphometrischen Maße dokumentiert der Beutel in 2 den zweiten geometrischen Datensatz in einer dreidimensionalen Beutelform. Dieser Datensatz kann dann in einen standardisierten Polarplot 6 gemäß 3 überführt werden und besitzt dadurch das gleiche Datenformat wie der zuvor exportierte erste Datensatz mit funktionellen Werten, dessen Beuteldarstellung auch in einen entsprechend standardisierten Polarplot überführt wurde. Beide Polardarstellungen können dann – wie in 4 dokumentiert – leicht ineinander transformiert – quasi fusioniert – werden, da beide Datensätze in einem einheitlichen Format vorliegen.
-
Nach einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Funktional-Parameter-Karte 3 direkt auf den CT-Beutel gemäß 1 aufgebracht. Der Beutel stellt dabei die Form des linken Ventrikels dar, die darauf liegende farbkodierte Funktional-Parameter-Karte 3 das Kontraktionsverhalten der Herzkammerwand. Der segmentierte Gefäßbaum mit Koronarvenensinus 2 sowie zuführende Venen 2a, 2b kann gleich im räumlichen Zusammenhang mit Form und Funktion des linken Ventrikels beurteilt werden. Eine gemeinschaftliche, dreidimensionale Darstellung des ersten und zweiten Datensatzes ist so möglich. Auch können entsprechende Schnittbilder an beliebigen Stellen angesetzt und dargestellt werden.
-
Nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Extraktion des geometrischen Verlaufs der Gefäße nicht über ein Segmentierungsverfahren aus dreidimensionalen, beispielsweise CT-Daten, gelöst, sondern es werden in einzelnen tomographischen, zweidimensionalen Schichten Landmarken platziert, die an markanten Punkten, wie z. B. an Veneneinmündungen, liegen. Statt den Landmarken können auch Splines eingesetzt werden, die den Gefäßverlauf über verschiedene Schichten hinweg interpolieren. Der so gewonnene zweite Datensatz mit den entsprechenden geometrischen Werten kann dann – wie zuvor beschrieben – mit dem ersten Datensatz mit funktionellen Werten verknüpft und nach entsprechender Transformation dargestellt werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass markante Punkte in Schichtbildern leichter identifiziert werden können, als bei einer dreidimensionalen Segmentierung, insbesondere dann, wenn nur eine mäßige Bildqualität vorliegt, oder wenn nur eine geringe Dosis bei der Aufnahme eingesetzt werden kann.