DE102007046454A1 - Method for image representation of treatment necessitous section of vessel, particularly stenosis vessel section, involves using pre-interventional received three dimensional volume data set of vessel - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bilddarstellung eines behandlungsbedürftigen Abschnitts eines Gefäßes, insbesondere eines stenosierten Gefäßabschnitts, mit einem in dem Gefäß befindlichen, in diesem zu führenden medizinischen Instrument, an einem Bildschirm.The The invention relates to a method for imaging a treatment-requiring Section of a vessel, in particular a stenosed vessel section, with one located in the vessel, in leading to this medical instrument, on a screen.
Zur Behandlung gering-, mittel- und hochgradiger Stenosen, beispielsweise der Koronararterien, wird über einen Führungsdraht üblicherweise ein Katheter eingeschoben, über den die Okklusion aufgeweitet werden kann. Der Führungsdraht kann durch das verengte, jedoch offene Gefäßlumen geführt werden, die Ausrichtung des einzuführenden Katheters ist damit vorgegeben. Zudem ist es möglich, mittels Kontrastmittelinjektion das noch vorhandene Restgefäßlumen angiographisch durch Fluoroskopie zweidimensional (2-D) darzustellen. Bei Verwendung von Zwei-Ebenen-Anlagen (Biplan-Anlagen) kann aus den beiden Projektionen ein dreidimensionaler (3-D) Verlauf des Gefäßes berechnet und dargestellt werden, so dass sich der Arzt hieran während der Bewegung des Führungsdrahts bzw. des Katheters orientieren kann. Problematisch ist die Bilddarstellung jedoch bei vollständig verschlossenen Gefäßabschnitten (CTO = cronic total occlusion). Denn infolge des vollständigen Gefäßverschlusses ist kein über Kontrastmittel sichtbar machbares Restlumen vorhanden. Hier bliebt bis dato lediglich die Möglichkeit, den Verlauf des vollständig verschlossenen Gefäßabschnitts abzuschätzen. Hierzu wird zunächst der distale Gefäßabschnitt über die Kollateralversorgung mit arteriellem Blut retrograd durch Kontrastmittelgabe angiographisch in 2-D dargestellt und als Referenzbild festhalten. In einem zweiten Schritt wird der proximale Anteil, der bis zum Verschluss wie im gesunden Organismus antegrad über die Koronararterie versorgt wird, bevorzugt ebenfalls nach Kontrastmittelgabe fluo roskopisch dargestellt. Zum Setzen des Katheters wird dieser nun bis vor die Stenose geschoben, wonach die Fluoroskopiebilder mit dem kontrastierten distalen Gefäßabschnitt aus dem Referenzbild überlagert werden. Während des Vorschubs des Katheters oder des Führungsdrahts muss der Anwender abschätzen, ob es sich noch innerhalb der Gefäßwände befindet, indem er versucht, mit der Katheterspitze auf einer Verbindungslinie zwischen proximalem und distalem Gefäßabschnitt zu bleiben. Der okkludierte Gefäßabschnitt selbst, der bekanntlich verkalkt ist und sich zugesetzt hat, ist in den fluoroskopisch aufgenommenen, invasiven Bildern nicht zu sehen, weshalb wie beschrieben der Anwender dieses mehr oder weniger lange Stück des Gefäßes in seinem Verlauf aus dem Referenzbild und den überlagernden Fluoroskopiebildern abschätzen muss. Hierbei kann es während des Verschiebens des Katheters zu Problemen kommen, da der Anwender relativ leicht von der realen Ideallinie, die er nicht sehen kann, sondern abschätzen muss, abweichen, insbesondere, nachdem er zum Durchdringen des Verschlusses relativ kräftig schieben muss. Eine Perforation des Gefäßes vor der Stenose oder im stenosierten Abschnitt ist deshalb aufgrund mangelnder Information über den realen Verlauf des Gefäßabschnitts im Einzelfall möglich.to Treatment of low, medium and high grade stenoses, for example the coronary arteries, is over a guidewire usually a catheter inserted over the occlusion can be widened. The guidewire can through the narrowed, but open vessel lumen be performed the orientation of the introduced Catheter is predetermined. In addition, it is possible by contrast injection the residual vascular lumen remains angiographic by fluoroscopy two-dimensional (2-D) represent. When using Two-level systems (biplane systems) can be made from the two projections a three-dimensional (3-D) course of the vessel is calculated and displayed so that the doctor on this while the movement of the guidewire or the catheter can orientate. However, the image is problematic at complete closed vessel sections (CTO = cronic total occlusion). Because as a result of the complete vascular occlusion is not about contrast media visible feasible residual lumen available. Here only remains the possibility of the Course of the complete closed vessel section estimate. This will be done first the distal vessel section over the Collateral supply of arterial blood retrograde by contrast administration shown angiographically in 2-D and used as a reference image. In a second step, the proximal portion, which is up to the Closure as in the healthy organism supplied antegrade via the coronary artery is, preferably also after contrast administration fluo roscopically shown. To set the catheter, this is now up to the Stenosis pushed, after which the fluoroscopic images with the contrasted distal vessel section superimposed from the reference image become. While the advancement of the catheter or guidewire requires the user estimate whether it is still inside the vessel walls by trying with the catheter tip on a connecting line between the proximal and distal vessel section to stay. The occluded vessel section itself, which is known calcified and has added, is in the fluoroscopically recorded, invasive images can not be seen why as described the user of this more or less long piece of the vessel in his Assess the course of the reference image and the overlaying fluoroscopic images. This can happen during Moving the catheter causes problems as the user relatively easy from the real ideal line that he can not see but estimate must, deviate, in particular, after having to penetrate the closure relatively strong has to push. A perforation of the vessel before the stenosis or in the stenosed section is therefore due to lack of information about the real course of the vessel section in individual cases possible.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine Bilddarstellung eines behandlungsbedürftigen Gefäßes in seiner vollen Länge ermöglicht und dem Anwender so die optische Kontrollmöglichkeit bei der Führung eines medizinischen Instruments, also eines Führungsdrahts oder eines Katheters unter fluoroskopischer Überwachung, bietet.Of the The invention is thus based on the problem of specifying a method which allows an image representation of a vessel in need of treatment in its full length and the user so the optical control of the leadership of a medical instrument, so a guidewire or a catheter under fluoroscopic monitoring, offers.
Zur Lösung dieses Problems ist ein Verfahren zur Bilddarstellung eines behandlungsbedürftigen Abschnitts eines Gefäßes, insbesondere eines stenosierten Gefäßabschnitts, mit einem in dem Gefäß befindlichen, in diesem zu führenden medizinischen Instrument, an einem Bildschirm vorgesehen, mit folgenden Schritten:
- – Verwendung eines prä-interventionell aufgenommenen 3-D-Volumendatensatzes des Gefäßes,
- – Markierung des Verlaufs zumindest des Gefäßabschnitts in einer 3-D-Darstellung des 3-D-Volumendatensatzes,
- – Registrierung des prä-interventionellen markierten 3-D-Volumendatensatzes mit einem mit einer Röntgeneinrichtung, die während der Intervention zur Aufnahme von Fluoroskopiebildern des Gefäßes samt Gefäßabschnitt dient, aufgenommenen 2-D-Bilddatensatz oder einem weiteren 3-D-Volumenbilddatensatz,
- – kontinuierliche Aufnahme von interventionellen Fluoroskopiebildern mit der Röntgeneinrichtung und kontinuierliche lage- und orientierungsgerechte Überlagerung der einzelnen, zumindest das medizinische Instrument zeigenden Fluoroskopiebilder mit dem markierten, mit den Fluoroskopiebildern registrierten 3-D-Volumendatensatz zumindest im Bereich des markierten Gefäßabschnitts derart, dass im Überlagerungsbild der Verlauf des Gefäßabschnitts als Bildmarkierung sichtbar ist.
- Use of a pre-interventionally recorded 3-D volume data set of the vessel,
- Marking the course of at least the vessel section in a 3-D representation of the 3-D volume data set,
- Registration of the pre-interventional labeled 3-D volume data set with a 2-D image data set or a further 3-D volume image data set recorded with an X-ray device which serves during the intervention for taking fluoroscopic images of the vessel together with the vessel section,
- Continuous recording of interventional fluoroscopy images with the X-ray device and continuous overlaying of the individual fluoroscopy images pointing at least the medical instrument with the marked 3-D volume data set registered with the fluoroscopic images at least in the region of the marked vessel segment such that the overlay image of FIG Course of the vessel section is visible as a picture mark.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Verwendung verschiedener Bilddatensätze, die überlagert werden, zugrunde. Ausgangspunkt ist ein prä-interventionell aufgenommener 3-D-Volumendatensatz des Gefäßes, bei dem es sich beispielsweise um einen mit einem Computertomographen oder einem Magnetresonanzgerät aufgenommen 3-D-Datensatz, vornehmlich einen Angiographiedatensatz, handelt. Dieser wurde zu einem Zeitpunkt vor der anstehenden Intervention aufgenommen, wobei der Begriff "prä-interventionell" auf jeden Zeitpunkt, der unmittelbar vor dem Setzen des medizinischen Instruments liegt, abstellt. In diesem 3-D-Volumendatensatz ist das gesamte Gefäß sichtbar. In Computertomographie- oder Magnetresonanzbildern sind auch stark verkalkte Abschnitte, wie sie normalerweise bei einer chronischen Stenose vorliegen, bei geeigneter Wahl des Grauwertemittelwerts und der Fenstergrenzwerte etc. sehr gut sichtbar. Das heißt, dass anhand dieses Volumendatensatzes eine dreidimensionale Rekonstruktion des gesamten Gefä ßes, also auch des stenosierten Gefäßabschnitts, in seiner realen Form und seinem realen Verlauf möglich ist.The method according to the invention is based on the use of different image data sets which are superimposed. The starting point is a pre-interventionally recorded 3-D volume data set of the vessel, which is, for example, a 3-D data set recorded with a computer tomograph or a magnetic resonance device, primarily an angiographic data set. This was taken at a time prior to the pending intervention, with the term "pre-interventional" being used at any point in time indirectly before placing the medical instrument, switches off. In this 3-D volumetric data set, the entire vessel is visible. In computed tomography or magnetic resonance images, strongly calcified sections, such as those normally present in a chronic stenosis, are also very clearly visible with a suitable choice of the gray scale mean value and the window limit values. That is, based on this volume data set, a three-dimensional reconstruction of the entire Gefä ßes, including the stenosed vessel portion, in its real form and its real history is possible.
In einem nächsten Schritt wird nun der Verlauf zumindest des behandlungsbedürftigen Gefäßabschnitts, also im Falle einer Stenose eben der Abschnitt der Stenose selbst, in einer 3-D-Darstellung des 3-D-Volumendatensatzes markiert, was z. B. über ein geeignetes Bildschirmmarkierungsmittel erfolgen kann, wenn dies vom Anwender selbst vorgenommen wird, wobei der Anwender sowohl ein Arzt als auch ein Techniker oder technisches Personal sein kann. In jedem Fall erfolgt also eine Definition des Gefäßabschnitts hinsichtlich seiner Lage, seiner Länge und seines Verlaufs in dem 3-D-Volumendatensatz.In one next Step is now the course of at least the need of treatment Vessel section, so in the case of a stenosis just the section of the stenosis itself, in a 3-D representation of the 3-D volume data set marks what z. B. on a suitable screen marking agent can be done if this is done by the user, where the user both a doctor and a technician or technical Staff can be. In any case, therefore, a definition of the vessel section in terms of its location, length and course in the 3-D volume data set.
Dieser prä-interventionelle, markierte und damit "modifizierte" 3-D-Volumendatensatz wird nun mit einer Röntgeneinrichtung, die während der Intervention zur Aufnahme der Fluoroskopiebilder des Gefäßes samt des Gefäßabschnitts dient, registriert. Die Röntgeneinrichtung, die die Bilder in einem eigenen einrichtungsspezifischen Koordinatensystem aufnimmt, ist beispielsweise als C-Bogen-Röntgengerät ausgeführt, es kann sich um eine monoplane oder eine biplane Anlage handeln. Da der 3-D-Volumendatensatz in einem eigenen Koordinatensystem der Anlage, mit der aufgenommen wurde (also beispielsweise Computertomograph (CT) oder Magnetresonanzgerät (MR)), erzeugt wurde, wird über die Registrierung eine Abbildungsvorschrift erstellt, die die beiden Koordinatensysteme miteinander verbinden, so dass jeder Punkt im Volumen des einen Koordinatensystems exakt auf den entsprechenden Punkt im Volumen des anderen Koordinatensystems abgebildet werden kann. Zur Registrierung dient entweder ein 2-D-Bilddatensatz, also wenigstens ein mit der Röntgeneinrichtung aufgenommenes 2-D-Bild, oder ein weiterer 3-D-Volumenbilddatensatz, der beispielsweise mit der C-Bogen-Röntgeneinrichtung aufgenommen werden kann, die dabei relativ schnell eine Teilrotation um wenigstens 180° vornimmt (dynamisches CT unter Verwendung einer C-Bogen-Anlage). In jedem Fall resultiert aus diesem Schritt eine Abbildungsvorschrift zwischen dem markierten 3-D-Volumendatensatz und dem Koordinatensystem der Röntgeneinrichtung, mit der nun während der Intervention kontinuierlich Fluoroskopiebilder aufgenommen werden. Jedes Fluoroskopiebild kann nun infolge der vorangehenden Registrierung kontinuierlich lage- und orientierungsgerecht mit dem markierten 3-D-Volumendatensatz überlagert werden. Das heißt, zu jedem Fluoroskopiebild, das ein 2-D-Bild aus einer bestimmten Blickrichtung ist, dessen Bildebene also in Abhängigkeit der Stellung der Röntgenquelle und des Röntgenbilddetektors ist, wird lage- und orientierungsgerecht die entsprechende projizierte Ansicht aus dem 3-D-Volumendatensatz verwendet bzw. damit überlagert. Nachdem in den Fluoroskopiebildern das medizinische Instrument, das bereits eingeführt ist, zu sehen ist, jedoch kein Gefäß bzw. schon gleich gar nicht der stenosierte Gefäßabschnitt, dieses bzw. dieser aber in dem 3-D-Volumendatensatz zu sehen ist bzw. betreffend den Gefäßabschnitt selbst dort markiert ist, kann infolge der Überlagerung zwangsläufig ein Überlagerungsbild ausgegeben werden, in dem der exakte Gefäßverlauf einschließlich der markierten Stenose und in dem Gefäß liegend der Katheter in seiner realen Position dargestellt werden. Es erfolgt also eine Überlagerung der 3-D-Darstellung des stenosierten Gefäßabschnitts mit der Fluoroskopie. Der Anwender kann sich nun anhand dieser 3-D-Überlagerungsbilddarstellung während des Draht- oder Kathetervorschubs genauestens orientieren, nachdem sich insbesondere im Bereich des Gefäßverschlusses, der in der Fluoroskopie wie beschrieben gerade nicht sichtbar ist, der eigentliche Gefäßverlauf markiert und dreidimensional rekonstruiert dargestellt werden kann.This pre-interventional, marked and thus "modified" 3-D volume data set is now using an X-ray device, the while the intervention to record the fluoroscopic images of the vessel together of the vessel section serves, registered. The X-ray device, which captures the images in its own device-specific coordinate system, For example, it is designed as a C-arm X-ray machine can be a monoplane or a biplane. There the 3-D volume data set in its own coordinate system Attachment that was recorded (ie, for example, computed tomography (CT) or magnetic resonance device (MR)), is generated over the Registration created a mapping rule that the two Coordinate systems interconnect so that every point in the Volume of a coordinate system exactly to the corresponding point can be mapped in the volume of the other coordinate system. For registration serves either a 2-D image data set, so at least one with the X-ray device taken 2-D image, or another 3-D volume image data set, for example, with the C-arm X-ray device recorded which can be relatively fast a partial rotation by at least 180 ° (dynamic CT using a C-arm system). In each Case results from this step a mapping rule between the marked 3-D volume data set and the coordinate system of the X-ray device, with the now while the intervention will be recorded continuously fluoroscopy images. Each fluoroscopic image may now be due to the previous registration continuously aligned with orientation and orientation with the marked one 3-D volumetric data superimposed become. This means, to every fluoroscopic image that is a 2-D image from a particular Viewing direction is thus the image plane depending on the position of the X-ray source and the X-ray image detector is, according to the situation and orientation, the corresponding projected View from the 3-D volume dataset used or overlaid. After in the fluoroscopic images the medical instrument, that already introduced is, can be seen, but no vessel or already not at all the stenosed vessel section, this or this, however, can be seen in the 3-D volume data set or concerning the vessel section Even there is marked, due to the superposition inevitably an overlay image in which the exact vessel course including the marked stenosis and lying in the vessel the catheter in his real position. So there is an overlay the 3-D representation of the stenosed vessel section with fluoroscopy. The user can now use this 3-D overlay image display during the Accurately orient wire or catheter thrusts after yourself especially in the area of the vessel closure, which is just not visible in fluoroscopy as described, the actual course of the vessel can be marked and reconstructed three-dimensionally.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, aus dem prä-interventionellen Datensatz, beispielsweise dem CT- oder MR-Datensatz, nur den Bereich der Markierung, also den des markierten, stenosierten Gefäßabschnitts, zu nehmen und als 3-D-Rekonstruktionsteilbild mit den Fluoroskopiebildern zu überlagern. Gegebenenfalls kann natürlich auch das gesamte rekonstruierte 3-D-Bild, das also auch die Gefäßbereich vor und hinter der Markierung zeigt, mit den Fluoroskopiebildern überlagert werden. Die Markierung selbst muss nicht nur den Gefäßabschnitt betreffen, vielmehr kann die Markierung auch etwas über den Abschnitt hinaus gezogen werden, um die daran anschließenden, gesunden Gefäßwandbereiche zu markieren und im Rahmen die Überlagerung markiert darzustellen. Das Überlagerungsbild selbst wird aus der Blickrichtung wie die aufgenommenen Fluoroskopiebilder dargestellt bzw. es wird der 3-D-Volumendatensatz als 2-D-Bilddarstellung entsprechend der Fluoroskopie-Aufnahmerichtung projiziert. Die Markierung selbst kennzeichnet zweckmäßigerweise die Gefäßränder im Überlagerungsbild, dies ist für den Anwender zur Orientierung vollkommen ausreichend, da ihn primär die Lage des Drahtes oder des Katheters relativ zu den Gefäßrändern interessiert. Die Markierung selbst kann einfach und sehr exakt im Bereich der Gefäßränder erfolgen, da diese im Volumen erfolgt, wozu der 3-D-Datensatz am Bildschirm dreidimensional rekonstruiert dargestellt wird und der Anwender folglich die Konturen exakt erkennen kann.In principle, it is possible to take from the pre-interventional data set, for example the CT or MR data set, only the area of the marking, that is to say that of the marked, stenosed vessel section, and to superimpose it with the fluoroscopic images as a 3-D reconstruction partial image. Optionally, of course, the entire reconstructed 3-D image, which also shows the vessel area in front of and behind the marker, are superimposed with the fluoroscopic images. The marking itself must not only concern the vessel section, but rather the marking can also be drawn slightly beyond the section in order to mark the subsequent, healthy vessel wall areas and to mark the overlay marked in the frame. The overlay image itself is displayed from the viewing direction like the recorded fluoroscopic images, and the 3-D volume data set is projected as a 2-D image image corresponding to the fluoroscopic image-taking direction. The mark itself conveniently identifies the vessel edges in the overlay image, this is completely sufficient for the user for orientation, since he is primarily interested in the position of the wire or the catheter relative to the vessel edges. The marking itself can be done simply and very precisely in the area of the vessel edges, since this takes place in the volume, for which the 3-D data set on the screen is reconstructed three-dimensionally is set and the user can therefore accurately recognize the contours.
Wie beschrieben ist der prä-interventionelle 3-D-Volumendatensatz bevorzugt ein MR- oder ein CT-Angiographie-Datensatz, der in hoher Auflösung mit sehr gutem Kontrast die Gefäße zeigt. Durch geeignete Wahl der Bilderzeugungs- und Darstellungsparameter kann ein sehr guter Kontrast auch im Bereich des stenosierten Abschnitts erreicht werden, das heißt, dass auch die verkalkte Stenose sehr deutlich dargestellt werden kann, so dass insgesamt die Markierung sehr exakt gesetzt werden kann.As described is the pre-interventional 3-D volume data set preferably an MR or a CT angiography dataset that is in high Resolution with very good contrast shows the vessels. By suitable choice of image generation and presentation parameters can be a very good contrast even in the area of the stenosed section be achieved, that is, that the calcified stenosis can also be clearly visualized so that overall the marker can be set very accurately can.
Alternativ zur Verwendung von mit anderen Bildaufnahmeeinrichtungen, hier also MR- oder CT-Geräten, aufgenommener 3-D-Datensätze ist es auch denkbar, den prä-interventionellen 3-D-Volumendatensatz mittels der als C-Bogen-Röntgeneinrichtung ausgebildeten Röntgeneinrichtung, die der Fluoroskopie-Bildaufnahme dient, aufzunehmen. Das heißt, alle aufzunehmenden Bilddaten werden mit der Röntgeneinrichtung aufgenommen, die als C-Bogen-Einrichtung ein schnelles, dynamisches CT fährt, mithin also schnell um den Tisch rotiert und Bilder aus allen für eine 3-D-Volumenrekonstruktion erforderlichen Blickrichtungen aufnimmt. Auch in diesem Röntgen-CT-Datensatz sind das Gefäß sowie der verkalkte Gefäßabschnitt sehr gut erkennbar.alternative for use with other imaging devices, here so MR or CT devices, recorded 3-D records is It is also possible to pre-interventional 3-D volume data set by means of the designed as a C-arm X-ray device X-ray device, that of fluoroscopic image acquisition serves to record. This means, all image data to be recorded are recorded with the X-ray device, which as a C-arm device drives a fast, dynamic CT, thus So quickly rotated around the table and images from all for a 3-D volume reconstruction necessary viewing directions. Also in this X-ray CT dataset are the vessel as well as the calcified vessel section very recognizable.
Eine dritte Möglichkeit, den prä-interventionellen 3-D-Volumendatensatz zu erzeugen, besteht in einer Fusion zweier miteinander registrierter 3-D-Teilvolumendatensätze, von denen einer das Gefäß samt Gefäßabschnitt nach Kontrastmittelinjektion im distal zum Gefäßabschnitt liegenden Bereich und der andere das Gefäß samt Gefäßabschnitt nach Kontrastmittelgabe im proximal zum Gefäßabschnitt liegenden Bereich zeigt. Auch hierzu bedient man sich vorzugsweise der der Fluoroskopie-Bildaufnahme dienenden Röntgeneinrichtung, die zur Erzeugung des Rekonstruktionsbilddatensatzes im Falle einer Ausführung als Monoplangerät zur Aufnahme von sukzessiven Aufnahmen aus unterschiedlichen Blickrichtungen verstellt werden muss, während bei einem Biplangerät von Haus aus aufgrund der doppelten vorgesehenen Röntgengerätschaften Bildaufnahmen aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen vorliegen. Die beiden Teilvolumendatensätze sind, nachdem sie mit derselben Röntgeneinrichtung aufgenommen werden, miteinander registriert und werden sodann fusioniert, so dass sich insgesamt ein vollständiger 3-D-Rekonstruktionsbilddatensatz ergibt, der anschießend mit den Fluoroskopiebildern nach vorhergehender Markierung wie einleitend beschrieben überlagert werden kann.A third way the pre-interventional To create a 3-D volume data set consists of a merger of two 3-D subvolume datasets registered with each other, one of which contains the vessel and the vessel section after contrast injection in the region lying distally to the vessel portion and the other the vessel including vessel section after contrast administration in the region lying proximally to the vessel section shows. Also for this one uses preferably the fluoroscopic image recording serving X-ray device, for generating the reconstruction image data set in the case of execution as monoplane device for taking successive shots from different perspectives must be adjusted while at a Biplangerät from home due to the dual provided x-ray equipment Image recordings from two different directions are available. The two subvolume records are after being recorded with the same X-ray device are registered with each other and then fused, so that overall a complete 3-D reconstruction image data set, which follows with the fluoroscopic images after previous marking as initiating described superimposed can be.
Die Markierung selbst kann wie beschrieben vom Anwender an dem Bildschirm über ein dort bewegbares Markierungselement wie einen Cursor oder ein sonstiges Navigationselement erfolgen. Denkbar ist auch ein automatisches Setzen der Markierung. Hierzu verfügt die Bildverarbeitungseinrichtung über geeignete Detektions-Algorithmen, um beispielsweise Kanten zu detektieren, die die Gefäßwände darstellen etc. In jedem Fall ist die Bildverarbeitungseinrichtung imstande, selbsttätig den Gefäßabschnitt zu ermitteln und die Markierung zu setzen.The Marking itself can be described by the user on the screen as described above there movable marking element such as a cursor or another Navigation element done. Also conceivable is an automatic Set the marker. For this purpose, the image processing device has suitable Detection algorithms, for example to detect edges, which represent the vessel walls etc. In any case, the image processing device is capable of automatic the vessel section to determine and set the mark.
Wie bereits beschrieben, besteht grundsätzlich die Möglichkeit, entweder nur den Gefäßabschnitt zu markieren und im Rahmen der Überlagerung mit den Fluoroskopiebildern nur diesen aus dem 3-D-Volumendatensatz zu überlagern. Denn dieser Verlauf ist wie ausgeführt in den Fluoroskopiebildern überhaupt nicht sichtbar, kann im Überlagerungsbild vom Anwender jedoch ohne weiteres erkannt werden. Alternativ kann zusätzlich zum Gefäßabschnitt auch der Verlauf zumindest eines Teils des daran anschließenden Gefäßes markiert werden. Das heißt, dass zumindest daran anschließende Gefäßteile in dem Überlagerungsbild auch noch dargestellt werden, wenn nicht das gesamte Gefäß, soweit es im 3-D-Volumendatensatz enthalten ist, der Überlagerung zugrunde gelegt wird.As already described, it is basically possible to either only the vessel section to mark and in the context of the overlay with the fluoroscopic images only from the 3-D volume data set to overlay. Because this course is as stated in the fluoroscopic images at all not visible, can be seen in the overlay image of However, users are easily recognized. Alternatively, in addition to Vascular section too the course of at least part of the adjoining vessel marked become. It means that at least adjoining Vessel parts in the overlay image also be shown, if not the entire vessel, so far it is contained in the 3-D volume data set, based on the overlay becomes.
Die Bildmarkierung selbst ist bevorzugt linienförmig und definiert die Gefäßabschnittsränder. Das heißt, der Anwender erhält im Überlagerungsbild eine Liniendarstellung des Gefäßabschnittrandes bezogen auf die jeweilige Bildaufnahmerichtung, in der das Überlagerungsbild das Gefäß zeigt, so dass es sich exakt orientieren kann, wie die Lage der Draht- oder Katheterspitze relativ zu den Gefäßrändern ist.The Image mark itself is preferably line-shaped and defines the vessel section edges. The is called, the user receives in the overlay image one Line representation of the vessel section edge relative to the respective image pickup direction in which the overlay image the vessel shows so that it can orient itself exactly as the location of the wire or Catheter tip is relative to the vessel edges.
Alternativ kann die im Überlagerungsbild gezeigte Bildmarkierung auch flächig sein und das projizierte Gefäßabschnittsvolumen darstellen. Hier erhält der Anwender keine Markierung der Ränder selbst, sondern nur des projizierten Gefäßvolumens. Gleichwohl kann er sich immer noch mühelos orientieren, nachdem die seitlichen Ränder der Bildmarkierung den Gefäßabschnittsrändern entsprechen und er diesbezüglich exakt die Lage der Draht- oder Katheterspitze erkennen kann.alternative can the in the overlay image shown picture mark also flat and the projected vessel section volume represent. Received here the user does not mark the edges themselves, only the projected vessel volume. nevertheless he can still effortlessly after the side edges of the image mark the Correspond to vessel section edges and he in this regard can accurately detect the position of the wire or catheter tip.
Eine weitere Verbesserung lässt sich dadurch erzielen, indem die 3-D-Darstellung des verschlossenen Gefäßabschnitts, also das 3-D-Überlagerungsbild, herzphasensynchron erfolgt. Hierzu wird erfindungsgemäß ein prä-interventioneller 3-D-Volumenbilddatensatz verwendet, der das Gefäß zu unterschiedlichen Herzphasen zeigt, wobei bevorzugt zu jeder Herzphase die Markierung zumindest des Gefäßabschnitts erfolgt, und wobei be vorzugt ferner der der Registrierung dienende 2-D-Bilddatensatz oder der weitere 3-D-Volumendatensatz zu entsprechenden Herzphasen aufgenommen wird, und wobei während der Fluoroskopie-Aufnahme die Herzphase erfasst und eine herzphasensynchrone Überlagerung mit dem markierten 3-D-Volumenbilddatensatz erfolgt. Die Überlagerungsbilddarstellung zeigt somit das Gefäß stets in seiner realen Ist-Position, die sich herzphasenbedingt ändern kann. Die Markierung muss nicht in allen Phasenvolumenbildern erfolgen, sondern kann einmal in dem Datensatz zu einer Herzphase gesetzt werden und sodann automatisch von der Bildverarbeitung weiterverfolgt werden, mithin also in den anderen phasenbezogenen Volumenbilddatensätzen entsprechend gesetzt werden. Werden Bilder von Herzphasen benötigt, die zwischen zwei ausgenommenen, ausgezeichneten Herzphasen liegen, so wird der jeweilige Bilddatensatz interpoliert, so dass ein entsprechendes Matching stattfindet.A further improvement can be achieved by the 3-D representation of the sealed vessel section, so the 3-D overlay image, heart-phase synchronized. For this purpose, according to the invention, a pre-interventional 3-D volume image data set is used, which shows the vessel to different cardiac phases, wherein preferably at each cardiac phase, the marking of at least the vessel portion is carried out, and be preferred also the registration of the serving 2-D image data set or additional 3-D volume data set is recorded at corresponding cardiac phases, and wherein during the fluoroscopy recording detects the cardiac phase and a cardiac phase synchronous Overlay with the marked 3-D volume image data set takes place. The overlay image representation thus always shows the vessel in its real actual position, which can change due to cardiac phase. The marking does not have to take place in all phase volume images, but can be set once in the data set to a cardiac phase and then be automatically followed up by the image processing, and thus set accordingly in the other phase-related volume image data sets. If images of cardiac phases are needed, which lie between two excluded, excellent cardiac phases, then the respective image data set is interpolated, so that an appropriate matching takes place.
In entsprechender Weise kann auch eine etwaige Atembewegung, die ebenfalls in einer Lageänderung des zu behandelnden, stenosierten Gefäßabschnitts resultieren kann, erfasst werden. Das heißt, auch hier werden entsprechende Datensätze zu unterschiedlichen Atemphasen aufgenommen und während der Fluoroskopie-Bildaufnahme die Atmungsphase erfasst, so dass eine atmungssynchrone Überlagerung mit dem markierten 3-D-Volumenbilddatensatz möglich ist. Die Berücksichtigung der Atembewegung führt also wie auch die Berücksichtigung der Herzphase zu einer 4D-Darstellung.In Similarly, a possible respiratory movement, which also in a change of position of the stenosed vessel section to be treated, be recorded. That means, too here are corresponding records taken to different breathing phases and during the Fluoroscopy image capture captures the respiratory phase, leaving a breathable overlay is possible with the marked 3-D volume image data set. The consideration the respiratory movement leads So as well as the consideration the heart phase to a 4D representation.
Weiterhin ist es zweckmäßig, im prä-interventionellen 3-D-Volumendatensatz sichtbare, etwaige im Gefäß oder im Gefäßabschnitt vorhandene auffällige Bereiche zu erfassen und im Überlagerungsbild darzustellen oder im Rahmen der automatischen Markierung des Gefäßabschnitts zu berücksichtigen. Bei solchen auffälligen Bereichen kann es sich beispielsweise um Mikrokalzifizierungen oder kontrastmittelgefüllte Mikrovolumina handeln, die im 3-D-Rekonstruktionsbild sichtbar sind. Es besteht nun die Möglichkeit, derartige Bereiche im Rahmen der Markierung zu berücksichtigen, sie also über den Bild schirm selbst zu markieren oder die automatische Markierung vorzunehmen, um diese Bereiche sodann im Rahmen der Erzeugung des Überlagerungsbildes in diesem darzustellen. Die Information über etwaige Mikrokalzifierungen, also kleine Verkalkungsbereiche außerhalb des eigentlichen Okklusionsbereichs, können für den Anwender ebenfalls eine wichtige Information darstellen. Das heißt, der Arzt erhält nicht nur Informationen über den Verlauf des Gefäßes bzw. der Gefäßwand, sondern auch über etwaige im Gefäßbereich oder im unmittelbaren Gefäßumfeld befindliche Gegebenheiten. Diese Bereiche können in jedem 3-D-Volumendatensatz, sei es ein CT- oder MR-Datensatz, oder ein aus separaten 2-D-Röntgenaufnahmen oder mittels sogenannter Dual-Energy-Bildaufnahmen mittels einer Röntgeneinrichtung mit zwei versetzt zueinander angeordneten Röntgenquellen erstellter 3-D-Volumendatensatz, markiert werden.Farther it is appropriate in the pre-interventional 3-D volumetric data set visible, any in the vessel or in the vessel section existing eye-catching To capture areas and in the overlay image or as part of the automatic marking of the vessel section to take into account. at such conspicuous Areas may be, for example, microcalcifications or contrast-filled Microvolumes act, which are visible in the 3-D reconstruction image. It is now possible to consider such areas as part of the marking, So over it to mark the screen itself or the automatic marking to make these areas then in the context of generating the overlay image to represent in this. The information about any microcalcifications, ie small calcification areas outside the actual occlusion area, can for the Users also represent important information. That is, the doctor receives not just information about the course of the vessel or the vessel wall, but also over any in the vascular area or in the immediate vessel environment conditions. These ranges can be found in any 3-D volume data set, be it a CT or MR dataset, or a separate 2-D x-ray or by means of so-called dual-energy imaging by means of a X-ray equipment 3-D volume dataset created with two X-ray sources offset from each other, be marked.
Weiterhin kann ein medizinisches Instrument mit einem vorzugsweise an seiner Spitze befindlichen Element, das über ein Ortungssystem in seiner räumlichen Position geortet werden kann, verwendet werden, wobei das Koordinatensystem des Ortungssystems mit dem der Röntgeneinrichtung registriert ist, und wobei bei Erfassung einer vorbestimmten Relativposition des Elements zur bekannten Position der Gefäßwand ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgegeben wird. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung wird also kontinuierlich über ein Überwachungssystem geprüft, ob die Draht- oder Katheterspitze gefährlich nah der Gefäßwand ist, wozu eine entsprechende Ortungseinrichtung verwendet wird. Am Führungsdraht oder dem Katheter ist vorzugsweise an seiner Spitze ein Magnetsensor angeordnet, der über entsprechende externe Ortungsspulen in seiner räumlichen Position bestimmt werden kann. Dieses Ortungssystem ist koordinatenmäßig mit der Röntgeneinrichtung registriert, so dass bei Annähern an den Rand des rekonstruierten 3-D-Gefäßes oder Gefäßabschnitts ein optisches Warnsignal, beispielsweise ein Blinken am Bildschirm oder ein akustisches Warnsignal wie ein Warnton ausgegeben werden kann.Farther can use a medical instrument with one preferably on his Tip located element, which has a locating system in its spatial Position can be located, using the coordinate system the locating system with the X-ray device is registered, and wherein upon detection of a predetermined relative position the element to the known position of the vessel wall an optical and / or acoustic warning signal is output. According to this embodiment of the invention So it's going to be over continuously a surveillance system checked, whether the wire or catheter tip is dangerously close to the vessel wall, what for a corresponding locating device is used. On the guidewire or the catheter, a magnetic sensor is preferably arranged at its tip, the over corresponding external locating coils are determined in its spatial position can. This location system is in coordination with the X-ray device registered, so when approaching to the edge of the reconstructed 3-D vessel or vessel section an optical warning signal, such as a flashing on the screen or an audible warning signal such as a warning sound is issued can.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the embodiment described below and with reference to the Drawing.
In
der Figur ist ein Schema gezeigt, anhand dessen der prinzipielle
Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert
wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein 3-D-Volumendatensatz
Bei
dem 3-D-Volumendatensatz kann es sich um einen prä-interventionell
aufgenommenen CT- oder MR-Angiographie-Datensatz handeln. Innerhalb solcher
Datensätze
kann durch Wahl geeigneter Aufnahmeparameter und/oder geeigneter
Bildverarbeitungsparameter auch der Bereich der chronischen Stenose,
also der verkalkte Gefäßabschnitt
Alternativ kann es sich bei dem 3-D-Volumendatensatz auch um einen mit einer Röntgeneinrichtung, mit der der Patient während der Intervention fluoroskopisch überwacht wird, aufgenommenen Datensatz handeln. Die Röntgeneinrichtung ist in diesem Fall als C-Bogen-Röntgeneinrichtung ausgebildet und kann durch eine sehr schnelle Rotation des C-Bogens samt Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor um den Patientenlagerungstisch, auf dem sich der Patient befindet, ähnlich wie bei einer klassischen CT-Aufnahme entsprechende Bilddaten aus allen relevanten Blickrichtungen aufnehmen, um den 3-D-Datensatz zu rekonstruieren bzw. einen vollständigen rekonstruktionsfähigen 3-D-Datensatz aufzunehmen. Dieses schnelle Bildaufnahmeverfahren unter Verwendung einer C-Bogen-Röntgeneinrichtung wird häufig auch als dynamisches CT bezeichnet.alternative Also, the 3-D volume data set may be one with a X-ray device, with the patient during the intervention is fluoroscopically monitored will act on recorded record. The X-ray device is in this Case as C-arm X-ray device formed and can by a very fast rotation of the C-arm including radiation source and radiation detector around the patient table, on which the patient is located, similar to a classic CT scan record corresponding image data from all relevant perspectives, to reconstruct the 3-D data set or a complete reconstructable 3-D data set receive. This fast image capture process using a C-arm X-ray device often also referred to as dynamic CT.
Eine
weitere Möglichkeit,
einen 3-D-Volumendatensatz
Grundsätzlich sind
die beschriebenen Möglichkeiten,
den 3-D-Volumendatensatz
Wie
dargestellt ist, besteht die Möglichkeit, den
3-D-Volumendatensatz herzphasensynchronisiert aufzunehmen, wozu
im gezeigten Beispiel lediglich exemplarisch eine EKG-Kurve
In
entsprechender Weise kann auch eine Atmungsbewegung erfasst werden.
In der Figur ist mit der Kurve
Wie
beschrieben kann in dem aus dem 3-D-Volumendatensatz
Dabei
kann das Setzen der Markierung so sein, dass lediglich der Bereich
des Gefäßabschnitts
Der
prä-interventionell
aufgenommene 3-D-Volumendatensatz, beispielsweise als CT- oder MR-Angiographie-Datensatz,
wird vor der eigentlichen Intervention aufgenommen, wobei hierunter
die eigentliche Behandlung des Gefäßverschlusses, also des Gefäßabschnitts
In
jedem Fall ist vor der eigentlichen Intervention eine Registrierung
dahingehend vorzunehmen, dass sichergestellt ist, dass der prä-interventionelle
3-D-Volumendatensatz nachfolgend lage- und angulationsgerecht mit
den später
aufgenommenen Fluoroskopiebildern überlagert werden kann. Zu diesem
Zweck wird im gezeigten Beispiel dann, wenn der Patient sich auf
dem Patiententisch unmittelbar vor der Intervention befindet, ein
weiterer 3-D-Volumendatensatz
Dies
ist im nachfolgenden Schritt gezeigt. Die Intervention hat hierbei
begonnen, es wurde im gezeigten Beispiel ein Draht oder Katheter
Um
nun dennoch dem Anwender, der den Draht oder Katheter
Sofern
im Bereich der Katheterspitze
Wie
ferner gezeigt ist, kann bevorzugt auch die Aufnahme der Fluoroskopiebilder
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---|---|---|---|
DE102007046454A DE102007046454A1 (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Method for image representation of treatment necessitous section of vessel, particularly stenosis vessel section, involves using pre-interventional received three dimensional volume data set of vessel |
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