DE10249643A1 - Verfahren zur Unterstützung der Diagnose und/oder Therapie einer krankhaften Veränderung eines Blutgefäßes und hierzu hergerichtete Datenverarbeitungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur Unterstützung der Diagnose und/oder Therapie einer krankhaften Veränderung eines Blutgefäßes und hierzu hergerichtete Datenverarbeitungseinrichtung Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Unterstützung der Diagnose und/oder Therapie einer krankhaften Veränderung eines Blutgefäßes eines Patienten (3), insbesondere einer koronaren Herzerkrankung, weist folgende Schritte auf: DOLLAR A a) Zu einem ersten Zeitpunkt (t¶1¶) Aufnahme eines pixel- oder voxelstrukturierten ersten Bildes (B1) mit dem interessierenden Blutgefäß mittels eines bildgebenden Verfahrens; DOLLAR A b) Ermittlung einer Menge vorhandener nicht-verkalkter Plaque und einer Menge vorhandener kalkreicher Plaque aus dem ersten Bild (B1); DOLLAR A c) Ermittlung eines ersten Indikatorwerts (PS1) aus den Mengen der unterschiedlichen Plaquetypen (i), der ein Maß für die Menge und die Zusammensetzung von in dem Blutgefäß vorhandener Plaque im ersten Zeitpunkt (t¶i¶) darstellt; DOLLAR A d) Vergleich des ersten Indikatorwerts (PS1) mit wenigstens einem in einem Speicher (9) einer Datenverarbeitungseinrichtung (5) hinterlegten Grenzwert (PS¶O¶, PS¶I¶, PS¶II¶, PS¶M¶); DOLLAR A e) in Abhängigkeit von dem Vergleich Ausgabe entweder eines Vorschlags (V¶O¶, V¶I¶, V¶II¶, V¶M¶, T¶O¶, T¶I¶, T¶II¶, T¶M¶) für eine an dem Patienten (3) vorzunehmende Maßnahme oder keine Maßnahme auf einer der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung (5) zugeordneten Ausgabeeinheit (11).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung der Diagnose und/oder Therapie einer krankhaften Veränderung eines Blutgefäßes eines Patienten, insbesondere einer koronaren Herzerkrankung. Sie bezieht sich auch auf eine Datenverarbeitungseinrichtung.
  • Solche Blutgefäße sind insbesondere koronare Blutgefäße, zum Beispiel Koronararterien, also spezielle Herzkranzgefäße. Koronare Herzerkrankungen (KHK) sind eine der Haupttodesursachen in den industrialisierten Ländern. Beispielsweise starben im Jahr 2000 über eine Million Personen in Europa und den USA an den Folgen eines Herzinfarktes. Ursache solcher koronarer Herzerkrankungen sind atherosklerotische Plaques in den Koronargefäßen, die zu Gefäßverengungen (Stenosen) oder Gefäßverschlüssen führen können.
  • Es ist bekannt, dass atherosklerotische Plaques in verschiedenen Typen mit voneinander unterschiedlicher Zusammensetzung auftreten. Man unterscheidet dabei im Allgemeinen:
    • a) Lipid-reiche oder nichtverkalkte Plaques, auch als weiche oder "vulnerable" Plaques bezeichnet: Diese Art von Plaques sind mit einem besonders hohen Risiko für ein koronares Ereignis (Infarkt, plötzlicher Herztod) verbunden, weil mit hoher Wahrscheinlichkeit ihre Ruptur zu einem akuten Gefäßverschluss, zum Beispiel zu einem thrombotischen Verschluss oder zu einem akuten Myokard-Infarkt führt. Ziel des Einsatzes bestimmter Medikamente, sogenannter Lipidsenker, ist die Reduzierung des Risikos für ein akutes koronares Ereignis, das auch zum plötzlichen Herztod führen kann. Ziel der pharmakologischen Therapie ist dabei die Stabilisierung potentiell instabiler Plaques oder auch der Regression fortgeschrittener Liäsonen. Die Wirkung der Lipidsenker ist bislang noch nicht in allen Einzelheiten bekannt, so dass der Bedarf besteht, ihre Wirkung im Einzelfall zu beobachten.
    • b) Fibröse Plaque: Atherosklerotische Plaques können im Laufe der Zeit ihre Zusammensetzung, das heißt ihren Typ, verändern. Fibröse Plaque stellt quasi ein Zwischenstadium zwischen "lipidreich" und verkalkter (siehe hiernach) Plaque dar.
    • c) Verkalkte oder kalzifizierte Plaque: Verkalkte Plaque – und ebenso auch fibröse Plaque – ist im Allgemeinen stabil und verursacht seltener akute Gefäßverschlüsse.
  • Es besteht somit ein Bedarf, vorhandene Plaque in einem Patienten zu detektieren, um dessen Risiko für ein Auftreten koronarer Ereignisse einschätzen zu können. Eine Methode zum Nachweis verkalkter Plaque in den Koronararterien ist beispielsweise beschrieben in dem Fachartikel von Agatston A.S., Janowitz W.R., Hildner F.J., Zusmer N.R., Viamonte M., Detrano R., "Quantification of coronary artery calcium using ultrafast computed tomography", Journal of the American College of Cardiology (1990), Bd. 15, Seiten 827–832. Dabei kam als bildgebendes Verfahren die Elektronenstrahl-Computertomographie (EBCT) zum Einsatz. Durch die stark eingeschränkte Kontrastauflösung konnte die Detektion nichtverkalkter Plaque mit EBCT bislang nicht erreicht werden.
  • Die Erfassung nichtverkalkter koronarer Plaque ist beispielsweise mit der Methode intravaskulären Ultraschalls (IVUS) möglich. Eine nur mittelbar über eine Wanddickenbestimmung ablaufende Differenzierung atherosklerotischer Plaque kann auch mittels Magnetresonanztomographie erfolgen. Eine entsprechende Methode ist in dem Fachartikel von Fayad Z.A., Fuster V., Fallon J.T., „Non-invasive in vivo human coronary artery lumen and wall imaging using black-blood magnetic resonance imaging", Circulation (2000) Band 102, Seiten 506–510.
  • Die neueste Generation der Multischicht-Computertomographiegeräte (MDCT) erlaubt ebenfalls die nichtinvasive Darstellung der Koronararterien. Diesbezügliche spezielle, elektrokardiogramm (EKG-)synchronisierte Akquisitionstechniken sind beispielsweise in dem Fachartikel von Ohnesorge B., Flohr T., Becker C.R., Kopp A.F., Knez A., Baum U., Klingenbeck-Regn K., Reiser M.F., "Cardiac Imaging by Means of Electrocardiographically Gated Multisection Spiral CT: Initial Experience", Radiology (2002), Band 217, Seiten 564–571 beschrieben. Wie in dem Fachartikel von Becker C.R., Ohnesorge B., Schöpf U.J., Reiser M. (2002c), "Current Development of Cardiac Imaging with Multidetector-Row CT", European Journal of Radiology (2000), Band 36, Seiten 97–103, dargelegt ist, ist mit der Multischicht-Computertomographie die Darstellung verkalkter und nichtverkalkter koronarer Plaques auf Basis annähernd isotroper Schnittbilddatensätze möglich. In dem Fachartikel von Schröder S., Kopp A.F., Baumbach A., Küttner A., Georg C., Ohnesorge B., Herdeg C., Claussen C.D., Karsch K.R., "Non-invasive Detection and Evaluation of Atherosclerotic Plaque with Multi-Slice Computed Tomography", Journal of the American College of Cardiology (2001), Band 37, Seiten 1430–1435, ist offenbart, dass lipidreiche, fibröse und verkalkte Plaques durch Messungen der CT-Dichtewerte unterschieden werden können.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Datenverarbeitungseinrichtung anzugeben, mit deren Hilfe die Diagnose und/oder Therapie einer krankhaften Veränderung eines Blutgefäßes, insbesondere einer koronaren Herzerkrankung, unterstützbar ist.
  • Die verfahrensbezogene Aufgabe wird bezogen auf das eingangs genannte Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass
    • a) zu einem ersten Zeitpunkt mittels eines bildgebenden Verfahrens ein pixel- oder voxelstrukturiertes erstes Bild mit dem interessierenden Blutgefäß aufgenommen wird,
    • b) aus dem ersten Bild ein Maß für die Menge vorhandener nicht-verkalkter Plaque und ein Maß für die Menge vorhandener kalkreicher Plaque ermittelt wird,
    • c) aus den Mengen der unterschiedlichen Plaquetypen ein erster Indikatorwert ermittelt wird, der ein Maß für die Menge und die Zusammensetzung von in dem Blutgefäß vorhandener Plaque im ersten Zeitpunkt darstellt,
    • d) der erste Indikatorwert mit wenigstens einem in einem Speicher einer Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegten Grenzwert verglichen wird, und
    • e) auf einer der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung zugeordneten Ausgabeeinheit eine Ausgabe vorgenommen wird, deren Inhalt in Abhängigkeit von dem Vergleich entweder ein Vorschlag für eine an dem Patienten vorzunehmende Massnahme oder ein Vorschlag zu keiner Massnahme ist.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, eine Indikatorzahl zu bilden, die sowohl verkalkte als auch lipide Plaque mißt oder bewertet. Ferner basiert sie auf der Überlegung, dass diese Indikatorzahl als Risikomessgröße geeignet ist und in einem automatisierten Prozess als Entscheidungskriterium nutzbar ist, um dem Arzt eine Entscheidungshilfe zur Hand zu geben. Das Verfahren stellt somit auch ein Verfahren zur Erzeugung von Bewertungsdaten zur Risikoabschätzung, insbesondere auch im Rahmen einer Prophylaxe, dar. Es kann insbesondere als Verfahren zum Betrieb eines bildgebenden medizinischen Geräts ausgebildet sein.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
  • Als bildgebendes Verfahren im Rahmen der Erfindung kommen beispielsweise die Magnetresonanztechnologie, die Computerto mographie oder die Röntgenangiographie, z.B. mit C-Bogen-Geräten, in Frage.
  • Als Massnahme kann insbesondere eine Therapiemassnahme ausgegeben werden, wobei beispielsweise in Abhängigkeit von dem Vergleich eine pharmazeutische Massnahme oder eine operative Massnahme ausgegeben wird.
  • Die Massnahme kann aber insbesondere auch eine erneute Untersuchung des interessierenden Blutgefäßes bedeuten, wobei vorzugsweise für die erneute Untersuchung ein Zeitpunkt oder Zeitintervall ausgegeben wird, dessen Wert in Abhängigkeit von dem genannten Vergleich gebildet wird, wobei vorzugsweise der Zeitpunkt um so früher bzw. das Zeitintervall um so kleiner generiert wird je größer der erste Indikatorwert ist.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung geht von der Überlegung aus, dass die Indikatorzahl auch für Langzeitbetrachtungen, insbesondere für Vorsorgeuntersuchungen an gesunden Patienten oder für Verlaufskontrollen von sich in Therapie befindlichen Patienten geeignet ist. Die bevorzugte Ausgestaltung betrifft somit ein Verfahren, das insbesondere zur Früherkennung und/oder Verlaufskontrolle bei der Therapie einer krankhaften Veränderung des interessierenden Blutgefäßes des Patienten, beispielsweise einer koronaren Herzerkrankung, geeignet ist. Bei der bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird
    • 1. der erste Indikatorwert, vorzugsweise zusammen mit einer Ortsmarkierung zum Wiederauffinden des interessierenden Blutgefäßes, in einem Speichermedium abgelegt,
    • 2. zu einem mindestens mehrere Tage nach dem ersten Zeitpunkt liegenden zweiten Zeitpunkt mittels eines bildgebenden Verfahrens ein pixel- oder voxelstrukturiertes zweites Bild mit dem interessierenden Blutgefäß des Patienten aufgenommen, wobei vorzugsweise zur Bildpostionierung die abgelegte Ortsmarkierung von der Aufnahme des ersten Bildes verwendet wird,
    • 3. aus dem zweiten Bild ein Maß für eine Menge vorhandener nicht-verkalkter Plaque und ein Maß für eine Menge vorhandener kalkreicher Plaque ermittelt, und
    • 4. aus den Mengen der unterschiedlichen Plaquetypen ein zweiter Indikatorwert ermittelt, der ein Maß für die Menge und die Zusammensetzung von in dem Blutgefäß vorhandener Plaque im zweiten Zeitpunkt darstellt.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt auch die unabhängige Erkenntnis, dass das vorstehend beschriebene bevorzugte Verfahren auch ohne die Schritte d) und e) von besonderem Vorteil ist, d.h. es schlössen sich in dieser Ausprägung die Schritte 1 bis 4 an Schritt c) an.
  • Das Speichermedium kann zu einem stationären Computer oder Patientenaktensystem gehören oder mit besonderem Vorteil eine patientenbezogene, also individuelle, transportable Speicherkarte sein, z.B. eine Chip- oder Magnetkarte.
  • Vorzugsweise wird auf einer einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung zugeordneten Ausgabeeinheit der zweite Indikatorwert in einer Weise angezeigt, dass seine Veränderung gegenüber dem ersten Indikatorwert als Indiz für die Veränderung der Plaque in dem Blutgefäß sichtbar wird, wobei insbesondere auf der Ausgabeeinheit eine Differenz der Indikatorwerte angezeigt wird.
  • Es kann auch ein Unterschied der Indikatorwerte verwendet werden, um mittels einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung eine Veränderung hinsichtlich einer an dem Patienten vorzunehmenden Massnahme auf einer Ausgabeeinheit vorzuschlagen.
  • Mit besonderem Vorteil wird aus dem ersten Bild zusätzlich zu dem Maß für die Menge vorhandener nicht-verkalkter Plaque und dem Maß für die Menge vorhandener kalkreicher Plaque ein Maß für die Menge vorhandener fibröser Plaque und ein Maß für die Menge vorhandenen Gefäßlumens ermittelt, wobei aus den Mengen der unterschiedlichen Plaquetypen der erste Indikatorwert ermittelt wird.
  • Das bildgebende Verfahren kann bei dem Verfahren nach der Erfindung auf dem Prinzip der Computertomographie, auf dem Prinzip der Magnetresonanz, auf dem Prinzip der Angiographie und/oder auf dem Prinzip der Messung mit Ultraschall beruhen. Es ist auch möglich, diese Verfahren untereinander zu kombinieren um zu einem Bild des interessierenden Blutgefäßes zu gelangen, in welchem sowohl lipide als auch verkalkte Plaque mit guter Genauigkeit unterscheidbar und quantifizierbar ist.
  • Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung kommt als bildgebendes Verfahren die Mehrschicht-Computertomographie zum Einsatz, vorzugsweise unter vorheriger Zugabe eines Kontrastmittels zur Kontrastverstärkung des Gefäßlumens. Da bei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass verkalkte Plaque zwar auch ohne Kontrastmittel identifizierbar sind, und dass aber mittels der hochauflösenden kontrastverstärkten CT-Angiographie der Koronararterien auch der Nachweis hochgradiger Stenosen, sowie eine differenzierte Darstellung verkalkter und nicht-verkalkter Plaque im selben Bild möglich ist.
  • Insbesondere für die Untersuchtung von Gefäßen des Herzen, speziell der Koronararterien, kann die EKG-gegatete Mehrschicht-Computertomographie zum Einsatz kommen.
  • Dabei ist eine besonders gut automatisierbare Unterscheidung der unterschiedlichen Plaquetypen möglich. Zur Ermittlung der jeweiligen Menge kann eine Einteilung (Segmentierung) von Bildteilen, insbesondere von Teilen des interessierenden Blutgefäßes, anhand der CT-Zahl vorgenommen werden, wobei die Einteilung zumindest in die vier folgenden Klassen erfolgt:
    • I.) nicht-verkalkte oder lipide Plaque: falls die CT-Zahl innerhalb eines ersten Intervalls liegt,
    • II.) fibröser Plaque: falls die CT-Zahl innerhalb eines ersten Intervalls liegt,
    • III.) Gefäßlumen, insbesondere Koronarlumen: falls die CT-Zahl innerhalb eines dritten Intervalls liegt,
    • IV.) Verkalkter (kalzifizierter) Plaque: falls die CT-Zahl innerhalb eines vierten Intervalls liegt.
  • Damit ist es – in einem semiautomatischen oder automatischen Segmentierungsalgorithmus – möglich, das kontrastverstärkte Gefäßlumen, sowie die in der Gefäßwand enthaltenen Plaques zu identifizieren und zu typisieren.
  • Nach einem Vorschlag von G.N. Hounsfield ist es allgemein üblich geworden, die Werte des linearen Schwächungskoeffizienten μ (der die Maßeinheit cm–1 hat) auf eine dimensionslose Skala zu transformieren, in der Wasser den Wert 0 und Luft den Wert –1000 erhält. Die Umrechnungsformel auf diese „CT-Zahl" (CT-Dichtewert) lautet:
    Figure 00080001
  • Die Einheit der CT-Zahl heißt „Hounsfield-Unit" (HU). Diese als "Houndsfield-Skala" bezeichnete Skala ist sehr gut zur Darstellung anatomischen Gewebes geeignet, da die Einheit HU die Abweichung in Promille von μWasser ausdrückt und die μ-Werte der meisten körpereigenen Substanzen sich nur wenig vom μ-Wert des Wassers unterscheiden. Aus dem Zahlenbereich (von –1000 für Luft bis ca 3000) werden meist nur ganze Zahlen als Träger der Bildinformation verwendet.
  • Die zur Segementierung herangezogenen Intervalle überlappen mit besonderem Vorteil nicht und decken insbesondere einen Bereich der CT-Zahl von –50 bis 1000 lückenlos ab. Damit ist eine Automatisierung besonders einfach erreichbar.
  • Eine besonders hohe Aussagekraft erreicht man für den Indikatorwert bzw. die Indikatorwerte, falls zur deren Ermittlung ein Verhältnis einer ersten Menge an vorhandener Plaque eines ersten Typs und einer zweiten Menge an vorhandener Plaque eines von dem ersten Typ verschiedenen zweiten Typs verwendet wird.
  • Die Maßgrößen für die Mengen vorhandener Plaque unterschiedlichen Typs, die bei der Ermittlung des Indikatorwerts bzw. der Indikatorwerte Verwendung finden, sind mit besonderem Vorteil für die Aussagekraft des Indikatorwerts Massen der vorhandenen Plaque. Es können auch Volumina der vorhandenen Plaque Verwendung finden. Vorzugsweise finden Massen zusammen mit Volumina Verwendung.
  • Die einrichtungsbezogene Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst durch eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche vorzugsweise mit einem bildgebenden medizinischen Untersuchungsgerät in – drahtgebundener oder drahtloser – Datenverbindung steht oder diesem zugeordnet ist, und die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung hergerichtet ist.
    •
  • Zwei Ausführungsbeispiele für das Verfahren nach der Erfindung, die auch der Erläuterung der Datenverarbeitungseinrichtung nach der Erfindung dienen, werden nachfolgend anhand der 1 bis 4 näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 in schematischer, teils blockschaltbildartiger Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel für das Verfahren nach der Erfindung,
  • 2 einen Schritt des Verfahrens nach 1 im Detail,
  • 3 ein im Rahmen des Verfahrens nach 1 ausgewertetes Bild eines Blutgefäßbaums, und
  • 4 in schematischer, teils blockschaltbildartiger Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel für das Verfahren nach der Erfindung.
  • Gemäß 1 wird zu einem ersten Zeitpunkt t1 ein Patient 3 in einem ersten bildgebenden medizinischen Untersuchungsgerät 1, hier ein Mehrschicht-Spiral-CT-Gerät mit EKG-gegateter Bildverarbeitung, im Rahmen einer Vorsorgeuntersuchtung einer Herzuntersuchtung unterzogen. Dabei wird mittels einer dem Untersuchungsgerät 1 zugeordneten ersten Datenverarbeitungseinrichtung 5 ein digitales erstes CT-Bild B1 aus von einem Messsystem des CT-Geräts generierten Rohdaten rekonstruiert. Die Untersuchung findet im Hinblick auf eine potentielle krankhafte oder risikobehaftete Veränderung der koronaren Blutgefäße des Patienten 3, insbesondere im Hinblick auf eine Herzerkrankung, statt. Dem Patienten 3 wurde vor Beginn der Untersuchung ein Kontrastmittel verabreicht.
  • Zur Unterstützung der Diagnose werden mittels eines semiautomatischen oder automatischen Segmentierungsalgorithmus in dem ersten Bild B1 das kontrastverstärkte Koronorlumen, sowie die in der Gefäßwand enthaltenen Plaques identifiziert. Dabei wird ausgenutzt, dass sich Plaques in Abhängigkeit von ihrer stofflichen Zusammensetzung in ihrer CT-Zahl unterscheiden. Lipidreiche Plaques (i = lip) haben niedrige Dichtewerte im Bereich der Werte von Wasser, kalzifizierte Plaques (i = cal) haben dagegen hohe Dichtewerte im Bereich der Dichtewerte von Knochen. Die Plaques können daher nach Plaquetypen i unterschieden werden. Kontrastverstärktes Lumen, lipid-reiche Plaques, fibröse Plaques (i = fib) und kalzifizierte Plaques werden anhand der folgenden Schwellwertoperation unterschieden (segmentiert) und in der visuellen Darstellung des Bildes B1 unterschiedlich, z.B. farblich, markiert:
    • I.) nicht-verkalkte Plaque: –50 HU ≤ CT-Zahl < +50 HU
    • II.) fibröser Plaque: +50 HU 5 CT-Zahl ≤ +150 HU
    • III.) Gefäßlumen: +150 HU ≤ CT-Zahl < +300 HU
    • IV.) Verkalkter Plaque: +300 HU ≤ CT-Zahl < +1000 HU
  • Anschließend werden die Plaquetypen i, d.h. die Segmente I.), II.) und IV.), quantifiziert. Dabei werden als Maß für die Mengen der vorhandenen unterschiedlichen Plaquetypen i Volumina Vcal, Vfib, Vlip und Massen Mcal, Mfib, Mlip berechnet gemäß:
    Figure 00110001
  • Die Berechnung erfolgt für jeden Typ i jeweils durch Aufsummieren individueller Läsionen n (Zählindex). Dabei bedeutet Areai(n) die in einer CT-Schicht präsente Fläche einer Läsion n des Typs i, Inc das CT-Schichtinkrement und ρi(CT-Zahl(n)) die mittlere Dichte der Läsion n des Typs i, wobei die mittlere Dichte von der gemessenen CT-Zahl abhängt.
  • Aus den so ermittelten Volumina Vcal, Vfib, Vlip und Massen Mcal, Mfib, Mlip der unterschiedlichen Plaquetypen i wird ein erster Indikatorwert PS1 generiert, der ein übergreifendes Maß für die Menge und die Zusammensetzung von in dem untersuchten Blutgefäß vorhandener Plaque im ersten Zeitpunkt t1 darstellt und somit als Aussage über den Koronarstatus herangezogen werden kann. Allgemein wird der erste Indikatorwert PS1 als Funktion der ermittelten Volumina Vcal, Vfib, Vlip und Massen Mcal, Mfib, Mlip von der Datenverarbeitungseinrichtung 5 berechnet: PS1 = f(Vcal, Vfib, Vlip, Mcal, Mfib, Mlip) (4)
  • Besonders gut ist der Indikatorwert PS1 als Maß für das Fehlen oder Vorhandensein einer KHK oder für das Risiko eines koronaren Ereignisses geeignet, falls er aus den Verhältnissen der Plaque-Volumina Vcal, Vfib, Vlip und/oder der Plaque- Massen Mcal, Mfib, Mlip der unterschiedlichen Typen i berechnet wird:
    Figure 00120001
  • Darin stellen F1, F2 und F3 an der Datenverarbeitungseinrichtung 5 einstellbare, für vergleichende Untersuchungen aber festgelegte unveränderbare Wichtungsfaktoren dar. Eine entsprechende Berechnungsvorschrift gilt für die Massen, sodaß die Formel für PS1 entweder drei analoge Terme für die Massen oder aber auch insgesamt 6 Summationsterme enthalten kann. Der Indikatorwert PS1 ist ein von allgemeinen Risikofaktoren (z.B. Blutfettwerte, Bluthochdruck, Familien-Anamnese etc.) unabhängiges Maß, das den aktuellen Gefäßstatus und das damit verbundene Risiko eines koronaren Ereignisses beschreibt.
  • In einem Vergleichsschritt 7 wird der erste Indikatorwert PS1 mit in einem erster Speicher 9 der Datenverarbeitungseinrichtung 5 hinterlegten Grenzwerten PSO, PSI, PSII, PSM verglichen und es wird auf einer der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung 5 zugeordneten ersten Ausgabeeinheit 11 (z.B. Monitor, Drucker) ein Vorschlag für die weitere Vorgehensweise ausgegeben. Es werden verschiedene Endpunkte der CT-Untersuchung vorgeschlagen:
    • – Ausschluß einer Erkrankung
    • – Indikation für eine interventionelle Therapie bei einer fortgeschrittenen Erkrankung
    • – Pharmakologische Behandlung zur präventiven Therapie im prä-klinischen Stadium (Therapie in verschieden starken Stufen).
  • Die Vorgehensweise bei der Vergleichsoperation 7 ist im Detail in 2 dargestellt. In der Tabelle im ersten Speicher 9 sind über untere Grenzwerte und obere Grenzwerte für den Indikatorwert PS1 Intervalle festgelegt und zu jedem In tervall ein Vorschlag für eine Therapiemaßnahme VO, VI, VII, VM sowie ein Vorschlag für ein Zeitintervall TO, TI, TII, TM, nach dessen Ablauf eine erneute Untersuchung angeraten erscheint:
    Figure 00130001
  • Der gemäß Gleichung (4) oder (5) ermittelte Indikatorwert PS1 wird mit den Intervallgrenzen verglichen und es wird auf der Ausgabeeinheit 11 der zu dem betreffenden Intervall gehörige Vorschlag für eine Therapiemaßnahme VO, VI, VII, VM und der zugehörige Vorschlag für ein Zeitintervall TO, TI, TII, TM ausgegeben.
  • Beispielsweise bedeutet:
    VO: Ausschluß einer Erkrankung, keine Therapie; aber erneute Untersuchung (Follow-up) in TO = 12 Monaten;
    VI: Indikation für präventive leichte medikamentöse Therapie; erneute Untersuchung (Follow-up) in TI = 9 Monaten;
    VII: Indikation für präventive starke medikamentöse Therapie; erneute Untersuchung (Follow-up) in TII = 6 Monaten;
    VM: Indikation für interventioelle Therapie; erneute Untersuchung (Follow-up) in TM = 2 Monaten.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, wird der erste Indikatorwert PS1 in einem Speichermedium 13, z.B. in einer elektronischen Patientenakte, abgelegt wird.
  • In dem Speichermedium 13 wird auch eine Ortsmarkierung zum Wiederauffinden des interessierenden Blutgefäßes mitabgelegt.
  • Bei der Untersuchung identifizierte Plaques werden durch anatomische oder Distanz-Landmarks markiert. Wie in 3 für einen schematisch dargestellten Blutgefäßbaum 14 im Bild B1 veranschaulicht ist, wird für jeden Plaque 15, 16 eine Startmarke S1, S2 und eine Endmarke E1, E2 entlang des Gefäßes abgespeichert, die Position und maximale Ausdehnung der Läsion im Gefäßbaum definieren. Bei einer späteren Untersuchtung im Rahmen eines Follow-up oder einer Verlaufsuntersuchung können damit der interessierende Bereich (region of interest = ROI) und die Plaques reproduzierbar repositioniert bzw. aufgefunden und somit erneut quantitativ ausgewertet werden.
  • Das Speichermedium 13 kann zu der Datenverarbeitungseinrichtung 5 gehören, mit dieser über ein Netzwerk verbunden oder als transportables Speichermedium 13A (Diskette, Chip-Karte etc.) ausgebildet sein.
  • Im Rahmen einer mehrere Wochen, insbesondere mindestens einen oder mehrere Monate, später (zweiter Zeitpunkt „t2" in 1) stattfindenden Follow-up-Untersuchung wird mittels eines zweiten bildgebenden medizinischen Untersuchungsgeräts 21 (hier ebenfalls ein CT-Gerät), das mit dem ersten bildgebenden medizinischen Untersuchungsgeräts 1 identisch oder gleichen Typs sein kann aber nicht muss, ein zweites Bild B2 mit dem interessierenden Blutgefäß des Patienten 3 aufgenommen. Dabei positioniert ein Re-Positionierungsalgorithmus das Messsystem des CT-Geräts semiautomatisch oder automatisch unter Verwendung der in dem Speichermedium 13 mitabgelegten Ortsmarkierung.
  • In einer dem zweiten bildgebenden medizinischen Untersuchungsgeräts 21 zugeordneten zweiten Datenverarbeitungseinrichtung 25 wird in analoger Weise zur Auswertung des ersten Bildes B1 aus dem zweiten Bild B2 ein zweiter Indikatorwert PS2 berechnet, in einem Vergleichsschritt 27 mit den in einem zweiten Speicher 29 ebenfalls hinterlegten Grenzwerten PSO, PSI ,PSII, PSM verglichen und auf einer zweiten Ausgabeeinheit 31 ein Vorschlag für eine Therapiemaßnahme VO, VI, VII, VM sowie ein Vorschlag für ein Zeitintervall TO, TI, TII, TM angezeigt.
  • Die zweite Datenverarbeitungseinrichtung 25 steht entweder über eine Datenleitung 33 mit der ersten Datenverarbeitungseinrichtung 5 oder mit dem Speichermedium 13 in Verbindung oder sie weist ein (nicht dargestelltes Lesegerät zum Lesen der auf dem transportablen Speichermedium 13A gespeicherten Information auf.
  • Außerdem wird von der zweiten Datenverarbeitungseinrichtung 25 in einem Differenzschritt 41 eine Differenz ΔPS = PS2 – PS1 der Indikatorwerte PS1, PS2 berechnet und auf der Ausgabeeinheit 31 angezeigt. Dadurch wird eine Veränderung gegenüber dem ersten Indikatorwert PS1 als Indiz für die Veränderung der Plaque in dem Blutgefäß sichtbar. Beispielsweise würde sich ein Behandlungserfolg nach einer Therapie mit Lipidsenkern, die auf die Stabilisierung potentiell instabiler Plaque oder auch auf die Regression fortgeschrittener Läsionen abzielt, in einem gegenüber dem ersten Indikatorwert PS1 verminderten Indikatorwert PS2 niederschlagen.
  • Das in 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel für das Verfahren nach der Erfindung ist weitestgehend mit dem der 1 identisch, mit dem Unterschied, dass in den Datenverarbeitungseinrichtungen 5, 25 der für die wiederholte CT-Untersuchung eingesetzten CT-Geräte 1 bzw. 21 hier nur die Bildrekonstruktion stattfindet. Nach der Bildrekonstruktion werden die Bilder B1, B2 über ein Daten-Netzwerk 51 zu einem zentralen Computer 53 übermittelt, in welchem dann für jedes Bild B1, B2 jeweils die selbe Berechnungsmethode, insbesondere unter Verwendung der gleichen Intervalle für die CT-Werte, der gleichen Grenzwerte PSO, PSI , PSII, PSM und der gleichen Berechnungsformel für den Indikatorwert, der jeweilige Indikatorwert PS1 bzw. PS2 sowie deren Differenz ΔPS berechnet und auf einer zugehörigen Ausgabeeinrichtung 55 ausgegeben wird. Der zentralen Computer 53 kann ein System sein oder in ein solches eingebunden sein, mit dem elektronische Patientenakten verwaltet werden.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Unterstützung der Diagnose und/oder Therapie einer krankhaften Veränderung eines Blutgefäßes eines Patienten (3), insbesondere einer koronaren Herzerkrankung, wobei a) zu einem ersten Zeitpunkt (t1) mittels eines bildgebenden Verfahrens ein pixel- oder voxelstrukturiertes erstes Bild (B1) mit dem interessierenden Blutgefäß aufgenommen wird, b) aus dem ersten Bild (B1) ein Maß für die Menge vorhandener nicht-verkalkter Plaque und ein Maß für die Menge vorhandener kalkreicher Plaque ermittelt wird, c) aus den Mengen der unterschiedlichen Plaquetypen (i) ein erster Indikatorwert (PS1) ermittelt wird, der ein Maß für die Menge und die Zusammensetzung von in dem Blutgefäß vorhandener Plaque im ersten Zeitpunkt (t1) darstellt, d) der erste Indikatorwert (PS1) mit wenigstens einem in einem Speicher (9) einer Datenverarbeitungseinrichtung (5) hinterlegten Grenzwert (PSO, PSI, PSII, PSM) verglichen wird, und wobei e) auf einer der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung (5) zugeordneten Ausgabeeinheit (11) eine Ausgabe vorgenommen wird, deren Inhalt in Abhängigkeit von dem Vergleich entweder ein Vorschlag (VO, VI, VII, VM, TO, TI, TII, TM) für eine an dem Patienten (3) vorzunehmende Massnahme oder ein Vorschlag zu keiner Massnahme ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Massnahme eine Therapiemassnahme (VO, VI, VII, VM) ausgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich eine pharmazeutische Massnahme oder eine operative Massnahme ausgegeben wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als Massnahme eine erneute Untersuchung des interessierenden Blutgefäßes ausgegeben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei für die erneute Untersuchung ein Zeitpunkt oder Zeitintervall (TO, TI, TII, TM) ausgegeben wird, dessen Wert in Abhängigkeit von dem Vergleich gebildet wird, wobei vorzugsweise der Zeitpunkt um so früher bzw. das Zeitintervall (TO, TI, TII, TM) um so kleiner generiert wird je größer der erster Indikatorwert (PS1) ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere zur Früherkennung und/oder Verlaufskontrolle bei der Therapie einer krankhaften Veränderung des interessierenden Blutgefäßes des Patienten (3), beispielsweise einer koronaren Herzerkrankung, wobei – der erste Indikatorwert (PS1), vorzugsweise zusammen mit einer Ortsmarkierung zum Wiederauffinden des interessierenden Blutgefäßes, in einem Speichermedium (13) abgelegt wird, – zu einem mindestens mehrere Tage nach dem ersten Zeitpunkt (t1) liegenden zweiten Zeitpunkt (t2) mittels eines bildgebenden Verfahrens ein pixel- oder voxelstrukturiertes zweites Bild (B2) mit dem interessierenden Blutgefäß des Patienten (3) aufgenommen wird, wobei zur Bildpostionierung vorzugsweise die abgelegte Ortsmarkierung von der Aufnahme des ersten Bildes (B1) verwendet wird, – aus dem zweiten Bild (B2) ein Maß für eine Menge vorhandener nicht-verkalkter Plaque und ein Maß für eine Menge vorhandener kalkreicher Plaque ermittelt wird, – aus den Mengen der unterschiedlichen Plaquetypen (i) ein zweiter Indikatorwert (PS2) ermittelt wird, der ein Maß für die Menge und die Zusammensetzung von in dem Blutgefäß vorhandener Plaque im zweiten Zeitpunkt (t2) darstellt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei auf einer einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung (25) zugeordneten Ausgabeeinheit (31) der zweite Indikatorwert (PS2) in einer Weise angezeigt wird, dass seine Veränderung gegenüber dem ersten Indikatorwert (PS1) als Indiz für die Veränderung der Plaque in dem Blutgefäß sichtbar wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem auf der Ausgabeeinheit (31) eine Differenz (ΔPS) der Indikatorwerte (PS1, PS2) angezeigt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das bildgebende Verfahren auf dem Prinzip der Computertomographie, auf dem Prinzip der Magnetresonanz, auf dem Prinzip der Angiographie und/oder auf dem Prinzip der Messung mit Ultraschall beruht.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei als bildgebendes Verfahren die Mehrschicht-Computertomographie verwendet wird, vorzugsweise unter vorheriger Zugabe eines Kontrastmittels zur Kontrastverstärkung des Gefäßlumens.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei aus dem ersten Bild (B1) zusätzlich zu dem Maß für die Menge vorhandener nicht-verkalkter Plaque und dem Maß für die Menge vorhandener kalkreicher Plaque ein Maß für die Menge vorhandener fibröser Plaque und ein Maß für die Menge vorhandenen Gefäßlumens ermittelt wird, und wobei aus den Mengen der unterschiedlichen Plaquetypen (i) der erste Indikatorwert (PS1) ermittelt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, wobei zur Ermittlung der jeweiligen Menge eine Einteilung (Segmentierung) von Bildteilen, insbesondere von Teilen des interessierenden Blutgefäßes, anhand der CT-Zahl vorgenommen wird, wobei die Einteilung zumindest in die vier folgenden Klassen erfolgt: I.) nicht-verkalkte Plaque: falls die CT-Zahl innerhalb eines ersten Intervalls liegt, II.) fibröser Plaque: falls die CT-Zahl innerhalb eines ersten Intervalls liegt, III.) Gefäßlumen: falls die CT-Zahl innerhalb eines dritten Intervalls liegt, IV.) Verkalkter Plaque: falls die CT-Zahl innerhalb eines vierten Intervalls liegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Intervalle nicht überlappen und insbesondere einen Bereich der CT-Zahl von –50 bis 1000 lückenlos abdecken.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zur Ermittlung des ersten Indikatorwerts (PS1) – und optional auch zur Ermittlung des zweiten Indikatorwerts (PS2) – ein Verhältnis einer ersten Menge an vorhandener Plaque eines ersten Typs (lip, fib) und einer zweiten Menge an vorhandener Plaque eines von dem ersten Typ (lip, fib) verschiedenen zweiten Typs (fib, cal) verwendet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei als Maß für die Mengen vorhandener Plaque unterschiedlichen Typs (i) bei der Ermittlung des ersten Indikatorwerts (PS1) – und optional auch zur Ermittlung des zweiten Indikatorwerts (PS2) – Massen (Mcal, Mfib, Mlip) der vorhandenen Plaque bestimmt werden, vorzugsweise zusammen mit Volumina (Vcal, Vfib, Vlip) der vorhandenen Plaque.
  16. Datenverarbeitungseinrichtung (5, 25), welche vorzugsweise mit einem bildgebenden medizinischen Untersuchungsgerät (1, 21) in Datenverbindung steht oder diesem zugeordnet ist, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 hergerichtet ist.
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