DE102023203919A1

DE102023203919A1 - Verfahren zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans, Datenverarbeitungsvorrichtung, Bildgebungssystem und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102023203919A1
Application number: DE102023203919.2A
Authority: DE
Inventors: Annette Birkhold; Philipp Roser
Original assignee: Siemens Healthineers AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2023-04-27
Filing date: 2023-04-27
Publication date: 2024-10-31
Also published as: US20240358982A1

Abstract

Zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans wird wenigstens ein erstes Bild erhalten, welches einen in dem Hohlorgan angeordneten Ballonkatheter (9) in einem ersten Ausdehnungszustand (Z1) abbildet, basierend auf dem wenigstens einen ersten Bild wird eine Ballongröße des Ballonkatheters (9) in dem ersten Ausdehnungszustand (Z1) bestimmt, und ein Balloninnendruck des Ballonkatheters (9) in dem ersten Ausdehnungszustand (Z1) wird bestimmt. Es wird wenigstens ein zweites Bild erhalten, welches den in dem Hohlorgan angeordneten Ballonkatheter (9) in einem zweiten Ausdehnungszustand (Z2) abbildet, basierend auf dem wenigstens einen zweiten Bild wird die Ballongröße in dem zweiten Ausdehnungszustand (Z2) bestimmt, und der Balloninnendruck in dem zweiten Ausdehnungszustand (Z2) wird bestimmt. Abhängig von dem Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand (Z1), dem Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand (Z2), der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) wird eine Information zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur des Hohlorgans erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans bei einer Ballondilatation. Die Erfindung betrifft ferner eine Datenverarbeitungsvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein Bildgebungssystem mit einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung sowie ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung eines entsprechenden Verfahrens.
Bei einer Ballondilatation wird ein Ballonkatheter in ein Hohlorgan, insbesondere ein Gefäß, beispielsweise ein Blutgefäß, eingebracht und durch Einbringen eines Fluids, beispielsweise Luft oder einer Flüssigkeit, ins Innere des Ballonkatheters gezielt aufgeweitet. Dadurch wird auch das Hohlorgan aufgeweitet. Bei der Ballon-Pulmonal-Angioplastie, BPA, wird beispielsweise die Ballondilatation eingesetzt, um verengte Gefäße in der Lunge eines Patienten zu erweitern. Da Hohlorgane nur begrenzt dehnbar sind, besteht bei der Ballondilatation potenziell das Risiko einer Ruptur des Gefäßes. Rupturen stellen in der Regel erhebliche Komplikationen bei solchen Eingriffen dar.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, das Risiko für eine Ruptur eines Hohlorgans bei einer Ballondilatation abschätzen beziehungsweise überwachen zu können.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, einerseits die Ballongröße des Ballonkatheters und andererseits den Balloninnendruck in dem Ballonkatheter in zwei verschiedenen Ausdehnungszuständen des Ballonkatheters zu bestimmen. Abhängig von den so bestimmten Parametern wird eine Information zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur des Hohlorgans erzeugt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans bei einer Ballondilatation angegeben. Dabei wird, insbesondere von wenigstens einer Recheneinheit, wenigstens ein erstes Bild erhalten, welches einen in dem Hohlorgan angeordneten Ballonkatheter in einem ersten Ausdehnungszustand des Ballonkatheters und damit insbesondere des Hohlorgans abbildet. Es wird, insbesondere automatisch mittels der wenigstens einen Recheneinheit, basierend auf dem wenigstens einen ersten Bild eine Ballongröße des Ballonkatheters in dem ersten Ausdehnungszustand bestimmt. Es wird ein Balloninnendruck in dem ersten Ausdehnungszustand bestimmt, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit. Es wird, insbesondere von der wenigstens einen Recheneinheit, wenigstens ein zweites Bild erhalten, welches den in dem Hohlorgan angeordneten Ballonkatheter in einem zweiten Ausdehnungszustand des Ballonkatheters beziehungsweise des Hohlorgans, der sich insbesondere von dem ersten Ausdehnungszustand unterscheidet, abbildet. Es wird, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit, automatisch basierend auf dem wenigstens einen zweiten Bild die Ballongröße in dem zweiten Ausdehnungszustand bestimmt, wobei die Ballongröße in dem zweiten Ausdehnungszustand von der Ballongröße in dem ersten Ausdehnungszustand verschieden ist, insbesondere größer ist als diese. Der Balloninnendruck in dem zweiten Ausdehnungszustand wird bestimmt, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit.
Es wird, insbesondere automatisch mittels der wenigstens einen Recheneinheit, eine Information zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur des Hohlorgans erzeugt. Die Information wird dabei abhängig von dem Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand, dem Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand, der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand erzeugt.
Das Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsformen auch als Verfahren zur Unterstützung bei der Abschätzung des Risikos für Ruptur, beispielsweise durch einen Benutzer und/oder eine automatische Abschätzung durch die wenigstens eine Recheneinheit, bezeichnet werden. Aus jeder hier und im Folgenden beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens folgt direkt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem die entsprechenden Schritte des Erzeugens des wenigstens einen ersten Bilds, insbesondere durch eine Bildgebungsmodalität, und des Erzeugens des wenigstens einen zweiten Bilds, insbesondere durch die Bildgebungsmodalität, enthalten sind.
Die Bildgebungsmodalität kann insbesondere eine röntgenbasierte Bildgebungsmodalität sein, beispielsweise ein röntgenbasiertes Angiographiesystem. Die Bildgebungsmodalität kann in anderen Ausführungsformen allerdings auch ein Computertomographiesystem, ein ultraschallbasierte Bildgebungsmodalität oder eine magnetresonanzbasierte Bildgebungsmodalität, beispielsweise ein magnetresonanzbasiertes Angiographiesystem, sein.
Das wenigstens eine erste Bild und das wenigstens eine zweite Bild entsprechen dann insbesondere einem Bild im Sinne der jeweiligen Bildgebungsmodalität. Im Beispiel einer röntgenbasierten Bildgebungsmodalität kann es sich bei den Bildern jeweils um Röntgenprojektionsbilder handeln. Im Falle eines Computertomographiesystems kann es sich bei dem wenigstens einen Bild beispielsweise um eine dreidimensionale Rekonstruktion oder eine teilweise Rekonstruktion aus entsprechenden Projektionsdaten handeln.
Das wenigstens eine erste Bild und das wenigstens eine zweite Bild werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten beziehungsweise während unterschiedlicher Zeiträume aufgenommen. Beispielsweise können alle Bilder des wenigstens einen ersten Bilds zu einem ersten Zeitpunkt oder während eines ersten Zeitraums erzeugt werden und alle Bilder des wenigstens einen zweiten Bilds zu einem zweiten Zeitpunkt oder während eines zweiten Zeitraums erzeugt werden. Der zweite Zeitpunkt liegt dabei insbesondere nach dem ersten Zeitpunkt beziehungsweise der zweite Zeitraum liegt nach dem ersten Zeitraum. Zu dem ersten Zeitpunkt beziehungsweise während des gesamten ersten Zeitraums liegt der erste Ausdehnungszustand vor. Zu dem zweiten Zeitpunkt beziehungsweise während des gesamten zweiten Zeitraums liegt der zweite Ausdehnungszustand vor.
Zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt beziehungsweise zwischen dem ersten Zeitraum und dem zweiten Zeitraum werden der Ballonkatheter und damit das Hohlorgan von dem ersten Ausdehnungszustand in den zweiten Ausdehnungszustand überführt. Dazu kann beispielsweise eine Fluidmenge eines Fluids, insbesondere eines Gases oder einer Flüssigkeit, beispielsweise von Luft, Wasser, einer wässrigen Lösung oder einer sonstigen Lösung, in dem Inneren des Ballonkatheters verändert, insbesondere vergrößert werden. Dies kann beispielsweise manuell durch Pumpen des Fluids in das Innere des Ballonkatheters oder auch durch eine automatische Pumpvorrichtung erfolgen. Durch das Einbringen zusätzlichen Fluids in das Innere des Ballonkatheters wird der Innendruck in dem Ballonkatheter erhöht, was zu einer Ausdehnung, auch als Dilatation bezeichnet, des Ballonkatheters und damit des Hohlorgans führt. Insbesondere liegt der Ballonkatheter dabei also an entsprechenden Innenwänden des Hohlorgans, beispielsweise an Gefäßwänden des Gefäßes, an.
Es sei darauf hingewiesen, dass in den verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens weder das Einbringen des Ballonkatheters in das Hohlorgan noch sonstige chirurgische Eingriffe von dem Verfahren umfasst sind. Insbesondere ist auch das Überführen des Ballonkatheters von dem ersten Ausdehnungszustand in den zweiten Ausdehnungszustand nicht als Teil des Verfahrens aufzufassen. Vielmehr werden erfindungsgemäß eingestellten Ausdehnungszustände abgebildet und wie beschrieben analysiert.
Um das Risiko für die Ruptur des Hohlorgans abzuschätzen, kann die Information zur Abschätzung des Risikos der Ruptur beispielsweise an einen Benutzer ausgegeben werden, beispielsweise visuell über ein Anzeigegerät, und der Benutzer kann die angezeigte Information nutzen, um das Risiko abzuschätzen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Information zur Abschätzung des Risikos auch automatisch oder teilweise automatisch, insbesondere automatisch mittels der wenigstens einen Recheneinheit, weiterverarbeitet beziehungsweise ausgewertet werden, um das Risiko für die Ruptur abzuschätzen.
Erfindungsgemäß wird ausgenutzt, dass der Balloninnendruck und die Ballongröße miteinander in einem Zusammenhang stehen. Da das Hohlorgan der Ausdehnung des Ballonkatheters entgegensteht, wird dieser Zusammenhang davon beeinflusst, wie groß das Risiko für eine Ruptur ist. Dies geht darauf zurück, dass, je nach Dehnungszustand des Hohlorgans, unterschiedliche anatomische Strukturen, insbesondere Gewebebestandteile des Hohlorgans, der Ausdehnung des Ballonkatheters eine mechanische Kraft entgegensetzen.
Bei relativ geringen Ausdehnungen wirken dabei insbesondere Elastinfasern der Ausdehnung des Ballonkatheters entgegen. In diesem Regime ist der Ausdehnungszustand des Hohlorgans beispielsweise unkritisch, eine Ruptur ist nicht zu befürchten beziehungsweise ein Risiko für die Ruptur ist vergleichsweise gering. Bei stärkeren Ausdehnungen und dementsprechend stärkerer Kraft auf das Hohlorgan können die entsprechenden Elastinfasern zerstört oder beschädigt werden. Bei größeren Ausdehnungen wirken dann hauptsächlich Kollagenfasern der Ausdehnung entgegen. Bei noch höheren Ausdehnungen können die Kollagenfasern zerstört oder beschädigt werden, was letztendlich zu einer Ruptur des Hohlorgans führt. Dementsprechend ist der kollagendominierte Bereich ein kritischer Bereich, in dem das Risiko für die Ruptur insbesondere im Vergleich zum elastindominierten Bereich erhöht ist.
Die Erfindung nutzt nun aus, dass der Zusammenhang zwischen Balloninnendruck, welcher näherungsweise gleich dem Hohlrauminnendruck ist, und die Ballongröße, die direkt verknüpft ist mit der Dehnung des Hohlorgans, unterschiedlich stark voneinander abhängen, je nachdem, in welchem Bereich sich die Ausdehnung befindet, also ob die rückstellenden Kräfte hauptsächlich kollagen- oder hauptsächlich elastindominiert sind. Indem also sowohl der Balloninnendruck als auch die Ballongröße sowohl im ersten Ausdehnungszustand als auch im zweiten Ausdehnungszustand bestimmt werden, können Rückschlüsse auf die Veränderung des Balloninnendrucks durch Veränderung der Ballongröße gezogen und in Form der Information zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur erzeugt und gegebenenfalls weiterverwendet werden.
Es wird insbesondere ausgenutzt, dass bei vergleichsweise geringen Gewebedehnungen, also dementsprechend auch bei einer geringen Ballongröße, die Innendruckänderung eines gesundes Hohlorgans, insbesondere Gefäßes, bei einer gegebenen Ausdehnungsänderung, also insbesondere einer Änderung der Ballongröße, geringer ist als bei starken Gewebedehnungen, also im kollagendominierten Bereich. Mit anderen Worten, trägt man den Balloninnendruck als Funktion der Ballongröße auf, so ist die Steigung der resultierenden Kurve bei kleinen Ballongrößen kleiner als bei großen Ballongrößen. Die Steigung kann also zur Einschätzung des akuten Risikos verwendet werden.
Beispielsweise beinhaltet die Information zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur die Steigung oder wird basierend auf der Steigung berechnet. Die Steigung kann dabei insbesondere näherungsweise als Quotient der Differenz zwischen dem Balloninnendruck im zweiten und ersten Ausdehnungszustand und der Differenz der Ballongröße im zweiten und ersten Ausdehnungszustand berechnet werden.
Die Ballongröße kann in verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens unterschiedlich bestimmt werden beziehungsweise definiert sein. Es handelt sich insbesondere um eine eindimensionale Größe des Ballons, beispielsweise eine Längenabmessung, wie etwa ein Radius oder ein Durchmesser, oder um eine zweidimensionale Größe des Ballons, beispielsweise eine Querschnittsfläche, oder eine dreidimensionale Größe, beispielsweise ein Volumen des Ballons, wobei die Ballongröße sich bei einer Veränderung des Balloninnendrucks verändert.
Beispielsweise kann die Ballongröße dem Volumen, insbesondere Innenvolumen, des Ballonkatheters entsprechen. Es kann auch die geometrische Form des Ballonkatheters genutzt werden, um charakteristische Abmessungen des Ballonkatheters als Ballongröße zu bestimmen, beispielsweise der Durchmesser des Ballonkatheters. Insbesondere kann der Ballonkatheter näherungsweise zylinderförmig ausgestaltet sein, also eine vorgegebene Ausdehnung in einer vorgegebenen Längsrichtung, die beispielsweise im Falle eines Gefäßes der Gefäßrichtung entsprechen kann, aufweisen sowie einen jedenfalls näherungsweise und/oder abschnittsweise konstanten Durchmesser entlang der Längsrichtung. Der Durchmesser kann dann beispielsweise aus einem Bild bestimmt werden, welches mit einer Blickrichtung senkrecht zur Längsrichtung des Ballonkatheters oder einer Blickrichtung parallel zur Längsrichtung des Ballonkatheters aufgenommen wurde.
Gegebenenfalls können auch Bilder mit beiden der genannten Blickrichtungen verwendet werden, um einen genaueren Wert für den Durchmesser zu bestimmen. Es können auch zwei Bilder mit verschiedenen Blickrichtungen, die beide senkrecht zur Längsrichtung des Ballonkatheters sind, verwendet werden, um einen genaueren Wert für den Durchmesser zu bestimmen. Die beiden Blickrichtungen können dabei beispielsweise zueinander senkrecht sein.
Wäre der Ballonkatheter ein Kreiszylinder, so würde der Durchmesser zusammen mit der vorgegebenen Längsausdehnung des Ballonkatheters eindeutig dessen Volumen bestimmen. Bei einem näherungsweise zylinderförmigen Ballonkatheter gilt dies zumindest näherungsweise. Die Zusammenhänge zwischen Druck und Durchmesser lassen sich jedoch auch in diesem Fall näherungsweise übertragen und daher entsprechen ausnutzen.
Der Balloninnendruck kann ebenfalls auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. Zum einen kann der Balloninnendruck in verschiedenen Ausführungsformen direkt gemessen werden, beispielsweise durch einen Drucksensor im Inneren des Ballonkatheters. Alternativ oder zusätzlich kann vorab ein Zusammenhang zwischen Ballongröße und Balloninnendruck durch Kalibrierung ermittelt werden. Hierzu kann insbesondere bestimmt werden, wie der Zusammenhang zwischen Ballongröße und Balloninnendruck in einem Referenzzustand, also insbesondere außerhalb eines Hohlorgans, ist. Durch die auf den Ballonkatheter von dem Hohlorgan ausgeübte Gegenkraft stimmt dieser Zusammenhang mit dem Zusammenhang während des erfindungsgemäßen Verfahrens, also wenn der Ballonkatheter in dem Hohlorgan angeordnet ist, nicht überein. Dementsprechend kann zur Kalibrierung beispielsweise einmalig eine direkte Messung des Innendrucks als Funktion der Ballongröße durchgeführt werden oder es kann das Volumen des eingebrachten Fluids in dem Ballonkatheter bestimmt werden und die Ballongröße als Funktion des Volumens des eingebrachten Fluids bestimmt werden. In den genannten Varianten ist es stets bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, den Balloninnendruck in jedem Ausdehnungszustand direkt oder indirekt über das wenigstens eine Bild zu bestimmen.
Die Schritte des Erhaltens beziehungsweise Erzeugens des wenigstens einen zweiten Bildes, des Bestimmens des Balloninnendrucks und der Ballongröße, sowie des Erzeugens der Information zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur können beispielsweise für einen oder mehrere weitere Ausdehnungszustände wiederholt werden. Die Schritte können auch kontinuierlich oder quasikontinuierlich durchgeführt werden. Der Ausdehnungszustand ändert sich dabei von einer Wiederholung zur nächsten im Allgemeinen, wenn nämlich das Volumen des in den Ballonkatheter eingebrachten Fluids verändert, insbesondere erhöht, wird. Der Ausdehnungszustand kann aber auch zeitweise konstant bleiben, wenn das Volumen des in den Ballonkatheter eingebrachten Fluids unverändert bleibt.
Demnach werden die Ballongröße und der Balloninnendruck wiederholt, kontinuierlich oder quasikontinuierlich bestimmt und die Information zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur entsprechend wiederholt bestimmt oder aktualisiert. So kann die Risikoabschätzung während der Ballondilatation wiederholt, kontinuierlich oder quasikontinuierlich durchgeführt werden, sodass das Risiko einer tatsächlichen Ruptur reduziert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird, insbesondere zum Erzeugen der Information zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur, eine visuelle Darstellung erzeugt und auf einem Anzeigegerät angezeigt. Dabei ist in der visuellen Darstellung der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand zugeordnet und der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand ist der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand zugeordnet. Die Information zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur beinhaltet insbesondere die visuelle Darstellung.
Die visuelle Darstellung kann beispielsweise eine Darstellung in einem zweidimensionalen Koordinatensystem sein, wobei eine Achse, beispielsweise die Abszisse, des Koordinatensystems der Ballongröße entspricht und eine weitere Achse, beispielweise die Ordinate, entspricht dem Balloninnendruck. Die Zuordnungen des Balloninnendrucks zu der Ballongröße im ersten beziehungsweise zweiten Ausdehnungszustand entsprechen dann Punkten in dem Koordinatensystem.
Ein Benutzer kann aus der Position der beiden Punkte relativ zueinander erkennen, wie stark sich der Balloninnendruck durch die Veränderung der Ballongröße vom ersten zum zweiten Ausdehnungszustand verändert hat und anhand der oben beschriebenen Zusammenhänge das Risiko für die Ruptur einschätzen.
In Ausführungsformen, in denen Balloninnendruck und Ballongröße wie beschrieben wiederholt bestimmt werden, kann die visuelle Darstellung eine entsprechende Kurve oder interpolierte Kurve beinhalten. So lässt sich der funktionale Zusammenhang zwischen Ballongröße und Balloninnendruck zuverlässiger bestimmen. Einerseits ist der Zusammenhang für den Benutzer einfacher ablesbar, andererseits fallen mögliche Ausreißer oder fehlerhafte Messungen weniger stark ins Gewicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden, insbesondere zum Erzeugen der Information zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur, eine Druckdifferenz zwischen dem Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand und dem Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand berechnet, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit, eine Größendifferenz zwischen der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand berechnet, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit, und ein Risikowert für die Ruptur abhängig von einem Verhältnis der Druckdifferenz zur der Größendifferenz berechnet, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit.
Der Risikowert kann beispielsweise an den Benutzer ausgegeben werden, diesem beispielsweise angezeigt werden, und/oder der Risikowert kann gespeichert werden, sodass ein Benutzer den Risikowert gegebenenfalls abrufen kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Risikowert weiter verarbeitet werden, beispielsweise mit einem Grenzwert verglichen werden, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit. Abhängig von einem Ergebnis davon kann eine entsprechende Maßnahme eingeleitet werden, beispielsweise eine Warnung ausgegeben werde.
Der Risikowert kann gleich einem ersten Risikowert sein, der gegeben ist durch einen Quotienten aus der Druckdifferenz und der Größendifferenz, also die Druckdifferenz geteilt durch die Größendifferenz, oder proportional dazu ist, insbesondere direkt proportional. Je größer der erste Risikowert ist, desto mehr Widerstand setzt das Hohlorgan der Ausdehnung des Ballonkatheters entgegen. Daher ist das Risiko für die Ruptur umso größer, je größer der erste Risikowert ist.
Der Risikowert kann alternativ gleich einem zweiten Risikowert sein, der gegeben ist durch einen Quotienten aus der Größendifferenz und der Druckdifferenz, also die Größendifferenz geteilt durch die Druckdifferenz, oder proportional dazu ist, insbesondere direkt proportional. Je größer der zweite Risikowert ist, desto weniger Widerstand setzt das Hohlorgan der Ausdehnung des Ballonkatheters entgegen. Daher ist das Risiko für die Ruptur umso größer, je kleiner der zweite Risikowert ist. Der zweite Risikowert kann auch als Compliance-Wert bezeichnet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit, der Risikowert mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs wird eine Warnmeldung erzeugt und ausgegeben, beispielsweise visuell und/oder akustisch.
So kann der Benutzer frühzeitige auf ein gegebenenfalls erhöhtes Risiko für die Ruptur hingewiesen werden.
In einer Ausführungsform wird der erste Risikowert mit einem ersten Grenzwert verglichen. Die Warnmeldung wird erzeugt und ausgegeben wenn, der erste Risikowert größer ist als der erste Grenzwert oder wenn der erste Risikowert größer oder gleich dem ersten Grenzwert ist.
In einer Ausführungsform wird der zweite Risikowert mit einem zweiten Grenzwert verglichen. Die Warnmeldung wird erzeugt und ausgegeben, wenn der zweite Risikowert kleiner ist als der zweite Grenzwert oder wenn der zweite Risikowert kleiner oder gleich dem zweiten Grenzwert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird, insbesondere durch die wenigstens eine Recheneinheit, ein Sensorsignal von einem Drucksensor erhalten, der im Inneren des Ballonkatheters angeordnet ist. Der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand und/oder der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand werden abhängig von dem Sensorsignal bestimmt, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit.
Insbesondere wird das Sensorsignal mittels des Drucksensors abhängig von dem Balloninnendruck erzeugt und der wenigstens einen Recheneinheit bereitgestellt. So kann eine besonders zuverlässige Bestimmung des Balloninnendrucks erreicht werden und damit die Genauigkeit der Abschätzung des Risikos für die Ruptur erhöht werden.
Der Drucksensor kann dabei mit der wenigstens einen Recheneinheit beispielsweise über eine Zuleitung verbunden sein, die auch zum Einbringen des Fluids in das Hohlorgan genutzt wird oder über eine separate Zuleitung. Alternativ kann der Drucksensor drahtlos mit der wenigstens einen Recheneinheit kommunizieren, um das Sensorsignal bereitzustellen.
Das Sensorsignal wird insbesondere erzeugt, wenn der erste Ausdehnungszustand vorliegt und erneut erzeugt, wenn der zweite Ausdehnungszustand vorliegt. Das Sensorsignal kann auch kontinuierlich erzeugt werden und dann ausgewertet werden, wenn der erste Ausdehnungszustand vorliegt und erneut erzeugt, wenn der zweite Ausdehnungszustand vorliegt Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand unter Verwendung einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift abhängig von der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand bestimmt, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit. Alternativ oder zusätzlich wird der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand unter Verwendung der Zuordnungsvorschrift abhängig von der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand bestimmt, insbesondere mittels der wenigstens einen Recheneinheit.
Die Zuordnungsvorschrift kann dabei wie oben erwähnt durch Kalibrierung unter bekannten Referenzbedingungen erstellt werden. Die Zuordnungsvorschrift kann beispielsweise einer gegebenen Ballongröße direkt den Balloninnendruck zuordnen oder indirekt beziehungsweise unter Berücksichtigung weiterer Eingangsinformationen neben der Ballongröße.
Auf diese Weise kann ohne einen dedizierten Drucksensor der Balloninnendruck abgeschätzt werden. Die Zuordnungsvorschrift kann beispielsweise einer Look-up-Tabelle oder dergleichen entsprechen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine im Inneren des Ballonkatheters in dem ersten Ausdehnungszustand vorliegende erste Fluidmenge bestimmt und gemäß der Zuordnungsvorschrift wird der ersten Fluidmenge und der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand zugeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine im Inneren des Ballonkatheters in dem zweiten Ausdehnungszustand vorliegende zweite Fluidmenge bestimmt und gemäß der Zuordnungsvorschrift wird der zweiten Fluidmenge und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand zugeordnet.
Die Fluidmenge kann beispielsweise einem in den Ballonkatheter insgesamt eingebrachten Volumen des Fluids entsprechen. Beispielsweise kann der Benutzer das Fluid manuell in das Balloninnere einbringen, insbesondere durch Betätigung eines Pumpmechanismus. Die Anzahl und/oder der Hub der Pumpvorgänge kann manuell oder automatisch ermittelt werden, und somit kann die Menge des im Balloninneren vorhandenen Fluids abgeschätzt werden. Alternativ kann, insbesondere auch bei einer automatischen Einbringen des Fluids in das Balloninnere, eine Durchflussmenge des Fluids gemessen werden, um die Fluidmenge zum ersten und zum zweiten Ausdehnungszustand zu bestimmen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird abhängig von der ersten Fluidmenge eine erste nominelle Ballongröße des Ballonkatheters bestimmt, eine erste weitere Größendifferenz zwischen der ersten nominellen Ballongröße und der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand bestimmt und der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand gemäß der Zuordnungsvorschrift abhängig von der ersten weiteren Größendifferenz bestimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird abhängig von der zweiten Fluidmenge eine zweite nominelle Ballongröße des Ballonkatheters bestimmt, eine zweite weitere Größendifferenz zwischen der zweiten nominellen Ballongröße und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand bestimmt und der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand gemäß der Zuordnungsvorschrift abhängig von der zweiten weiteren Größendifferenz bestimmt.
Die erste nominelle Ballongröße beziehungsweise die zweite nominelle Ballongröße entsprechen dabei insbesondere Ballongrößen des Ballonkatheters unter idealen Bedingungen oder vordefinierten Standardbedingungen, beispielsweise unter Umgebungsdruck, das heißt also insbesondere, wenn der Ballonkatheter nicht in dem Hohlorgan angeordnet ist.
Durch die entsprechende Kalibrierung kann bestimmt werden, wie groß die jeweilige Ausdehnung des Ballonkatheters sein sollte, wenn sich dieser nicht in einem Hohlorgan befinden würde und eine entsprechende bestimmte Menge des Fluids eingebracht würde. Durch den Widerstand, den das Hohlorgan der Ausdehnung des Ballonkatheters entgegengesetzt, stellt sich jedoch eine geringere Größe des Ballonkatheters ein als die jeweils nominelle Ballongröße. Je größer der Unterschied ist, desto größer ist auch der Unterschied des tatsächlichen Balloninnendrucks zum nominell erwarteten Balloninnendruck, sodass der tatsächliche Balloninnendruck im ersten und zweiten Ausdehnungszustand gemäß der Zuordnungsvorschrift bestimmt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform entspricht die Ballongröße einer lateralen Ausdehnung, also einem lateralen Durchmesser oder Radius, des Ballonkatheters senkrecht zu der Längsachse des Ballonkatheters.
Insbesondere ist der Ballonkatheter in diesem Fall ein näherungsweise oder im Wesentlichen zylindrischer, insbesondere kreiszylindrischer, Ballonkatheter. Die Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand und die Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand wird insbesondere jeweils als entsprechende laterale Ausdehnung des Ballonkatheters bestimmt.
Auf diese Weise lässt sich eine besonders einfache Bestimmung der charakteristischen Ballongröße umsetzen.
Alternativ handelt es sich bei der Ballongröße jeweils um ein entsprechendes Volumen, insbesondere Innenvolumen, des Ballonkatheters. Die Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand und die Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand werden dementsprechend jeweils als entsprechende Volumina des Ballonkatheters bestimmt.
Auf diese Weise lässt sich eine genauere Abschätzung des Risikos der Ruptur erreichen, da auch Abweichungen von der angenommenen zylindrischen Form des Ballonkatheters berücksichtigt werden können beziehungsweise auch für komplexere Geometrien des Ballonkatheters oder sonstige Geometrien eine Abschätzung erfolgen kann.
In Ausführungsformen, in denen die Ballongröße das Volumen des Ballonkatheters ist, beinhaltet das wenigstens eine erste Bild beispielsweise zwei oder mehr erste Bilder, und das wenigstens eine zweite Bild beinhaltet zwei oder mehr zweite Bilder. Die erste Ballongröße wird basierend auf den zwei oder mehr ersten Bildern bestimmt, und die zweite Ballongröße wird basierend auf den zwei oder mehr zweiten Bildern bestimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das wenigstens eine erste Bild zwei oder mehr erste Bilder, wobei sich jeweilige Blickrichtungen, auch als Aufnahmerichtungen bezeichnet, der zwei oder mehr ersten Bilder jeweils voneinander unterscheiden.
Mit anderen Worten werden alle Bilder der zwei oder mehr ersten Bilden mit jeweils unterschiedlichen Blickrichtungen oder Aufnahmerichtungen erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das wenigstens eine zweite Bild zwei oder mehr zweite Bilder, wobei sich jeweilige Blickrichtungen der zwei oder mehr zweiten Bilder jeweils voneinander unterscheiden.
Mit anderen Worten werden alle Bilder der zwei oder mehr zweiten Bilden mit jeweils unterschiedlichen Blickrichtungen oder Aufnahmerichtungen erzeugt.
Die Blickrichtung kann beispielsweise eine Richtung senkrecht zu einer Röntgenprojektionsfläche sein, wenn es bei der Bildgebungsmodalität um eine röntgenbasierte Bildgebungsmodalität handelt, oder senkrecht zu einer MR-Aufnahmeebene, im Falle eines MR-Systems als Bildgebungsmodalität. Im Falle einer ultraschallbasierten Bildgebungsmodalität kann die Blickrichtung beispielsweise parallel zu einer Hauptausbreitungsrichtung der zur Untersuchung beziehungsweise Bildgebung verwendeten Ultraschallwellen sein.
Aus jedem ersten Bild der zwei oder mehr ersten Bilder kann eine entsprechende charakteristische Ausdehnung des Ballonkatheters im ersten Ausdehnungszustand bestimmt werden. Aus den charakteristischen Ausdehnungen kann dann das Volumen des Ballonkatheters im ersten Ausdehnungszustand bestimmt werden.
Die verschiedenen Blickrichtungen der zwei oder mehr ersten Bilder beinhalten beispielsweise eine Blickrichtung senkrecht zur Längsachse des Ballonkatheters sowie eine Blickrichtung parallel zur Längsachse des Ballonkatheters.
Aus jedem zweiten Bild der zwei oder mehr zweiten Bilder kann eine entsprechende charakteristische Ausdehnung des Ballonkatheters im zweiten Ausdehnungszustand bestimmt werden. Aus den charakteristischen Ausdehnungen kann dann das Volumen des Ballonkatheters im zweiten Ausdehnungszustand bestimmt werden.
Die verschiedenen Blickrichtungen der zwei oder mehr zweiten Bilder beinhalten beispielsweise die Blickrichtung senkrecht zur Längsachse des Ballonkatheters sowie die Blickrichtung parallel zur Längsachse des Ballonkatheters.
Das wenigstens eine erste Bild beziehungsweise das wenigstens eine zweite Bild kann also beispielsweise mittels biplanarer oder multiplanarer Röntgenbildgebung erzeugt werden.
Im Falle einer Computertomographievorrichtung als Bildgebungsmodalität kann eine dreidimensionale Rekonstruktion oder teilweise Rekonstruktion des Ballonkatheters aus den jeweils aufgenommenen Bildern erzeugt werden und das Volumen des Ballonkatheters kann jeweils basierend auf der Rekonstruktion oder teilweisen Rekonstruktion bestimmt werden.
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Datenverarbeitungsvorrichtung aufweisend wenigstens eine Recheneinheit angegeben. Die wenigstens eine Recheneinheit ist dazu ausgestaltet, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans bei einer Ballondilatation durchzuführen.
Unter einer Recheneinheit kann insbesondere ein Datenverarbeitungsgerät verstanden werden, das einen Verarbeitungsschaltkreis enthält. Die Recheneinheit kann also insbesondere Daten zur Durchführung von Rechenoperationen verarbeiten. Darunter fallen gegebenenfalls auch Operationen, um indizierte Zugriffe auf eine Datenstruktur, beispielsweise eine Umsetzungstabelle, LUT (englisch: „look-up table“), durchzuführen.
Die Recheneinheit kann insbesondere einen oder mehrere Computer, einen oder mehrere Mikrocontroller und/oder einen oder mehrere integrierte Schaltkreise enthalten, beispielsweise eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, ASIC (englisch: „application-specific integrated circuit“), eines oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays, FPGA, und/oder eines oder mehrere Einchipsysteme, SoC (englisch: „system on a chip“). Die Recheneinheit kann auch einen oder mehrere Prozessoren, beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere zentrale Prozessoreinheiten, CPU (englisch: „central processing unit“), eine oder mehrere Grafikprozessoreinheiten, GPU (englisch: „graphics processing unit“) und/oder einen oder mehrere Signalprozessoren, insbesondere einen oder mehrere Digitalsignalprozessoren, DSP, enthalten. Die Recheneinheit kann auch einen physischen oder einen virtuellen Verbund von Computern oder sonstigen der genannten Einheiten beinhalten.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen beinhaltet die Recheneinheit eine oder mehrere Hardware- und/oder Softwareschnittstellen und/oder eine oder mehrere Speichereinheiten.
Eine Speichereinheit kann als flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, DRAM (englisch: „dynamic random access memory“) oder statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, SRAM (englisch: „static random access memory“), oder als nicht-flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als Festwertspeicher, ROM (englisch: „read-only memory“), als programmierbarer Festwertspeicher, PROM (englisch: „programmable read-only memory“), als löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EPROM (englisch: „erasable programmable read-only memory“), als elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EEPROM (englisch: „electrically erasable programmable read-only memory“), als Flash-Speicher oder Flash-EEPROM, als ferroelektrischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, FRAM (englisch: „ferroelectric random access memory“), als magnetoresistiver Speicher mit wahlfreiem Zugriff, MRAM (englisch: „magnetoresistive random access memory“) oder als Phasenänderungsspeicher mit wahlfreiem Zugriff, PCRAM (englisch: „phase-change random access memory“), ausgestaltet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bildgebungssystem zur Überwachung einer Ballondilatation eines Hohlorgans angegeben. Das Bildgebungssystem weist eine Bildgebungsmodalität auf sowie eine erfindungsgemäße Datenverarbeitungsvorrichtung. Die Bildgebungsmodalität ist dazu eingerichtet, das wenigstens eine erste Bild zu erzeugen und das wenigstens eine zweite Bild zu erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bildgebungssystems beinhaltet das Bildgebungssystem den Ballonkatheter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Bildgebungsmodalität als röntgenbasierte Bildgebungsmodalität ausgestaltet, beispielsweise als röntgenbasiertes Angiographiesystem oder als Computertomographiesystem, oder die Bildgebungsmodalität ist als MR-Bildgebungsmodalität, zum Beispiel als magnetresonanzbasiertes Angiographiesystem, ausgestaltet oder als ultraschallbasiertes Bildgebungssystem.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bildgebungssystems folgen unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt. Insbesondere lassen sich einzelne Merkmale und entsprechende Erläuterungen sowie Vorteile bezüglich der verschiedenen Ausführungsformen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren analog auf entsprechende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bildgebungssystems übertragen. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Bildgebungssystem zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet oder programmiert. Insbesondere führt das erfindungsgemäße Bildgebungssystem das erfindungsgemäße Verfahren durch.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben. Wenn die Befehle durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung, beispielsweise eine erfindungsgemäße Datenverarbeitungsvorrichtung, insbesondere die wenigstens eine Recheneinheit, ausgeführt werden, veranlassen die Befehle die Datenverarbeitungsvorrichtung dazu, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans durchzuführen. Dabei beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte des Erzeugens des wenigstens einen ersten Bildes und des wenigstens einen zweiten Bildes mittels der Bildgebungsmodalität nicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein weiteres Computerprogramm mit weiteren Befehlen angegeben. Wenn die weiteren Befehle durch ein erfindungsgemäßes Bildgebungssystem ausgeführt werden, insbesondere durch die Datenverarbeitungsvorrichtung des Bildgebungssystems, veranlassen die weiteren Befehle das Bildgebungssystem dazu ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans durchzuführen. Dabei beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte des Erzeugens des wenigstens einen ersten Bildes und des wenigstens einen zweiten Bildes mittels der Bildgebungsmodalität.
Die Befehle und/oder die weiteren Befehle können beispielsweise als Programmcode vorliegen. Der Programmcode kann beispielsweise als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache, zum Beispiel C, und/oder als Programmskript, zum Beispiel Python, bereitgestellt sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, welches ein erfindungsgemäßes Computerprogramm und/oder ein erfindungsgemäßes weiteres Computerprogramm speichert.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm, das erfindungsgemäße weitere Computerprogramm und das erfindungsgemäße computerlesbare Speichermedium können jeweils als Computerprogrammprodukt mit den Befehlen und/oder den weiteren Befehlen verstanden werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen von der Erfindung umfasst sein. Es können insbesondere auch Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst sein, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es können darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren können gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Beschreibung gleicher oder funktionsgleicher Elemente wird gegebenenfalls nicht notwendigerweise bezüglich verschiedener Figuren wiederholt.
In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildgebungssystems zur Überwachung einer Ballondilatation eines Hohlorgans;
2 ein schematisches Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans bei einer Ballondilatation;
3 eine schematische Darstellung eines Ballonkatheters in zwei verschiedenen Ausdehnungszuständen; und
4 eine visuelle Darstellung eines Balloninnendrucks eines Ballonkatheters als Funktion eines Durchmessers des Ballonkatheters für eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildgebungssystems 1 zur Überwachung einer Ballondilatation eines Hohlorgans eines Patienten 6 dargestellt. Das Bildgebungssystem 1 weist eine Datenverarbeitungsvorrichtung 2 auf, welche wenigstens eine Recheneinheit 8 beinhaltet. Des Weiteren weist das Bildgebungssystem 1 eine Bildgebungsmodalität 7 auf.
Beispielsweise kann die Bildgebungsmodalität 7 als röntgenbasierte Bildgebungsmodalität zur Angiographie, insbesondere zur Ballon-Pulmonal-Angioplastie, BPA, ausgestaltet sein. Die Bildgebungsmodalität 7 weist dann beispielsweise eine Röntgenquelle 4 auf und einen Röntgendetektor 3, und der Patient 6 kann in einen Strahlengang der Röntgenquelle 4 zwischen der Röntgenquelle 4 und dem Röntgendetektor 3 platziert werden, um die Ballondilatation durch Röntgenbildgebung überwachen zu können.
Optional weist das Bildgebungssystem 1 ein Anzeigegerät 5 auf, auf dem die wenigstens eine Recheneinheit 8 eine Information zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur des Hohlorgans anzeigen kann.
Die Bildgebungsmodalität 7 ist dazu eingerichtet, wenigstens ein erstes Bild zu erzeugen, welches einen in dem Hohlorgan, bei dem es sich beispielsweise um ein Lungengefäß handeln kann, angeordneten Ballonkatheter 9 (siehe 3) in einem ersten Ausdehnungszustand Z1 abbildet. Die Bildgebungsmodalität 7 ist ferner dazu eingerichtet, wenigstens ein zweites Bild zu erzeugen, welches den in dem Hohlorgan angeordneten Ballonkatheter 9 in einem zweiten Ausdehnungszustand Z2 abbildet.
Die wenigstens eine Recheneinheit 8 ist dazu ausgestaltet, das wenigstens eine erste Bild und das wenigstens eine zweite Bild zu erhalten und basierend darauf ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur des Hohlorgans durchzuführen.
Ein schematisches Ablaufdiagramm eines solchen Verfahrens ist in 2 gezeigt. In Schritt 200 bestimmt die wenigstens eine Recheneinheit 8 basierend auf dem wenigstens einen ersten Bild die Ballongröße des Ballonkatheters 9 in dem ersten Ausdehnungszustand Z1, beispielsweise als ersten Durchmesser D1 des Ballonkatheters 9. In Schritt 220 bestimmt die wenigstens eine Recheneinheit 8 den Balloninnendruck des Ballonkatheters 9 in dem ersten Ausdehnungszustand Z1. Dazu kann die wenigstens eine Recheneinheit 8 beispielsweise ein Sensorsignal von einem im Inneren des Ballonkatheters 9 angeordneten Drucksensor (nicht dargestellt) erhalten und auswerten. Alternativ kann die wenigstens eine Recheneinheit 8 den Balloninnendruck abhängig von der Ballongröße des Ballonkatheters 9 im ersten Ausdehnungszustand Z1 anhand einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift abschätzen.
In Schritt 240 bestimmt die wenigstens eine Recheneinheit 8 basierend auf dem wenigstens einen zweiten Bild die Ballongröße des Ballonkatheters 9 in dem zweiten Ausdehnungszustand Z2, beispielsweise als zweiten Durchmesser D2 des Ballonkatheters 9. Dieser unterscheidet sich durch eine Durchmesserdifferenz d, d' von dem ersten Durchmesser D1. In Schritt 260 bestimmt die wenigstens eine Recheneinheit 8 den Balloninnendruck des Ballonkatheters 9 in dem zweiten Ausdehnungszustand Z1. Dazu kann die wenigstens eine Recheneinheit 8 beispielsweise das Sensorsignal auswerten. Alternativ kann die wenigstens eine Recheneinheit 8 den Balloninnendruck abhängig von der Ballongröße des Ballonkatheters 9 im zweiten Ausdehnungszustand Z2 anhand einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift abschätzen.
In Schritt S280 erzeugt die wenigstens eine Recheneinheit 8 eine Information zur Abschätzung des Risikos für die Ruptur des Hohlorgans basierend auf dem Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand Z1, dem Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand Z2, der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand Z1 und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand Z2.
Beispielsweise kann die wenigstens eine Recheneinheit 8 einen Compliance-Wert C wie folgt berechnen: $C = \frac{D 2 - D 1}{D 1} \frac{1}{P 2 - P 1},$
wobei P1 der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand Z1 ist und P2 der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand Z2.
Die wenigstens eine Recheneinheit 8 kann beispielsweise den Compliance-Wert C mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleichen und eine Warnmeldung erzeugen und an den Benutzer ausgeben, wenn der Compliance-Wert C kleiner ist als der Grenzwert.
Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Recheneinheit 8 eine visuelle Darstellung abhängig von den bestimmten Balloninnendrücken und den bestimmten Ballongrößen erzeugen und auf dem Anzeigegerät 5 anzeigen. Ein Beispiel ist schematisch in 4 gezeigt. 4 zeigt ein zweidimensionales Koordinatensystem, wobei auf der Abszisse die Ballongröße, insbesondere der Durchmesser des Ballons, aufgetragen ist und auf der Ordinate der Balloninnendruck. Wird der Durchmesser des Ballonkatheters 9 durch Zuführen von Fluid ins Innere des Ballonkatheters 9 vergrößert, so resultiert ein Druckverlauf 10. Wird der Durchmesser verringert, indem Fluid aus dem Inneren des Ballonkatheters 9 entfernt wird, so resultiert ein weiterer Druckverlauf 10'. Der schraffierte Bereich 11 entspricht einem physiologischen Bereich für ein Blutgefäß, beispielsweise von 80 mmHg bis 120 mmHg.
Bei Drücken oberhalb dieses physiologischen Bereichs 11 ist das Verhalten des Hohlorgans beispielsweise kollagendominiert, unterhalb des physiologischen Bereichs 11 ist es beispielsweise elastindominiert. Im kollagendominierten Bereich ist, wie sich aus den Druckverläufen 10, 10' ablesen lässt, die Steigung des Drucks als Funktion des Durchmessers höher als im Elastin-dominierten Bereich. Durch Anzeige des Druckverlaufs als Funktionen des Durchmessers kann der Benutzer also abschätzen, in welchem Bereich sich das Hohlorgan befindet und wie hoch das Risiko für die Ruptur ist. In manchen Ausführungsformen können auch eine Referenzkurve oder einer oder mehrere Schwellwerte in der visuellen Darstellung angezeigt werden, um eine bessere Anleitung und Risikoabschätzung zu ermöglichen.
Wie beschrieben, insbesondere unter Bezug auf die Figuren, ermöglicht es die Erfindung, das Risiko einer Ruptur eines Hohlorgans, beispielsweise eines Gefäßes, bei einer Ballondilatation, zum Beispiel bei einer BPA, abzuschätzen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Ballonkatheter, beispielsweise ein näherungsweise kreiszylinderförmiger Ballonkatheter, verwendet, für den vorab bestimmt wurde, insbesondere durch Kalibrierung, wie die Veränderung des Durchmessers des Ballonkatheter mit einer Veränderung des Innendrucks zusammenhängt, wenn beispielsweise eine bekannte Menge an Fluid ins Innere des Ballonkatheters eingebracht wird.
In manchen Ausführungsformen kann der Balloninnendruck während der Ballondilatation durch einen Drucksensor gemessen werden.
Der Ballonkatheter kann in manchen Ausführungsformen während einer Live-Bildgebung, beispielsweise einer Live-Fluoroskopie, erkannt und getrackt werden. Bekannte Verfahren zur Segmentierung können verwendet werden, um denjenigen Bildbereich zu identifizieren, der jeweils dem Ballonkatheter entspricht. Basierend darauf kann der Ballondurchmesser und damit der Durchmesser des Hohlorgans geschätzt werden. Wir eine biplanare Bildgebung eingesetzt, so kann die Genauigkeit der Abschätzung verbessert werden. Sodann kann beispielsweise ein Diagramm erstellt werden, das den Balloninnendruck als Funktion des Durchmessers zeigt. Basierend auf der Steigung der entsprechenden Kurve kann beispielsweise der Einfluss von Elastinfasern und der Beitrag von Kollagenfasern geschätzt und das Risiko für die Ruptur dementsprechend bewertet werden. Gegebenenfalls kann basierend auf der Kurve ein Schwellenwert für eine maximal mögliche Dilatation festgelegt werden, zum Beispiel in Form einer Gefäß-Compliance.
In manchen Ausführungsformen kann das Ballonvolumens in basierend auf der segmentierten Ballonfläche in den Bildern geschätzt werden. Das basierend auf dem Aufblasdruck erwartete Ballonvolumen kann mit dem tatsächlichen Ballonvolumen verglichen werden und basierend darauf, kann Volumen-Druck-Beziehung der Gefäßwände als Surrogat für das Risiko der Ruptur abgeschätzt werden.
In manchen Ausführungsformen kann ein kontinuierlicher Vergleich des erwarteten und des tatsächlichen Ballonvolumens oder Ballondurchmessers genutzt werden, um ein nichtphysiologisches Verhalten des Gefäßes zu erfassen.
Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.

Claims

Verfahren zur Abschätzung eines Risikos für eine Ruptur eines Hohlorgans bei einer Ballondilatation, wobei - wenigstens ein erstes Bild erhalten wird, welches einen in dem Hohlorgan angeordneten Ballonkatheter (9) in einem ersten Ausdehnungszustand (Z1) abbildet; - basierend auf dem wenigstens einen ersten Bild eine Ballongröße des Ballonkatheters (9) in dem ersten Ausdehnungszustand (Z1) bestimmt wird; - ein Balloninnendruck des Ballonkatheters (9) in dem ersten Ausdehnungszustand (Z1) bestimmt wird; - wenigstens ein zweites Bild erhalten wird, welches den in dem Hohlorgan angeordneten Ballonkatheter (9) in einem zweiten Ausdehnungszustand (Z2) abbildet; - basierend auf dem wenigstens einen zweiten Bild die Ballongröße in dem zweiten Ausdehnungszustand (Z2) bestimmt wird; - der Balloninnendruck in dem zweiten Ausdehnungszustand (Z2) bestimmt wird; - abhängig von dem Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand (Z1), dem Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand (Z2), der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) eine Information zur Abschätzung eines Risikos für die Ruptur des Hohlorgans erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine visuelle Darstellung erzeugt und auf einem Anzeigegerät (5) angezeigt wird, wobei in der visuellen Darstellung der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand (Z1) der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) zugeordnet ist und der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - eine Druckdifferenz zwischen dem Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand (Z1) und dem Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) berechnet wird; - eine Größendifferenz zwischen der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) berechnet wird; und - ein Risikowert für die Ruptur abhängig von einem Verhältnis der Druckdifferenz zur der Größendifferenz berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Risikowert mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Warnmeldung erzeugt und ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei von einem Drucksensor, der im Inneren des Ballonkatheters (9) angeordnet ist, ein Sensorsignal erhalten wird und der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand (Z1) und/oder der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) abhängig von dem Sensorsignal bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei - der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand (Z1) unter Verwendung einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift abhängig von der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) bestimmt wird; und/oder - der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) unter Verwendung der Zuordnungsvorschrift abhängig von der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei - eine im Inneren des Ballonkatheters (9) in dem ersten Ausdehnungszustand (Z1) vorliegende erste Fluidmenge bestimmt wird und gemäß der Zuordnungsvorschrift der ersten Fluidmenge und der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand (Z1) zugeordnet wird; und/oder - eine im Inneren des Ballonkatheters (9) in dem zweiten Ausdehnungszustand (Z2) vorliegende zweite Fluidmenge bestimmt wird und gemäß der Zuordnungsvorschrift der zweiten Fluidmenge und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei - abhängig von der ersten Fluidmenge eine erste nominelle Ballongröße des Ballonkatheters (9) bestimmt wird, eine erste weitere Größendifferenz zwischen der ersten nominellen Ballongröße und der Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) bestimmt wird und der Balloninnendruck im ersten Ausdehnungszustand (Z1) gemäß der Zuordnungsvorschrift abhängig von der ersten weiteren Größendifferenz bestimmt wird; und/oder - abhängig von der zweiten Fluidmenge eine zweite nominelle Ballongröße des Ballonkatheters (9) bestimmt wird, eine zweite weitere Größendifferenz zwischen der zweite nominellen Ballongröße und der Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) bestimmt wird und der Balloninnendruck im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) gemäß der Zuordnungsvorschrift abhängig von der zweiten weitere Größendifferenz bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) und die Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) jeweils als entsprechende laterale Ausdehnung senkrecht zu einer Längsachse des Ballonkatheters (9) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Ballongröße im ersten Ausdehnungszustand (Z1) und die Ballongröße im zweiten Ausdehnungszustand (Z2) jeweils als entsprechendes Volumen des Ballonkatheters (9) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das wenigstens eine erste Bild zwei oder mehr erste Bilder beinhaltet, wobei sich jeweilige Blickrichtungen der zwei oder mehr ersten Bilder voneinander unterscheiden; und/oder - das wenigstens eine zweite Bild zwei oder mehr zweite Bilder beinhaltet, wobei sich jeweilige Blickrichtungen der zwei oder mehr zweiten Bilder voneinander unterscheiden.
Datenverarbeitungsvorrichtung (2) aufweisend wenigstens eine Recheneinheit (8), die dazu ausgestaltet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Bildgebungssystem (1) zur Überwachung einer Ballondilatation eines Hohlorgans, das Bildgebungssystem (1) aufweisend eine Bildgebungsmodalität (7) und eine Datenverarbeitungsvorrichtung (2) gemäß Anspruch 12, wobei die Bildgebungsmodalität (7) dazu eingerichtet ist, das wenigstens eine erste Bild zu erzeugen und das wenigstens eine zweite Bild zu erzeugen.
Bildgebungssystem (1) nach Anspruch 13, wobei die Bildgebungsmodalität (7) als röntgenbasiertes Angiographiesystem ausgestaltet ist oder als Computertomographiesystem ausgestaltet ist oder als magnetresonanzbasiertes Angiographiesystem ausgestaltet ist oder als ultraschallbasiertes Bildgebungssystem (1) ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt mit Befehlen, welche bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung (2) die Datenverarbeitungsvorrichtung (2) dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.