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Verwendung von realen 3-D- bzw. 4-D-Modellen anhand von 3-D-Rotationsangiographieaufnahmen zur Planung von Device-Implantaten

IP.com Disclosure Number: IPCOM000202337D
Original Publication Date: 2010-Dec-14
Included in the Prior Art Database: 2010-Dec-14
Document File: 2 page(s) / 76K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei chirurgischen Eingriffen oder minimalinvasiven Therapien in Körperregionen, deren Strukturen durch Bildverarbeitung (Segmentierung) klar abgrenzbar sind wie beispielsweise Kammern und Gefäße des Herzens bei angeborenen Herzfehlern, ist oftmals sowohl die Therapieplanung schwierig, als auch die Komplikation bzw. Erfolgsaussicht der Therapie aufgrund Änderungen der Druckverhältnisse oder des Blutstroms schwer abschätzbar. Derzeit kann dieser Problematik insofern begegnet werden, indem ein virtuelles 3-D-Modells der zu therapierenden Gefäße bzw. Kammern des Herzens durch Segmentierung von hochaufgelösten 3-D-Bilddaten erzeugt wird. Zur Akquisition dieser 3-D-Bilddaten (3-D: dreidimensional) bietet sich die 3-D-Rotationsangiographie im Interventionslabor an, weil hiermit die therapierenden Gefäße bzw. Kammern des Herzens durch direkte Kontrastmittelinjektion mit Hilfe eines Katheters angereichert und somit besonders exakt dargestellt werden können. Diese hochaufgelöste und stark kontrastierte 3-D-Darstellung der kardiologischen Morphologie erleichtert die Segmentierung der relevanten kardiologischen Gefäße und Kammern und somit die Generierung des realen 3-D-Modells. Ferner kann eine Blutflussanalyse einschließlich der Simulation des Blutflusses in virtuell simulierten 3-D-Modellen genutzt werden.

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Verwendung von realen 3-D- bzw. 4-D-Modellen anhand von 3-D- Rotationsangiographieaufnahmen zur Planung von Device-Implantaten

Idee: Norbert Rahn, DE-Forchheim

Bei chirurgischen Eingriffen oder minimalinvasiven Therapien in Körperregionen, deren Strukturen durch Bildverarbeitung (Segmentierung) klar abgrenzbar sind wie beispielsweise Kammern und Gefäße des Herzens bei angeborenen Herzfehlern, ist oftmals sowohl die Therapieplanung schwierig, als auch die Komplikation bzw. Erfolgsaussicht der Therapie aufgrund Änderungen der Druckverhältnisse oder des Blutstroms schwer abschätzbar.

Derzeit kann dieser Problematik insofern begegnet werden, indem ein virtuelles 3-D-Modells der zu therapierenden Gefäße bzw. Kammern des Herzens durch Segmentierung von hochaufgelösten 3-D- Bilddaten erzeugt wird. Zur Akquisition dieser 3-D-Bilddaten (3-D: dreidimensional) bietet sich die 3-D- Rotationsangiographie im Interventionslabor an, weil hiermit die therapierenden Gefäße bzw. Kammern des Herzens durch direkte Kontrastmittelinjektion mit Hilfe eines Katheters angereichert und somit besonders exakt dargestellt werden können. Diese hochaufgelöste und stark kontrastierte 3-D- Darstellung der kardiologischen Morphologie erleichtert die Segmentierung der relevanten kardiologischen Gefäße und Kammern und somit die Generierung des realen 3-D-Modells. Ferner kann eine Blutflussanalyse einschließlich der Simulation des Blutflusses in virtuell simulierten 3-D- Modellen genutzt werden.

Nachdem eine exakte 3-D-Visualisierung der zu therapierenden Gefäße bzw. Kammern des Herzens existiert, ist es möglich, mit speziellen 3-D-Druckern hochaufgelöste 3-D-Modelle dieser Morphologie zu erstellen bzw. 3-D-Modelle der Morphologie von Teilen des Herzens hinsichtlich der angeborenen Herzfehler anzufertigen.

Es wird nun vorgeschlagen, anhand echter 3-D- oder sogar 4-D-Modelle (4-D: vierdimensional) der kardiologischen Morphologie vor dem Eingriff die Therapie so gut wie möglich zu planen und die Folgen des Eingriffs möglichst präzise abzuschätzen, um so eine möglichst effektive Planung und Durchführung der Intervention oder Operation durchführen zu können. Voraussetzung dafür ist ein echtes 3-D-Modell der zu untersuchenden bzw. zu therapierenden Morphologie des Herzens. Optional können zur Generierung des virtuellen 3-D-Modells (Segmentierung) auch 3-D-Bilddaten anderer Modalitäten wie CT (Computertomographie), MRT (Magnetresonanztomographie, PET (Positronen- Emissions-Tomographie) und/oder SPECT (Single-Photon-Emissions-Computer-Tomographie) fusioniert werden, um zusätzliche Information wie beispielsweise Tumore, Speiseröhre usw. im realen Modell zur Verfügung zu haben.

Das 3-D-Modell wird verwendet, um Devices (Stents, Verschluss-Devices) zu platzieren und wird somit als echter Simulator für die anschließende reale Int...