|
Herz-Kreislauferkrankungen sind weltweit noch immer die Todesursache Nr. 1. Deshalb bemühen sich Wissenschaft und Industrie in enger Zusammenarbeit mit den Ärzten, immer bessere Diagnostik- und Therapieverfahren für das Katheterlabor zu entwickeln. Insbesondere die rasche Entwicklung von interventionellen Materialien wie Katheter und Stents hat die medizinisch-therapeutischen Möglichkeiten ohne chirurgischen Eingriff deutlich verbessert. So hat sich die Zahl der durchgeführten PTCA’s in der Zeit von 1999 bis 2006 von 166.132 auf 291.050 fast verdoppelt und die Anzahl der dabei implantierten Stents ist sogar um den Faktor 2,5 von 103.537 auf 249.486 gestiegen.1 Gerade der sprunghafte Anstieg der Interventionen stellt eine neue Herausforderung an die Angiographiesysteme dar. Die verwendeten Materialien werden immer kleiner, flexibler und letztlich schwieriger erkennbar (Bildqualität). Die Prozeduren werden immer länger und komplexer (Dosis). Seit Werner Forßmann 1930 die erste Kontrastmittel-Darstellung des Herzens gelang, gewinnt eine ewige Herausforderung in der Angiographie immer mehr an Bedeutung: Bessere Sichtbarkeit mit geringerer Dosis. Dabei hat das Belichtungssystem als Steuereinheit für die Einstellung der Röntgen relevanten Parameter zentralen Einfluss sowohl auf die Bildqualität als auch auf die applizierte Röntgendosis. Die Kernfrage lautet also: Kann man ein System so optimieren, dass es selbständig und unabhängig vom Anwender für jede klinische Situation die jeweils bestmögliche Bildqualität bei der geringst möglichen Dosis erzielt? Wie und wonach soll ein System aber optimieren? Jede Aufnahme - abhängig von der gewählten Projektion, der Vergrößerungsstufe, dem Empfängerabstand zum Patienten, der Tischhöhe usw. - stellt eine ganz spezifische Situation dar. Beispielsweise schafft der sogenannte Spider View, auch als Trauerweidenprojektion bekannt, eine 1,5-fache Erhöhung der relativen, anatomischen Dichte verglichen mit der PA-Projektion, so dass selbst ein normaler Patient in dieser Situation zum dicken Patienten wird. Ein Patient verändert also bei jeder Projektion seine relativen Dichteeigenschaften und damit die Voraussetzungen für Bildqualität und Dosisbedarf. Die manuelle Anwahl einer Dosisstufe dünn, normal, dick oder niedrig, normal, hoch, die einer jeweils festen Empfängereingangsdosis entspricht, und eine dazu fest zugeordnete Kupferfilterung kann demnach a priori auf sich ständig ändernde Bedingungen nicht optimal reagieren. Selbst ein ständiges, projektionsabhängiges Ändern der Dosisstufe durch den Anwender, was praktisch nicht durchführbar ist, würde das Problem nicht hinreichend lösen. Das ideale Belichtungssystem müsste also für jede mögliche Situation, noch bevor sie eintritt, wissen, was zu tun ist, wenn sie eintritt. Genau diesen Ansatz haben wir bei der Entwicklung und Implementierung des Innova Belichtungssystems verfolgt. In Zeiten von Flugzeitsimulatoren und Klimaentwicklungssimulationen ist es dank leistungsfähiger Rechentechnik auch möglich, die angiographische Röntgenwelt virtuell abzubilden. |
Innova-Technologie ermöglicht Dosiseinsparungen zwischen 20 und 40%
In diese Simulation einbezogen sind neben dem angiographischen Röntgenspektrum auch ein exaktes mathematisches Abbild des zur Verfügung stehenden C-Bogensystems mit all seinen Eigenschaften (Systemgeometrie, Detektoraufbau, Röhreneigenschaften, Kupferfilter, Generatoreigenschaften klinische Vorgaben, Vergrößerungsstufen, Applikationsmodi, gesetzliche Abnahmerichtlinien u.v.m.). Zur Modellierung verschiedener Patientendicken wird der Parameter effektive Patientendicke als Plexiglasäquivalent eingeführt, da Plexiglas die gleichen durchschnittlichen Schwächungseigenschaften wie die menschliche Anatomie aufweist. Ebenso simuliert wird die entstehende Streustrahlung. In einem mehrstufigen Prozess kann die Simulation im Prinzip für jedes beliebig vorgebbare röntgenrelevante Optimierungskriterium durchgeführt werden. In unserem Fall werden das Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR - definiert bspw. die Sichtbarkeit eines Führungsdrahtes bei einer gegebenen Patientendicke) als Bildqualitätsparameter sowie die Patienteneingangsdosis in verschiedenen Simulationsläufen wechselweise als primäres und sekundäres Optimierungskriterium vorgegeben. Ziel ist es, einen Parametersatz (Trajektoren), bestehend aus den Parametern kVp, mA, ms, Detektoreingangsdosis, Fokusgröße, Spektralfilterstärke zu erhalten, die diese Optimierungskriterien erfüllen. Diese Optimierung erfolgt für jede effektive Patientendicke im Bereich zwischen 1 und 60cm Plexiglas. Auf diese Weise wird eine Datenbank generiert, die für jeden cm effektive Patientendicke einen spezifischen, optimalen Parametersatz mit den oben beschriebenen Parametern enthält - für alle von außen (Anwender) vorgebbaren allgemeinen Bedingungen wie Vergrößerungsstufe, Untersuchungstechnik (DSA, Cardiac, 3D, Durchleuchtung) oder Bildrate. Diese Datenbank wird während der Installation in das Röntgensystem implementiert, d.h. das System ist sozusagen schon vor der ersten Untersuchung auf alle eintretbaren Situationen optimal im Rahmen seiner inhärenten Leistungseigenschaften vorbereitet. Alles, was noch fehlt, ist die Echtzeitermittlung der effektiven Patientendicke während der Untersuchung, um aus der Datenbank den jeweilig optimalen Parametersatz wählen und einzustellen zu können. Die effektive Patientendicke wird initial während der ersten Röntgenpulse mittels neuronaler Netzwerkalgorithmen aus den bekannten Daten der an der Röhre erzeugten Dosis, der eingesetzten Filterung, Abstandverhältnisse wie FOA, FFA und der am Detektor ankommenden Energie ermittelt. Damit werden dann die zu diesem Wert korrespondierenden Röntgenaufnahmeparameter aus der Datenbank vom System eingestellt. Dieser Algorithmus arbeitet permanent im Hintergrund und adaptiert die Röntgenparameter sofort bei einer detektierten Änderung der effektiven Patientendicke von >= 1cm auch während einer Aufnahme bzw. DL-Szene, die sich beispielsweise durch Rotation oder Tischhöhenverstellung ergeben kann. Nationale und internationale Studien2 haben bewiesen, dass mit dieser Innova-Technologie abhängig von den verschiedenen Patientendicken Dosiseinsparungen zwischen 20 und 40% möglich sind. |
Quellen
1 - Ernst Bruckenberger - Herzbericht - Ausgaben 1999 bis 2006 2 - Improved Image Quality with a Novel Integrated Digital Detector for Angiography - M.Lins, G.Herrman, D.Krüger, V.Plate, R.Simon (Kiel - Germany) - European Heart Journal 2001: 22-571 |
|
|