DE102012215035A1

DE102012215035A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Simulation einer koronaren virtuellen oder tatsächlichen Stentbeanspruchung

Info

Publication number: DE102012215035A1
Application number: DE201210215035
Authority: DE
Inventors: Jing Feng Han; Günter Lauritsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren (1) zur Simulation einer Beanspruchung (50) eines koronaren Stents (40, 40’), umfassend folgende Verfahrensschritte:
S1) Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes (30) mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie (31, 31’);
S2) Bestimmung der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’);
S3) Simulation einer Stentbeanspruchung (50) in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’);
S4) Darstellung (19) des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’), überlagert mit einer Visualisierung (32, 33, 34) der durch die Herztätigkeit bedingten Stentbeanspruchung (50).
Weiter wird eine entsprechende Vorrichtung zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents angegeben.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents.
Unter einem Stent, zu Deutsch etwa Gefäßstütze, versteht man im Allgemeinen ein medizinisches Implantat, das in ein Hohlorgan eines menschlichen oder tierischen Patienten eingebracht werden kann, um einen dortigen Defekt zu beheben. Zum Beispiel kann ein Verschluss oder eine Verengung durch ein Drahtgeflecht, das das Gefäß von innen schienen und offen halten soll, beseitigt werden. Die Grundform eines Stents umfasst meist ein kleines Gittergerüst in Röhrchenform aus Metall oder Kunststofffasern. Stents können in der Krebsbehandlung dazu dienen, durch bösartige Tumoren verursachte Verengungen von Atemwegen, wie zum Beispiel der Luftröhre, von Gallenwegen oder von der Speiseröhre, nach einer Aufdehnung offenzuhalten. Eine weitere Verwendung, die auch ein bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung betrifft, besteht darin, Stents in Blutgefäße, speziell den Herzkranzgefäßen, zu implantieren, um nach deren Aufdehnung, PTCA, Perkutane transluminale koronare Angioplastie, einen erneuten Verschluss zu verhindern. Eine solche Behandlung wird als Stentangioplastie bezeichnet.
Nach dem Einsetzen eines Stents in eine koronare Arterie, seltener in eine Vene, ist der Stent einer hohen Beanspruchung, im Wesentlichen einer mechanischen Beanspruchung, ausgesetzt. Die koronaren Arterien bewegen sich mit dem kardiologischen Zyklus etwa 100.000 Mal pro Tag. Diese Kontraktionen bewirken mechanische Kräfte innerhalb der koronaren Arterien, denen auch die implantierten Stents ausgesetzt sind.
Die Folge können zum Beispiel durch Materialermüdungserscheinungen Verformungen, Risse oder Brüche des Stents sein, die Komplikationen, wie Stent Restenosen, Stent Thrombosen, Akutes Koronarsyndrom (ACS; Acute coronary syndrome), koronare Aneurysmen, oder gar Plötzlicher Herztod (SCD; Sudden Cardiac Death) bewirken können.
Der Bruch oder das Reißen eines Stents wird auch als Stent-Fraktur oder engl. Stent Fracture bezeichnet. In der Veröffentlichung „Coronary Stent Fracture: A Review of the Literatur" von Ravi N. Nair und Kenneth Quadros, Cardiac Cath Lab Director, Feb 1, 2011, wird von einer Studie berichtet, nach der im Schnitt bei etwa 4% der Stentangioplastie-Patienten eine Stent-Fraktur auftritt.
Die Veröffentlichung von Nair und Quadros listet qualitative Prädispositionen auf, die eine Stent-Fraktur begünstigen, wie etwa ein enger Radius einer koronaren Arterie. Um das Risiko einer Komplikation nach einer Stentangioplastie zu verringern, wird in der klinischen Praxis ein Kardiologe bei der Planung und während einer Implantation eines Stents diese Kriterien berücksichtigen, indem er beispielsweise eine zweidimensionale Fluoroskopie der koronaren Arterie studiert und zum Beispiel bei einer Implantationsstelle mit engem Radius einen Stent mit besonders stabilen Seitenwänden wählt. Dies setzt jedoch eine große Erfahrung seitens des medizinischen Personals voraus und ist fehlerträchtig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine virtuelle oder eine tatsächliche Beanspruchung eines koronaren Stents bestimmt werden kann. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der ein Verfahren zur Simulation einer virtuellen oder einer tatsächlichen Beanspruchung eines koronaren Stents durchgeführt werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Patentanspruchs und einer Vorrichtung zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Patentanspruchs.
Ein Grundgedanke der Erfindung ist ein Verfahren zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents, das folgende Verfahrensschritte umfasst:

S1) Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie;
S2) Bestimmung einer durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie;
S3) Simulation einer Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie;
S4) Darstellung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie, überlagert mit einer Visualisierung der Stentbeanspruchung.

Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, eine zu erwartende Beanspruchung eines zu implantierenden oder tatsächlich implantierten koronaren Stents zu bestimmen und das Ergebnis in einer für einen Benutzer, zum Beispiel einen Kardiologen, anschaulichen Weise zu visualisieren.
Im ersten Verfahrensschritt wird ein 3D-Bilddatensatz, der wenigstens ein Zielsegment einer Koronararterie umfasst, entgegengenommen. Die Akquisition eines 3D-Bilddatensatzes, also eines räumlichen Bildes oder 3D-Bildes, kann mit Hilfe eines bildgebenden Verfahrens, beispielsweise einer Computertomografie, CT, einer Magnetresonanztomografie, MRT, oder einer Röntgenangiographie erfolgen. Der 3D-Bilddatensatz umfasst zumindest einen Teil einer koronaren Arterie, nämlich den als Zielsegment bezeichneten Teil, in dem die Implantation eines koronaren Stents geplant ist oder in dem ein koronarer Stent bereits implantiert worden ist.
Im zweiten Verfahrensschritt wird eine Bewegung des Zielsegments der Koronararterie, die durch die Herztätigkeit hervorgerufen wird, bestimmt, d.h. insbesondere simuliert oder berechnet. Die zyklische Pumpaktivität des Herzens bewirkt zyklische Blutdruckschwankungen in den Koronararterien, die sich auch in Bewegungen oder allgemein Auslenkungen der elastischen Gefäße der Arterien auswirken. Die Bestimmung dieser Bewegungen kann beispielsweise unter Zuhilfenahme eines aus der Europäischen Patentschrift EP 2 242 023 B1 , „Verfahren zur bewegungskompensierten Rekonstruktion eines dreidimensionalen endgültigen Bilddatensatzes“ bekannten Verfahrens gewonnen werden.
Ein aus der EP 2 242 023 B1 bekanntes Verfahren ist ein Verfahren zur bewegungskompensierten Rekonstruktion eines dreidimensionalen endgültigen Rekonstruktionsdatensatzes eines während eines Aufnahmezeitraums bewegten Aufnahmevolumens aus zweidimensionalen Projektionsbildern unter Verwendung eines dynamischen, insbesondere analytischen Rekonstruktionsalgorithmus, wobei zur Ermittlung der insbesondere ortsabhängigen, insbesondere nichtperiodischen Bewegung während der Aufnahmezeit

– ein, eine mögliche Bewegung in wenigstens einem Bewegungsmodell, in dem die Zeitabhängigkeit durch die Aufnahmezeit beschrieben wird, beschreibender Anfangsparametersatz als aktueller Parametersatz angesetzt wird,
– im Rahmen eines Optimierungsverfahrens bezüglich des Parametersatzes ein aktueller Rekonstruktionsdatensatz mittels des dynamischen Rekonstruktionsalgorithmus unter Berücksichtigung der durch den aktuellen Parametersatz beschriebenen möglichen Bewegung ermittelt und anhand einer ein Bewertungsmaß umfassenden Zielfunktion bewertet wird,
– bei Erfüllung eines Konvergenzkriteriums für die Zielfunktion das Optimierungsverfahren beendet und der aktuelle Rekonstruktionsdatensatz als endgültiger Rekonstruktionsdatensatz verwendet wird.

Weitere Verfahren eine Bewegung des Zielsegments der Koronararterie, die durch die Herztätigkeit hervorgerufen wird, zu bestimmen, finden sich auch in dem Aufsatz von Rohkohl et al, „Interventional 4D motion estimation and reconstruction of cardiac vasculature without motion periodicity assumption", Medical Image Analysis 14 (2010) 687–694. Beispiele für die Bestimmung von Bewegungsfeldern sind zum Beispiel in der Offenlegungsschrift DE 10 2010 022 791 A1 , „3-D-Röntgenbildgebung von Koronargefäßen mit EKG-Gating und Bewegungskorrektur“ oder in der Veröffentlichung von Rohkohl et al, „ECG-Gated Interventional Cardiac Reconstruction for Non-periodic Motion", Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention – MICCAI 2010, Beijing, China, September 2010, Lecture Notes in Computer Science 6361, Springer, 2010, 151–158, beschrieben.
Im dritten Verfahrensschritt wird aus der im zweiten Verfahrensschritt bestimmten Bewegung der Koronararterie eine, insbesondere mechanische, Beanspruchung, Strapazierung oder Belastung des zu implantierenden oder tatsächlich implantierten koronaren Stents simuliert bzw. bestimmt. Unter Beanspruchung kann auch ein Beanspruchungsmaß verstanden werden, d.h. eine Wertzahl, die die bestimmte Beanspruchung repräsentiert. In einem einfachen Fall wird ein linearer Zusammenhang zwischen Bewegung und Beanspruchung zugrunde gelegt, d.h. eine große Bewegung wird einer großen Beanspruchung zugewiesen. Somit ist es bereits in diesem einfachen Fall möglich, potentielle Implantationsstellen zu bewerten. Ist ein Stent noch nicht implantiert, kann ein Stent mit vorgebbaren Parametern, wie Stenttyp, Stentmaterial, Stentlänge und/oder Stentdurchmesser, an einer vorgebbaren Position innerhalb des Zielsegments der Koronararterie virtuell positioniert werden und unter Berücksichtigung der vorgegebenen Parameter und der bestimmten Bewegung der Koronararterie eine Beanspruchung bestimmt werden. In einem Ausführungsfall wird der virtuell implantierte Stent der im zweiten Verfahrensschritt bestimmten Bewegung unterworfen. Alternativ gehen die geänderten mechanischen Eigenschaften, bedingt durch die Kombination aus mechanischen Eigenschaften des Stents und der Arterie, in die Bestimmung der Bewegung ein, so dass im Allgemeinen die Bewegungen kleiner ausfallen. Ist ein Stent bereits implantiert, kann unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften des Stents und der Bewegung der Arterie die Belastung des Stents bestimmt werden.
Im vierten Schritt wird die Stentbeanspruchung, zum Beispiel auf einem Computermonitor, visualisiert, d.h. optisch dargestellt, wobei sie vorzugsweise einer Darstellung des Zielsegments der Koronararterie überlagert wird. Das Ergebnis kann so beispielsweise eine Projektion oder ein Schnitt der Koronararterie aus dem 3D-Bilddatensatz mit überlagerter Visualisierung der Stentbeanspruchung sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der 3D-Bilddatensatz mit wenigstens einem Zielsegment der Koronararterie durch eine Rotationsangiografie gewonnen.
Zur Durchführung einer derartigen Rotationsangiografie zur Erzeugung eines 3D-Bilddatensatzes oder einer 3D-Bildaufnahmen des Zielsegments der Koronararterie, können Röntgensysteme eingesetzt werden, deren typische wesentliche Merkmale beispielsweise mindestens ein C-Bogen, der robotergesteuert sein kann und an dem eine Röntgenröhre, auch Röntgenstrahlungsquelle genannt, und ein Röntgenbilddetektor angebracht sind, ein Patientenlagerungstisch, ein Hochspannungsgenerator zur Erzeugung der Röhrenspannung, eine Systemsteuerungseinheit und ein Bildgebungssystem inklusive mindestens eines Monitors sein können. In der 5 ist unter anderem auch eine Bildgebungsvorrichtung 20 zur Akquisition eines 3D-Bilddatensatzes eines Zielsegments einer Koronararterie als Beispiel dargestellt. Sie weist beispielsweise einen C-Bogen 22 auf, der an einem Ständer in Form eines sechsachsigen Industrie- oder Knickarmroboters angeordnet ist. An den Enden des C-Bogens 22 sind eine Röntgenstrahlungsquelle 23, beispielsweise ein Röntgenstrahler mit Röntgenröhre und Kollimator, und ein Röntgenbilddetektor 24 als Bildaufnahmeeinheit angebracht. Ein Vorteil bei der Verwendung von C-Bogen-Systemen gegenüber beispielsweise Computertomographie oder Magnetresonanztomografie liegt darin, dass gegebenenfalls 2D-Aufnahmen intrinsisch registriert sind. Ansonsten ist dies bei allen Modalitäten zu tun. Mittels des beispielsweise aus der US 7,500,784 B2 bekannten Knickarmroboters 20, welcher bevorzugt sechs Drehachsen und damit sechs Freiheitsgrade aufweist, kann der C-Bogen 22 nahezu beliebig räumlich verstellt werden, zum Beispiel indem er um ein Drehzentrum zwischen dem Röntgenstrahler 23 und dem Röntgenbilddetektor 24 gedreht wird. Der bekannte Knickarmroboter 20 weist ein Grundgestell auf, welches beispielsweise auf einem Boden fest montiert ist. Daran ist drehbar um eine erste Drehachse ein Karussell befestigt. Am Karussell ist schwenkbar um eine zweite Drehachse eine Roboterschwinge angebracht, an der drehbar um eine dritte Drehachse ein Roboterarm befestigt ist. Am Ende des Roboterarms ist drehbar um eine vierte Drehachse eine Roboterhand angebracht. Die Roboterhand weist ein Befestigungselement für den C-Bogen 22 auf, welches um eine fünfte Drehachse schwenkbar und um eine senkrecht dazu verlaufende sechste Rotationsachse rotierbar ist.
Die Realisierung der Röntgendiagnostikeinrichtung zur Durchführung einer Rotationsangiografie ist nicht auf den Industrieroboter angewiesen. Es können auch andere übliche C-Bogen-Röntgengeräte Verwendung finden.
Der Röntgenbilddetektor 24 kann ein rechteckiger oder quadratischer, flacher Halbleiterdetektor sein, der vorzugsweise aus amorphem Silizium (a-Si) erstellt ist. Es können aber auch integrierende oder zählende CMOS-Detektoren Anwendung finden.
Im Strahlengang des Röntgenstrahlers 23 befindet sich auf einem Patientenlagerungsmittel 25, hier ein Patientenlagerungstisch, zur Aufnahme beispielsweise der 3D-Bildaufnahmen des Zielsegments der Koronararterie ein zu untersuchendes Untersuchungsobjekt 26, zum Beispiel ein menschlicher Patient. An der Röntgendiagnostikeinrichtung ist eine Systemsteuerungseinheit 11 mit einem Darstellungsmittel 12 angeschlossen, das die Bildsignale des Röntgenbilddetektors 24 empfängt und verarbeitet. Die Röntgenvorrichtung kann beispielsweise durch ein Eingabemittel 13, hier eine Computertastatur bedient werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass in Verfahrensschritt S4, der Darstellung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie, überlagert mit einer Visualisierung der Stentbeanspruchung, die Visualisierung durch eine farbliche Kodierung erfolgt.
Denkbar ist beispielsweise, dass Bereiche mit einer hohen Stentbeanspruchung mit einer „warmen“ Farbe, d.h. einer eher rötlichen Farbe, und Bereiche mit niedriger Stentbeanspruchung mit einer „kalten“, d.h. einer eher bläulichen Farbe, dargestellt werden. Dies stellt eine intuitive Darstellungsform dar, so dass ein Benutzer, z.B. ein Kardiologe, schnell erfassen kann, welche Bereiche als kritisch anzusehen sind. Eine andere Möglichkeit ist, Bereiche mit einer hohen Stentbeanspruchung heller darzustellen als Gebiete mit geringerer bestimmter Stentbeanspruchung. Weiter ist denkbar, einen Grenzwert vorzugeben, ab dem eine Stentbeanspruchung als kritisch anzusehen ist und Bereiche, die eine Stentbeanspruchung größer oder gleich diesem Grenzwert aufweisen, farblich zu visualisieren. Ein solcher Grenzwert kann beispielsweise durch Versuchsreihen bestimmt werden, bei denen überprüft wird, ob eine spezifische Stentbeanspruchung zu einer Stent-Fraktur führt.
Vorzugsweise gehen in die Simulation der Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie wenigstens eine Bewegungsart aus der Gruppe von Kompression, Torsion, Knickbewegung und Scherung ein.
Die genannten Arten von Bewegungen können zu einer Stentbeanspruchung beitragen und infolge dessen zu einer Stent-Fraktur führen und sollten deshalb bei der Simulation bzw. bei der Bestimmung der Stentbeanspruchung Berücksichtigung finden. Unter Kompression wird beispielsweise eine Stauchung oder Dehnung verstanden. Eine Torsion liegt bei einer Drehbeanspruchung oder Verdrehung vor. Eine Knickbildung beschreibt eine Krümmung mit kleinem Radius. Eine Scherung tritt vorzugsweise bei einer Schubbeanspruchung auf.
Mit besonderem Vorteil werden zwischen Verfahrensschritt S1 und Verfahrensschritt S4 zusätzlich folgende Teilverfahrensschritte ausgeführt:

S11) Bestimmung der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie;
S12) Simulation einer Stentbeanspruchung in wenigstens einem Zielsegment der Koronararterie in Abhängigkeit der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie;

In diesem Zusammenhang soll unter Morphologie die Struktur oder die Form der betrachteten Koronararterie im Zielsegment verstanden werden. Im Gegensatz zu der zuvor betrachteten Bewegung der Koronararterie im Zielsegment betrifft die Morphologie einen, in Bezug zur Herzfrequenz, statischen Zustand. Da die Morphologie der Koronararterie Einfluss auf die Stentbeanspruchung haben kann, wird sie im ersten Teilverfahrensschritt S11 bestimmt, d.h. die geometrische Struktur wird analysiert, und im Teilverfahrensschritt S12 wird der Beitrag der bestimmten Morphologie zur Stentbeanspruchung bestimmt oder simuliert. Der Beitrag geht zusammen mit der durch die Bewegung der Koronararterie bestimmten Stentbeanspruchung in die Gesamt-Stentbeanspruchung ein.
Vorzugsweise gehen in die Bestimmung der Beanspruchung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie in Abhängigkeit der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie wenigstens eine Morphologieart aus der Gruppe von Tortuosität, Radius, Radiusänderung, Durchmesser, Durchmesseränderung und ein Maß an Verzweigung ein.
Die genannten Arten von Morphologie können zu einer Stentbeanspruchung beitragen und infolge dessen zu einer Stent-Fraktur führen und sollten deshalb bei der Simulation bzw. bei der Bestimmung der Stentbeanspruchung Berücksichtigung finden. Die Tortuosität, oder Schlängelung, kennzeichnet den Grad der Gewundenheit der Koronararterie. Die Radiusänderung bzw. die Durchmesseränderung bezieht sich auf eine statische Querschnittsänderung. Das Maß an Verzweigung gibt an, inwieweit sich die Koronararterie im Zielsegments verzweigt, also sich beispielsweise von einem Hauptgefäß in zwei oder mehrere, kleinere Nebengefäße, teilt. Ein großes Maß an Verzweigungen führt im Allgemeinen zu einer höheren Stentbeanspruchung, wobei ein Stent in der Regel nicht in eine Verzweigung gesetzt werden sollte. In diesem Zusammenhang kann eine Technik bedeutsam sein, die in der klinischen Praxis als Technik der „kissing stents“ bekannt ist. Dabei wird ein Stent entgegen obiger Empfehlung in eine Verzweigung gelegt. Damit wird ein Abzweig des Gefäßes durch den Stent verdeckt. Ein zweiter Stent wird in das verdeckte Gefäß gelegt, so dass einige Drahtgitterstellen des ersten Stents vom zweiten Stent bzw. von einem verwendeten Ballonkatheter, aufgebogen werden, engl. „kissing“. Eine elastische Bewegung der Verzweigung kann zu einer Belastung der „kissing Stents“ führen und wird vorzugsweise bei der Bestimmung der Stentbeanspruchung berücksichtigt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung eines Grundgedankens der Erfindung sieht vor, dass die Verfahrensschritte eines zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie implantiertem, Stent durchgeführt werden und in die Simulation der Stentbeanspruchung eine Differenz der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegungen des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie und/oder eine Differenz der Morphologien des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie implantiertem, Stent eingehen.
Die Morphologie und/oder die Bewegung der Koronararterie können vor und nach einer Implantation eines Stents verschieden sein. Durch eine Analyse der Änderungen kann auf die Stentbeanspruchung geschlossen werden und diese, der Koronararterie überlagert, visualisiert werden.
Ein Verfahren zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents, mit diesen Merkmalen könnte beispielsweise folgende Verfahrensschritte umfassen:

S1’) Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie implantiertem, Stent;
S2’) Bestimmung einer durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie implantiertem, Stent;
S11’) Bestimmung der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie implantiertem, Stent;
S3’) Simulation einer Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der Differenz der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegungen des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie implantiertem, Stent;
S12’) Simulation einer Stentbeanspruchung in wenigstens einem Zielsegment der Koronararterie in Abhängigkeit der Differenz der Morphologien des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie implantiertem, Stent;
S4’) Darstellung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie, überlagert mit einer Visualisierung der Gesamt-Stentbeanspruchung.

Wieder können in einem einfachen Ausführungsfall große Änderungen, die auf ein großes Risiko einer Stent-Fraktur hinweisen, einer großen Stentbeanspruchung zugewiesen werden, die beispielsweise durch eine warnende rote Farbe bei der Überlagerung angezeigt wird.
Denkbar ist, dass in den vorher beschriebenen Verfahren der Stent virtuell implantiert ist.
Unter einer virtuellen Implantierung eines Stents soll verstanden werden, dass ein Stent nicht tatsächlich implantiert ist, sondern, dass ein mathematisches Modell, das den Stent repräsentiert und dessen mechanische Eigenschaften mathematisch beschreibt, derart mit dem 3D-Bilddatensatz des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie verknüpft ist, dass die Wirkung dieser virtuellen Implantation simuliert werden kann. Dazu kann zweckmäßig der 3D-Bilddatensatz der Koronararterie segmentiert und/oder dessen mechanischen Eigenschaften modelliert werden, so dass ein mathematisches Modell der Koronararterie vorliegt. Verfahren zur Simulation zweier oder mehrerer, elastischer Körper sind aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt, beispielsweise unter Zuhilfenahme finiter Elemente Methoden.
In einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der Änderungen der Morphologie und/oder der Bewegung der Koronararterie vor und nach einer virtuellen Implantation eines Stents berücksichtigt werden, umfasst der erste Verfahrensschritt zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents beispielsweise:

S1’’) Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie ohne Stent und virtuelle Implantierung eines Stents in den 3D-Bilddatensatz mit dem wenigstens einen Zielsegment der Koronararterie.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in die Simulation der Stentbeanspruchung wenigstens eine Zuweisung aus einer Datenbank eingeht.
In die Simulation der Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung der Koronararterie und/oder in die Simulation der Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der Morphologie der Koronararterie und/oder in die Simulation der Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der Differenz der Bewegung der Koronararterie oder der Morphologie der Koronararterie mit und ohne Stentimplantation, können mathematische Verknüpfungen, wie beispielsweise lineare, quadratische oder exponentielle Zusammenhänge eingehen, oder eine Zuweisungen aus einer Datenbank, etwa in Form einer Zuordnungstabelle, eines Look-up-tables, LUT, oder eines Expertensystems. Expertensysteme, XPS, sind aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz, KI, bekannt. Ein Expertensystem ist im Allgemeinen ein Computerprogramm, das bei der Lösung von Problemen wie ein menschlicher Experte helfen kann, indem es Lösungen aus einer Wissensbasis bzw. Datenbank ableitet. Über sogenannte Wenn-Dann-Beziehungen kann menschliches Wissen für Computer zugänglich gemacht werden. Ist beispielsweise eine durch menschliche Experten trainierte Wissensbasis in einer Rechen- und Steuereinrichtung, z.B. einem Computer einer Röntgenbildgebungseinrichtung, gespeichert, kann das Expertensystem Stentbeanspruchungen in Abhängigkeit der Morphologie der Koronararterie bereitstellen. Denkbar ist z.B. ein Expertensystem mit Wissensbasis, in dem eine Vielzahl an verschiedenen Morphologiemerkmalen und – zum Beispiel experimentell bestimmten – Stentbeanspruchungen gespeichert sind. Weiter sind Neuronale Netzwerke als Datenbank denkbar, die ebenfalls durch eine Vielzahl an Fallbeispielen trainiert wurden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der Zeit simuliert wird.
Ist beispielsweise aus einer Simulation der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung der Koronararterie die Auslenkung der Drahtgeflechtwand eines Stents bekannt, kann unter Zuhilfenahme der mechanischen Eigenschaften des Drahtmaterials auf die Beanspruchung des Materials geschlossen werden. Ist weiter bekannt, wie sich das Stentmaterial über der Zeit verändert, zum Beispiel die Elastizität durch Materialermüdung zurückgeht und das Material zunehmend spröde wird, kann die Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der Zeit simuliert werden. Zum Beispiel kann die Simulation ergeben, dass die Beanspruchung nach einem Monat überproportional zunimmt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird aus der Simulation der Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der Zeit eine Wahrscheinlichkeit einer Stent-Fraktur in Abhängigkeit der Zeit bestimmt.
In Fortführung des letzten Beispiels kann aus der Simulation der Stentbeanspruchung über der Zeit die Wahrscheinlichkeit bestimmt werden, mit der der Stent einen Bruch erleidet. Ist die Beanspruchung zu Beginn gering, ist die Wahrscheinlichkeit einer Stent-Fraktur ebenfalls gering. Mit steigender Beanspruchung nimmt auch die Wahrscheinlichkeit eines Bruches des Stents zu. Denkbar ist außerdem, einen Zeitpunkt zu berechnen, zu dem ein Stent mit einer vorgebbaren Wahrscheinlichkeit, z.B. 99%, defekt ist.
Mit besonderem Vorteil ist durch einen Optimierungsprozess wenigstens ein Parameter aus der Menge von Stenttyp, Stentmaterial, Stentposition, Stentlänge und Stentdurchmesser derart bestimmt, dass die Stentbeanspruchung in dem wenigstens einen Zielsegment der Koronararterie minimal ist.
Durch Variation eines bzw. mehrerer Parameter, wie Stenttyp, Stentmaterial, Stentposition, Stentlänge oder Stentdurchmesser, und jeweils Simulation der Beanspruchung des virtuell implantierten, koronaren Stents kann ein Parameterwert bzw. ein Parametersatz gefunden werden, der die geringste Beanspruchung aufweist. Der Variationsprozess kann beispielsweise durch einen an sich aus der Mathematik bekannten Optimierungsalgorithmus erfolgen.
Vorzugweise wird das Verfahren automatisch ausgeführt.
Automatisch ausgeführte Verfahren erfordern keinen oder nur wenige Eingriffe eines Anwenders, z.B. eines Kardiologen. So kann beispielsweise die Abfolge von Änderungen eines Parameters, deren Ziel eine geringe Stent-Belastung ist, durch einen Optimierungsalgorithmus automatisch vorgegeben werden und durchgeführt werden.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst wenigstens ein Rechen- und Steuermittel zur Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie, zur Simulation der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie und zur Simulation einer Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie. Weiter umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Darstellungsmittel zur Darstellung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie, überlagert mit einer Visualisierung der durch die Herztätigkeit bedingten Stentbeanspruchung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Rechen- und Steuermittel und das Darstellungsmittel dazu ausgelegt, eines der zuvor beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen:
1 beispielhaft ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents;
2 schematisch einen koronaren Stent in Ruhelage und in einer ausgelenkten Lage;
3 schematisch ein Zielsegment einer Koronararterie, überlagert mit Visualisierungen von Stent-Beanspruchungen;
4 schematisch ein Zielsegment einer Koronararterie mit virtuell implantiertem Stent, überlagert mit einer Visualisierung einer Stent-Beanspruchung;
5 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents.
1 zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagramm 1 eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents. Das Verfahren 1 umfasst die Verfahrensschritte S1, S11, S12 und S2 bis S4. Es beginnt mit Verfahrensschritt S1 und endet, „End“, nach Verfahrensschritt S4. Die einzelnen Verfahrensschritte lauten:

S1) Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie;
S11) Bestimmung der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie;
S12) Bestimmung einer Stentbeanspruchung in wenigstens einem Zielsegment der Koronararterie in Abhängigkeit der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie;
S2) Simulation der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie;
S3) Simulation einer Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie;
S4) Darstellung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie, überlagert mit einer Visualisierung der Stentbeanspruchung.

Aus einem 3D-Bilddatensatz von zumindest einem Teil, dem Zielsegment, einer Koronararterie wird die Morphologie des Gefäßes bestimmt. Zur Morphologie zählen insbesondere Tortuosität, Radius, Radiusänderung, Durchmesser, Durchmesseränderung und ein Maß an Verzweigung der Koronararterie. Aus der Morphologie der Koronararterie kann auf Risiken für eine Stent-Fraktur geschlossen werden, bzw. aus der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie kann ein erster Teil einer Stentbeanspruchung bestimmt, berechnet oder simuliert werden. Vereinfacht gesprochen weist beispielsweise ein Gefäßsegment mit komplizierter Struktur, z.B. mit Bifurkationen oder einer großen Tortuosität, ein hohes Risiko für einen Stentdefekt auf, da die Belastung oder Beanspruchung eines Stents in diesem Bereich groß ist. In die Simulation der Stentbeanspruchung kann eine Zuweisung aus einer Datenbank eingehen. Weiter wird die Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie, die durch die Herztätigkeit bedingt ist, bestimmt. Die Bewegung der Koronararterie geht in die Simulation eines zweiten Teils der Stentbeanspruchung ein, nämlich in den Teil, der durch die Herztätigkeit bedingte Bewegung der Koronararterie verursacht wird. Bewegungsmusterfaktoren führen zu Materialermüdung des implantierten oder zu implantierenden Stents. Wenn das Zielsegment nur eine geringe Bewegung aufweist, ist die Beanspruchung des Stents gering und das Risiko eines Bruches des Stents ebenfalls gering. Wenn die Koronararterie eine reine translatorische Bewegung ohne Dehnung ausführt, würde ein Stent dieselbe Bewegung ausführen, wodurch der Stent keine Verformung erfahren würde und somit auch nicht beansprucht werden würde. Das Risiko eines Stentdefekts wäre sehr gering. Im Gegensatz dazu, würde das Zielsegment ein kompliziertes Bewegungsmuster ausführen, zum Beispiel mit Verdrehungen oder Knickbildung, wäre die Stentbeanspruchung weitaus größer und die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs des Stents sehr hoch. Die in diesem Ausführungsbeispiel bisher qualitativ beschriebene Stentbeanspruchung kann zum Beispiel in einem sehr einfachen Ausführungsfall dadurch in eine Maßzahl überführt werden, indem sie gleich der Bewegungsamplitude, einer simulierten Kraft, umgekehrt proportional eines Biegeradius oder gleich eines Verdrehungswinkels gesetzt wird. Auch hier kann es vorteilhaft sein, eine Zuweisung aus einer Datenbank vorzunehmen, indem zum Beispiel eine Knickbildung doppelt so stark gewichtet wird, wie eine Verdrehung und, wie zuvor beschrieben, eine rein translatorische Bewegung durch eine Gewichtung von Null unberücksichtigt bleibt. Der Inhalt der Datenbank oder sonstige mathematische Zuweisungsvorschriften können vorteilhaft durch Messreihen oder physikalische Modellierungen gewonnen werden. Die beiden Anteile der Stentbeanspruchung werden im letzten Verfahrensschritt beispielsweise auf einem Computermonitor visualisiert. Dazu wird vorzugsweise einer Darstellung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie die Stentbeanspruchungen farbkodiert überlagert dargestellt. Das Resultat ist somit eine Darstellung des Zielsegments der Koronararterie, bei der Bereiche grafisch hervorgehoben sind, die ein komplexes Bewegungsmuster aufweisen oder die für eine Stentimplantation ein hohes Risiko innehaben.
2 zeigt schematisch eine Koronararterie, entsprechend Bezugszeichen 31, und einen koronaren Stent, entsprechend Bezugszeichen 40, in einer ersten Lage zu einem ersten Zeitpunkt eines Herzzyklus und die Koronararterie, entsprechend Bezugszeichen 31’, und den koronaren Stent, entsprechend Bezugszeichen 40’, in einer zweiten Lage zu einem zweiten Zeitpunkt eines Herzzyklus. Man erkennt eine Auslenkung oder Biegung, d.h. der Stent erfährt während jedes Herzzyklus eine Verformung. In einem einfachen Ausführungsbeispiel wird die Amplitude der Bewegung als Maß für die Beanspruchung der Stent-Wände gewählt. Die Pfeile 50 deuten die Beanspruchung des Stents an. Eine genauere Bestimmung der Beanspruchung des Stents ließe sich unter Zuhilfenahme von Gesetzen der Mechanik erzielen. Aus der Bewegung der Koronararterie, der Verbiegung des Stents und der Materialeigenschaften des Stents, könnte die Beanspruchung oder Belastung des Stents über der Zeit bestimmt werden und daraus eine Wahrscheinlichkeit einer Stent-Fraktur in Abhängigkeit der Zeit.
In 3 ist schematisch ein Zielsegment einer Koronararterie 31, überlagert mit einer Visualisierungen von Stent-Beanspruchungen 32 und 33, dargestellt. Durch beispielsweise eine Rotationsangiografie wurde ein 3D-Bilddatensatz 30 des Zielsegments der Koronararterie 31 gewonnen. Mittels an sich bekannter Algorithmen kann zum Beispiel in einem sogenannten Bildrekonstruktionsschritt eine kardiologische Bewegung aus dem 3D-Bilddatensatz 30 geschätzt werden und ein sogenannter bewegungskompensierter 3D-Bilddatensatz gewonnen werden, der ein statisches 3D-Abbild der Koronararterie zu einem vorgebbaren Zeitpunkt der Herzphase umfasst. Mit ebenso an sich bekannten Algorithmen der medizinischen Bildverarbeitung kann daraus die Koronararterie 31 segmentiert und eine Mittellinie 36, Centerline genannt, bestimmt werden. Die im Bildrekonstruktionsschritt geschätzte kardiologische Bewegung kann dazu verwendet werden, Bewegungsparameter zu bestimmen. Diese Bewegungsparameter geben beispielsweise an, um welche Strecken sich Bereiche der Koronararterie 31 über einen Herzzyklus bewegen. In Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung der Koronararterie 31 wird eine Stentbeanspruchung 32 simuliert oder bestimmt. Diese wird visualisiert, indem sie der Darstellung der Koronararterie 31 überlagert wird. Weiter wird die Morphologie der Koronararterie 31 bestimmt. Man erkennt eine Bifurkation 35, bei der sich das Hauptgefäß in zwei Teilgefäße verzweigt. Verzweigungen bilden ein Risiko für einen in ihrer Nähe implantierten Stent. Die Simulation der Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der Morphologie der Koronararterie besteht in diesem Ausführungsbeispiel darin, dass mit Hilfe einer Datenbank, der Information „die Koronararterie weist eine Bifurkation 35 auf“, eine hohe Stentbeanspruchung 33 zugewiesen wird. Diese wird visualisiert, indem sie der Darstellung der Koronararterie 31 überlagert wird.
4 zeigt schematisch das Zielsegment der Koronararterie 31 aus 3 mit virtuell implantiertem Stent 40, überlagert mit einer Visualisierung einer Stent-Beanspruchung 34. Virtuelle Implantierung eines Stents 40 bedeutet, dass ein Stent 40 nicht tatsächlich implantiert ist, sondern, dass ein mathematisches Modell, das den Stent 40 repräsentiert und dessen mechanische Eigenschaften mathematisch beschreibt, derart mit dem 3D-Bilddatensatz 30 des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie 31 verknüpft ist, dass die Wirkung dieser virtuellen Implantation simuliert werden kann. Dazu kann zweckmäßig der 3D-Bilddatensatz 30 der Koronararterie 31 segmentiert und/oder dessen mechanischen Eigenschaften modelliert werden, so dass ein mathematisches Modell der Koronararterie 31 vorliegt. Verfahren zur Simulation zweier oder mehrerer, elastischer Körper sind aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt, beispielsweise unter Zuhilfenahme finiter Elemente Methoden. Der in 4 virtuell implantierte Stent 40 weitet die Koronararterie 31 etwas auf, die simulierte Bewegung der Koronararterie 31 wird durch die größer gewordene mechanische Spannung kleiner, so dass die Beanspruchung 34 des Stents 40 kleiner ist, als die in 3 zunächst prognostizierte.
In 5 schließlich ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents dargestellt. Zur Gewinnung eines 3D-Bilddatensatzes eines Zielsegments einer Koronararterie dient eine Bildgebungsvorrichtung 20 zur Akquisition eines 3D-Bilddatensatzes eines Zielsegments einer Koronararterie eines Untersuchungsobjekts 26, hier ein menschlicher Patient. Die Bildgebungsvorrichtung 20 ist als ein bereits beschriebenes Röntgengerät mit Knickarmroboter, C-Bogen 22, Röntgenstrahlungsquelle 23, Röntgenbilddetektor 24 und Patientenlagerungsmittel 25 ausgeführt. An der Bildgebungsvorrichtung 20 zur Akquisition eines 3D-Bilddatensatzes ist ein Rechen- und Steuermittel 11, hier ein Computer, mit einem Darstellungsmittel 12, hier ein Computermonitor, angeschlossen. Das Rechen- und Steuermittel 11 ist dazu ausgelegt, Bildsignale des Röntgenbilddetektors 24 zu empfangen und zu verarbeiten. Die Bildgebungsvorrichtung 20 kann beispielsweise durch ein Eingabemittel 13, hier eine Computertastatur bedient werden. Die Bildgebungsvorrichtung 20 ist weiter dazu ausgeführt, eine Rotationsangiografie zur Erzeugung eines 3D-Bilddatensatzes oder einer 3D-Bildaufnahmen des Zielsegments der Koronararterie auszuführen. Die Vorrichtung 10 zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents umfasst ein Rechen- und Steuermittel 11, das in diesem Ausführungsbeispiel auch zur Steuerung der Bildgebungsvorrichtung 20 dient. Das Rechen- und Steuermittel 11 ist zur Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie, zur Bestimmung der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie und zur Simulation einer Stentbeanspruchung in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie ausgelegt. Weiter umfasst Vorrichtung 10 ein Darstellungsmittel 12, das in diesem Ausführungsbeispiel auch von der Bildgebungsvorrichtung 20 genutzt werden kann, zur Darstellung 19 des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie, überlagert mit einer Visualisierung 32 der durch die Herztätigkeit bedingten Stentbeanspruchung. Symbolisch ist eine Datenbank 14 dargestellt, die Bestandteil des Rechen- und Steuermittels 11 sein kann. Weiter kann die Vorrichtung 10 zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents dazu ausgelegt sein, d.h. entsprechende Mittel umfassen, um ein zuvor beschriebenes Verfahren zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents auszuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2242023 B1 [0012, 0013]
DE 102010022791 A1 [0014]
US 7500784 B2 [0018]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Coronary Stent Fracture: A Review of the Literatur“ von Ravi N. Nair und Kenneth Quadros, Cardiac Cath Lab Director, Feb 1, 2011 [0005]
Rohkohl et al, „Interventional 4D motion estimation and reconstruction of cardiac vasculature without motion periodicity assumption“, Medical Image Analysis 14 (2010) 687–694 [0014]
Rohkohl et al, „ECG-Gated Interventional Cardiac Reconstruction for Non-periodic Motion“, Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention – MICCAI 2010, Beijing, China, September 2010, Lecture Notes in Computer Science 6361, Springer, 2010, 151–158 [0014]

Claims

Verfahren (1) zur Simulation einer Beanspruchung (50) eines koronaren Stents (40, 40’), umfassend folgende Verfahrensschritte: S1) Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes (30) mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie (31, 31’); S2) Bestimmung einer durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’); S3) Simulation einer Stentbeanspruchung (50) in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’); S4) Darstellung (19) des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’), überlagert mit einer Visualisierung (32, 33, 34) der Stentbeanspruchung (50).
Verfahren (1) nach Anspruch 1, wobei der 3D-Bilddatensatz (30) mit wenigstens einem Zielsegment der Koronararterie (31, 31’) durch eine Rotationsangiografie gewonnen wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei in Verfahrensschritt S4 die Visualisierung (32, 33, 34) durch eine farbliche Kodierung erfolgt.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in die Simulation der Stentbeanspruchung (50) in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’) wenigstens eine Bewegungsart aus der Gruppe von Kompression, Torsion, Knickbewegung und Scherung eingeht.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zwischen Verfahrensschritt S1 und Verfahrensschritt S4 zusätzlich folgende Teilverfahrensschritte ausgeführt werden: S11) Bestimmung der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’); S12) Simulation einer Stentbeanspruchung (50) in wenigstens einem Zielsegment der Koronararterie (31, 31’) in Abhängigkeit der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’);
Verfahren (1) nach Anspruch 5, wobei in die Bestimmung der Beanspruchung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’) in Abhängigkeit der Morphologie des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’) wenigstens eine Morphologieart aus der Gruppe von Tortuosität, Radius, Radiusänderung, Durchmesser, Durchmesseränderung und ein Maß an Verzweigung (35) eingeht.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte des Verfahrens (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie (31, 31’) implantiertem, Stent (40, 40’) durchgeführt werden und in die Simulation der Stentbeanspruchung (50) eine Differenz der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegungen des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’) und/oder eine Differenz der Morphologien des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’) jeweils ohne Stent und mit, im Zielsegment der Koronararterie (31, 31’) implantiertem, Stent (40, 40’) eingehen.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Stent (40, 40’) virtuell implantiert ist.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in die Simulation der Stentbeanspruchung (50) wenigstens eine Zuweisung aus einer Datenbank (14) eingeht.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stentbeanspruchung (50) in Abhängigkeit der Zeit simuliert wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 10, wobei aus der Simulation der Stentbeanspruchung (50) in Abhängigkeit der Zeit eine Wahrscheinlichkeit einer Stent Fraktur in Abhängigkeit der Zeit bestimmt wird.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei durch einen Optimierungsprozess wenigstens ein Parameter aus der Menge von Stenttyp, Stentmaterial, Stentposition, Stentlänge und Stentdurchmesser derart bestimmt ist, dass die Stentbeanspruchung (50) in dem wenigstens einen Zielsegment der Koronararterie (31, 31’) minimal ist.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (1) automatisch ausgeführt wird.
Vorrichtung (10) zur Simulation einer Beanspruchung eines koronaren Stents (40, 40’), umfassend ein Rechen- und Steuermittel (11) zur Entgegennahme eines 3D-Bilddatensatzes (30) mit wenigstens einem Zielsegment einer Koronararterie (31, 31’), zur Bestimmung der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’) und zur Simulation einer Stentbeanspruchung (50) in Abhängigkeit der durch die Herztätigkeit bedingten Bewegung des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’) und umfassend ein Darstellungsmittel (12) zur Darstellung (19) des wenigstens einen Zielsegments der Koronararterie (31, 31’), überlagert mit einer Visualisierung (32, 33, 34) der durch die Herztätigkeit bedingten Stentbeanspruchung (50).
Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, wobei das Rechen- und Steuermittel (11) und das Darstellungsmittel (12) dazu ausgelegt sind, ein Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13 auszuführen.