專利名稱：冠狀血管和心肌灌注信息的動態(tài)可視化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動態(tài)可視化冠狀血管和心肌灌注信息的領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及 一種用于采集和動態(tài)可視化冠狀血管信息的方法和設(shè)備。此外，本發(fā)明還涉及當(dāng)在計算機 上執(zhí)行時適于執(zhí)行這種方法的計算機程序單元以及在其上存儲這種計算機程序單元的計 算機可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
在心臟檢查期間，重要的是為醫(yī)生提供準(zhǔn)確的圖像以便于流程進行。用于提供血 管管腔圖像的一種完善的方法是血管造影術(shù)，其中，在注射造影劑(CA)之后，例如在X射線 的幫助下采集一系列圖像。有幾種方法提供具有高圖像質(zhì)量的圖像。此類方法的范例是被稱為數(shù)字減影血管 造影(DSA)的流程，其中，使用例如X射線采集第一掩蔽圖像，然后，例如在向要觀察的血管 中注射造影劑之后，采集對比圖像。從對比圖像減去掩蔽圖像為觀察者僅呈現(xiàn)相關(guān)信息，即 血管的管腔，產(chǎn)生對觀察者而言更為有價值的圖像。由于生物的心臟是活動物體，所以單幅圖像提供了心臟周期不同階段期間器官的 快照。此外，觀察若干心臟周期內(nèi)造影劑的傳播能夠提供血液循環(huán)(CA傳播)的不同階段 的圖像，如冠狀動脈階段、灌注階段和靜脈階段。所采集的有用信息可能對比度低，例如在灌注階段期間，圖像可能是有噪聲的，并 且感興趣區(qū)域可能隨著心臟周期而快速活動。此外，對于觀看在檢查期間采集的圖像或圖 像序列的醫(yī)生而言，可能難以將血液循環(huán)的不同冠狀血管階段期間采集的信息關(guān)聯(lián)起來?？赡苄枰糜趧討B(tài)可視化高質(zhì)量圖像，尤其是包括冠狀動脈信息的圖像的改進的 方法或設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
可以通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的主題滿足這些需求。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā) 明的有利實施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于動態(tài)可視化冠狀血管信息的方法，該方 法包括在第一心臟階段期間采集第一動態(tài)心臟數(shù)據(jù)；在第二心臟階段期間采集第二動態(tài) 心臟數(shù)據(jù)；在疊加的表示中連續(xù)可視化第一心臟數(shù)據(jù)和第二心臟數(shù)據(jù)；其中，使對應(yīng)于心 臟周期內(nèi)的相同階段的第一心臟數(shù)據(jù)和第二心臟數(shù)據(jù)同時可視化。換言之，可以將本發(fā)明的第一方面視為基于如下構(gòu)思將在一個心臟階段期間收 集的圖像序列信息疊加到在另一心臟階段期間收集的圖像序列上。完成圖像序列的疊加或 重疊使得示出心臟在不同心臟周期中但在對應(yīng)階段中的信息的兩個心臟階段的圖像同時 被可視化。例如，在不同心臟周期的疊加圖像的幫助下，可以將關(guān)于血管幾何結(jié)構(gòu)(動脈以 及靜脈)的信息與關(guān)于肌肉充灌或灌注的信息關(guān)聯(lián)起來。動態(tài)地使冠狀血管信息可視化，這意示著在如屏幕的顯示裝置上，例如實時地將原始或經(jīng)處理的數(shù)據(jù)可視化為圖像序列。冠狀動脈信息可以是關(guān)于心臟動脈的數(shù)據(jù)。冠狀 血管信息可以涉及心臟周期的不同階段，并且可以屬于血液循環(huán)的不同階段?？梢赃x擇冠 狀動脈階段之外的血液循環(huán)的其他階段并將其疊加到原始序列上?？梢耘c數(shù)據(jù)采集并行 地，或備選地在采集之后進行可視化。數(shù)據(jù)的采集可以是探測并存儲關(guān)于心臟及其血管的信息，備選地，其可以是從存 儲器或存儲裝置收集所述信息。對于探測裝置而言，可以使用計算機斷層攝影(CT)或任何 X射線裝置。采集在時間上可以是連續(xù)的。例如，可以在注射造影劑之后和/或可能在例如從 心電圖(ECG)導(dǎo)出的觸發(fā)信號之后開始采集。例如，可以在ECG的幫助下或備選地使用之 前已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)選擇采集的開始點?？梢詫⒉杉拈_始點選定在任何參考點，例如心縮 期的開始。然后可以繼續(xù)采集，直到看不到造影劑為止，之后可以提取或選擇包括第一和第 二心臟階段的信息的數(shù)據(jù)。備選地，可以觸發(fā)采集，使得僅探測感興趣的第一心臟階段和第 二心臟階段?？梢詫⒌谝缓偷诙呐K階段作為序列(當(dāng)它們在時間上連續(xù)時)或獨立地采 集。完整的采集可以持續(xù)例如大約15秒。第一和第二心臟階段未必是相關(guān)聯(lián)的，即第一和第二階段未必彼此相繼，在第一 和第二階段之間可能有若干另外的階段。動態(tài)心臟數(shù)據(jù)可以是在兩個空間維度和一個時間坐標(biāo)下的原始數(shù)據(jù)或經(jīng)處理的 數(shù)據(jù)。即動態(tài)心臟數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生關(guān)于心臟、其周圍和其血管的二維投影的信息。此外，這種 數(shù)據(jù)包括時間信息，因此可以知道在不同時刻心臟和血液循環(huán)的狀態(tài)。于是，可以使心臟的 運動可視化。心臟階段可以指關(guān)于與發(fā)生在造影劑傳播期間的血流相關(guān)的事件的信息，例如冠 狀動脈階段、灌注階段和靜脈階段。心臟周期可以指心臟的完整周期，例如涉及周期性循環(huán)的心房收縮、心室收縮和 完整心舒期的階段。例如，假設(shè)注射時間已知的話，可以基于ECG信號限定心臟周期，并行 于心臟數(shù)據(jù)采集ECG信號。備選地，可以例如通過分析所提取的特征從基于所采集的心臟 數(shù)據(jù)的圖像限定或提取心臟周期。心臟階段可以指心臟周期給定時刻的心臟狀態(tài)。在一個階段，心臟處于給定位置。第一心臟數(shù)據(jù)是在第一心臟階段期間采集的數(shù)據(jù)。第二心臟數(shù)據(jù)是在包括在第二 心臟階段中的至少一心臟周期期間采集的數(shù)據(jù)。在疊加的表示中連續(xù)可視化第一和第二心 臟數(shù)據(jù)。連續(xù)可以代表表示中包括的時間坐標(biāo)。連續(xù)表示的范例可以是“影像”或如上所 述的實時表示，從而使得以特定的時間率顯示二維圖像的序列。疊加的表示可以是重疊兩個圖像序列的表示。可以在如計算機監(jiān)視器的顯示器或 屏幕上顯示該表示。在疊加的表示中，同時顯示兩個圖像序列。可以附加地在另一顯示器 上連續(xù)可視化第一和第二心臟數(shù)據(jù)，即獨立地可視化數(shù)據(jù)集。在疊加的表示中，同時可視化對應(yīng)于心臟周期內(nèi)的相同階段的第一心臟數(shù)據(jù)和第 二心臟數(shù)據(jù)。這可能意示著在同一顯示器上同時顯示示出在心臟運動的同一狀態(tài)下心臟二 維投影的圖像序列的單幅圖像。該階段可以代表心臟的運動狀態(tài)。可以以數(shù)字方式補償在 對應(yīng)于同一階段的兩個時刻之間發(fā)生的殘余運動(例如由于呼吸)以確保良好的圖像對 準(zhǔn)。
通過在疊加的表示中可視化不同的心臟數(shù)據(jù)，例如可以將心臟血管的幾何結(jié)構(gòu)或 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)疊加到關(guān)于心肌灌注的信息上。于是，例如，可能例如像醫(yī)生的用戶更容易進行診 斷。例如，在連同對應(yīng)于心臟運動的同一階段的灌注數(shù)據(jù)一起顯示心臟血管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信 息時，可能更容易直觀地評估冠狀動脈是否正確地為心肌層提供血液以及可能的灌注問題 因何而起。此外，如上所述的方法可以通過提供有用的高對比度、低噪聲信息來便于數(shù)據(jù)的 評估。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一心臟階段和第二心臟階段是冠狀血管信息的動脈階 段、灌注階段和靜脈階段中相應(yīng)的一個。例如，第一心臟階段為動脈階段，而第二心臟階段對應(yīng)于灌注階段和靜脈階段的 序列。心臟階段可以代表一定量或容量、例如具有注射的造影劑的容量的血液通過血液 循環(huán)的特定階段的時間。針對心臟階段的范例為動脈階段、灌注階段和靜脈階段。在向動 脈中注射造影劑之后，可以在身體動脈中在例如大約1.5秒內(nèi)探測到造影劑，這對應(yīng)于動 脈階段。該階段的持續(xù)時間取決于所注射的造影劑的量或容量。在動脈階段之后，帶有造 影劑的血容量可能流入毛細(xì)血管中并灌注肌肉或如心臟的器官，這對應(yīng)于灌注階段。例如， 在離開器官之后，當(dāng)靜脈中可以探測到帶有造影劑的血容量時，靜脈階段開始。根據(jù)其臨床 相關(guān)性，可以進一步限定心臟階段。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該方法還包括確定第一心臟階段和第二心臟階段之間 的轉(zhuǎn)變點；其中，在轉(zhuǎn)變點之前采集第一心臟數(shù)據(jù)；并在轉(zhuǎn)變點之后采集第二心臟數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)變點可以是各心臟階段之間的時間點。它可以指示疊加開始時的時間。例如， 它可以是動脈階段結(jié)束和灌注階段開始的時間點。在實踐中可能存在困難，因為心臟階段可能分離的不夠。例如，在灌注開始之后還 由于注射的造影劑的原因，冠狀動脈可能仍然可見。于是，在實踐中，可以選擇轉(zhuǎn)變點，使得 在動脈階段結(jié)束之后開始疊加和重疊來自不同心臟周期的數(shù)據(jù)的表示。為了更好地將動脈 階段與例如灌注階段區(qū)分開，可以跳過動脈和灌注階段之間的心臟周期?？梢曰诨趫D像的標(biāo)準(zhǔn)，即基于采集的數(shù)據(jù)確定轉(zhuǎn)變點，或備選地，可以基于物 理參數(shù)和人體研究確定轉(zhuǎn)變點。可以針對所有測量確定和設(shè)置轉(zhuǎn)變點，或備選地分別針對 每次測量確定轉(zhuǎn)變點。根據(jù)另一實施例，在第二心臟階段期間開始在疊加的表示中連續(xù)可視化兩種心臟 數(shù)據(jù)的步驟。在第二心臟階段期間，例如灌注階段期間開始兩個數(shù)據(jù)集的連續(xù)可視化。例如，可 以在動脈階段期間采集第一心臟數(shù)據(jù)并可以在第一顯示器上對其可視化。然后，在第二心 臟階段開始之后，可以在另一第二顯示器上連同第二心臟數(shù)據(jù)一起顯示第一心臟階段期間 采集的數(shù)據(jù)?？赡軐⒌谝恍呐K數(shù)據(jù)或其部分反復(fù)顯示幾次，以便為灌注過程提供活動心臟 血管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的適當(dāng)疊加。還可以在分立顯示器上附加地可視化第二心臟數(shù)據(jù)。根據(jù)另一實施例，第一和第二心臟數(shù)據(jù)中的至少一種是基于外部信號采集的。外部信號可以是例如與動態(tài)心臟數(shù)據(jù)同時采集的ECG信號。備選地，外部信號可 以是包括當(dāng)前測量的運動狀態(tài)或心臟周期階段的信息的任何信號。第一或第二心臟數(shù)據(jù)是基于外部信號采集的。這可能意示著可以基于外部信號提
5供的信息觸發(fā)數(shù)據(jù)的采集。根據(jù)另一實施例，在多個心臟周期期間采集動態(tài)心臟數(shù)據(jù)，并從所采集的數(shù)據(jù)中 選擇第一心臟數(shù)據(jù)和第二心臟數(shù)據(jù)。例如，可以與注射造影劑同時或晚幾秒鐘觸發(fā)或開始數(shù)據(jù)的采集。然后，在若干心 臟周期期間采集動態(tài)心臟數(shù)據(jù)，所述若干心臟周期再次可以包括在若干不同心臟階段中。 在采集之后或優(yōu)選在采集期間，例如，在如上所述確定轉(zhuǎn)變點的幫助下，可以選擇何時開始 第二心臟階段。也可以在并行于心臟數(shù)據(jù)采集的ECG信號的幫助下做出這種選擇。根據(jù)另一實施例，第一和第二心臟數(shù)據(jù)中的至少一種是基于所采集的動態(tài)心臟數(shù) 據(jù)中包括的信息選擇的。作為基于外部信號選擇心臟數(shù)據(jù)的備選，還可以基于所采集的數(shù)據(jù)自身選擇心臟 數(shù)據(jù)，例如基于周期性特征，所述周期性特征可以從基于所采集的心臟數(shù)據(jù)的圖像提取。根據(jù)另一實施例，第一心臟數(shù)據(jù)與具有最佳冠狀動脈可視性的整個心臟周期對 應(yīng)；并且第二心臟數(shù)據(jù)的選擇基于所選的第一心臟數(shù)據(jù)。例如，第一心臟數(shù)據(jù)可以是灌注階段開始之前的上一心臟周期，那么第二心臟數(shù) 據(jù)可以是包括灌注階段的所采集序列的其余部分。可以包括偏移以確認(rèn)冠狀動脈中仍存在 的造影劑消失。選擇具有最佳冠狀動脈可視性的完整心臟周期作為第一心臟數(shù)據(jù)可能是有利的。 例如，如果要將心臟冠狀動脈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)疊加到灌注數(shù)據(jù)，可能重要的是使動脈具有最好 的可能的可視性。此外，采集和/或選擇完整的心臟周期可能是重要的，因為在完整周期 中，表示了心臟的完整運動并可以例如隨著時間循環(huán)將心臟的完整運動向第二心臟數(shù)據(jù)的 灌注數(shù)據(jù)疊加若干次。在血管中都是具有造影劑的血容量時，可能有利的是例如在填充狀 態(tài)下選擇具有更好或最好冠狀動脈可視性的心臟周期。為了大致選擇最佳周期，可以選擇 灌注階段開始之前的上一周期。第二心臟數(shù)據(jù)的選擇基于所選的第一心臟數(shù)據(jù)。通過這種方式，例如能夠確保第 二心臟數(shù)據(jù)開始時的階段對應(yīng)于第一心臟數(shù)據(jù)開始時的階段。根據(jù)另一實施例，該方法還包括在第一心臟階段期間執(zhí)行背景減除。根據(jù)另一實施例，該方法還包括在第二心臟階段期間執(zhí)行背景減除。例如，可以在心臟數(shù)字減影血管造影(DSA)的幫助下進行背景減除。如上所述，可 以在注射造影劑之前采集掩蔽圖像，然后在向要觀察的血管中注射造影劑之后，可以采集 對比圖像。從對比圖像減去掩蔽圖像可以提供填充有造影劑的良好對比度的血管。減除背 景特征可以獲得僅被注射的冠狀血管和/或心肌灌注可見性更好的圖像。第一心臟階段例如可以是在注射造影劑之后可見到動脈的一個或幾個周期。在這 種情況下，第一心臟數(shù)據(jù)包括在動脈階段中，并執(zhí)行心臟DSA以產(chǎn)生僅可見到動脈中注射 的造影劑的圖像。第二心臟數(shù)據(jù)可以指向心肌中傳遞造影劑的圖像。在這種情況下，第二心臟階段 可以指灌注階段，并執(zhí)行心臟DSA以產(chǎn)生僅可見到肌肉充灌或灌注過程的圖像。背景減除可以是該方法的很大支持和重要特征，因為它有助于例如通過增強圖像 的相對對比度來顯著改善心臟中血管和過程的可視性。根據(jù)另一實施例，該方法還包括計算第一心臟數(shù)據(jù)和第二心臟數(shù)據(jù)之間的空間對應(yīng)性?？赡茉诨诘谝恍呐K數(shù)據(jù)的圖像和基于第二心臟數(shù)據(jù)的圖像之間發(fā)生空間偏移。 例如，可能由于像呼吸或患者全身運動的解剖學(xué)運動的原因發(fā)生空間偏移。圖像的空間對應(yīng)性可以意示著當(dāng)兩個圖像在疊加的表示中重疊時，像血管那樣的 圖像特征位于同一位置。在使圖像具有空間對應(yīng)性而可視化時，特征位于顯示器的同一斑 點中。例如，在將兩幅相同的圖像可視化成具有空間對應(yīng)性時，它們彼此等同。計算空間對應(yīng)性的一種可能可以是在背景減除步驟之前例如對從動態(tài)心臟數(shù)據(jù) 檢索出的圖像使用塊匹配技術(shù)進行估計。在探測到空間偏移之后，可以對其進行補償。備選地或此外，在兩個采集的心臟數(shù)據(jù)集中都存在注射導(dǎo)管尖端的情況下，計算 空間對應(yīng)性可以基于這種視覺引導(dǎo)。計算第一心臟數(shù)據(jù)和第二心臟數(shù)據(jù)之間的空間對應(yīng)性能夠在疊加的表示中心臟 數(shù)據(jù)集的可視化期間定位像冠狀動脈的血管時實現(xiàn)更好的精確度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于采集和動態(tài)可視化冠狀血管信息的設(shè) 備，其適于執(zhí)行上述方法。這種設(shè)備可以包括用于發(fā)射X射線的X射線源、用于采集例如器官的X射線數(shù)據(jù) 的X射線探測器、用于將造影劑導(dǎo)入患者血管內(nèi)的造影劑注射器、用于控制X射線源、X射 線探測器和造影劑注射器中的至少一個的控制單元、例如用于計算減影圖像的計算單元以 及用于在疊加的表示中連續(xù)可視化所采集數(shù)據(jù)的至少一個顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種計算機程序單元，當(dāng)在計算機上執(zhí)行時，其適 于執(zhí)行如上所述用于動態(tài)可視化冠狀血管信息的方法。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種具有上述計算機程序單元的計算機可讀介 質(zhì)。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的實施例是參考不同的主題描述的。具體而言，一些實施例是參 考設(shè)備型權(quán)利要求描述的，而其他實施例則是參考方法型權(quán)利要求描述的。但是，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員將從上述和下述說明了解到，除了屬于一種類型主題的特征的任意組合之外，屬 于不同主題的特征之間的任意組合，尤其是設(shè)備型權(quán)利要求的特征和方法型權(quán)利要求的特 征之間的任意組合也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為在本申請中得到了公開，除非另行明確說明。本發(fā)明的上述方面以及其他方面、特征和優(yōu)點可以從下文描述的實施例范例中導(dǎo) 出。在下文中，將參考實施例的范例更為詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此。


圖IA示出了在心臟灌注階段期間利用根據(jù)本發(fā)明的方法采集的圖像的示意性范 例。圖IB示出了在動脈中造影劑流入心臟血管期間利用根據(jù)本發(fā)明的方法采集的圖 像的示意性范例。圖IC示出了利用根據(jù)本發(fā)明的方法采集和可視化的疊加圖像的示意性范例。圖2示出了流程圖，其示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例用于動態(tài)可 視化冠狀血管信息的方法。圖3示出了流程圖，其示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例用于動態(tài)可視化冠狀血管信息的方法。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例用于在疊加的表示中動態(tài)可視化冠狀血 管信息的設(shè)備的示意圖。
具體實施例方式在圖IA到IC中，呈現(xiàn)了利用根據(jù)本發(fā)明的方法采集和可視化的數(shù)據(jù)的連續(xù)表示 的示范性快照，即“影像”。在圖IA中，示出了基于在心臟灌注階段期間采集的數(shù)據(jù)的圖像。 圖IB中所示的圖像基于在造影劑從動脈流入心臟血管期間采集的數(shù)據(jù)，而圖IC中所示的 圖像示出了圖IA和圖IB所示圖像的連續(xù)重疊的快照。在圖IA到IC中，可以看到導(dǎo)管尖端7。可以使用導(dǎo)管尖端7向心臟的血管9中注 射造影劑。此外，可以將導(dǎo)管尖端7用于醫(yī)學(xué)上可能的外科治療。在所有圖像IA到IC中 導(dǎo)管尖端7的位置都是相同的。于是，可以將導(dǎo)管尖端7用作有幫助的取向以計算兩幅圖 像之間的空間對應(yīng)性，例如在動脈階段期間采集的圖像3和在灌注階段期間采集的圖像1 之間的空間對應(yīng)性。在采集之后或可能在采集期間就已經(jīng)獨立地使所采集心臟數(shù)據(jù)可視化 了，如圖IA和IB中以及圖IC所示的疊加或重疊圖像5中所示。如果將造影劑注射到動脈中，如圖IB所示，可以采集與圖像類似于圖IB所示圖像 的圖像序列對應(yīng)的第一動態(tài)心臟數(shù)據(jù)集。然后，在利用造影劑灌注血液期間，可以采集圖像 類似于圖IA所示圖像的圖像序列的第二動態(tài)心臟數(shù)據(jù)集。在圖IA中，在具有造影劑的血容量離開血管以及在圖IB所示動脈階段之后澆灌 周圍組織時，可以看見心肌11的灌注。在圖IC中，在組合的疊加重疊圖像5中使來自圖IA 和IB的圖像兩者都可視化，從而便于例如醫(yī)生評估心臟中的狀態(tài)和過程。這對他的診斷尤 其有很大幫助，以便精確知道冠狀動脈相對于灌注流域(basin)的相對位置?？梢杂没叶燃壔虿噬珜崿F(xiàn)重疊圖像5的表示，其中，可以用不同顏色表示重疊圖 像5中包括的兩個不同圖像1和3。在圖2中示出了流程圖，其示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明一個示范性實施例用于動 態(tài)可視化冠狀血管信息的方法。采集第一心臟周期期間的第一動態(tài)心臟數(shù)據(jù)(步驟Si)。 與采集第一數(shù)據(jù)同時或在采集第一數(shù)據(jù)之后，采集第二心臟周期期間的第二動態(tài)心臟數(shù)據(jù) (步驟s;3)。作為最終步驟S5，在疊加的表示中連續(xù)可視化第一心臟數(shù)據(jù)和第二心臟數(shù)據(jù)， 使得在不同心動周期期間采集的數(shù)據(jù)對應(yīng)于同時可視化的相同階段。圖IC中示出了在步 驟S5中可視化的可能結(jié)果，其中，圖IC僅示出了連續(xù)可視化的快照。在圖3中示出了流程圖，其示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明另一示范性實施例用于動 態(tài)可視化冠狀血管信息的方法，從所述方法可以導(dǎo)出一些處理步驟之間的時間相關(guān)性。在 圖3中所示的范例中，將該方法用于在心臟血管造影術(shù)中測量灌注過程。從所采集的數(shù)據(jù) 提取動脈階段期間的冠狀動脈階段并將其疊加到也基于所采集的數(shù)據(jù)的灌注圖像。當(dāng)要關(guān) 于饋送動脈評估灌注區(qū)域時，這種可視化方法例如對于臨床醫(yī)師進行其診斷任務(wù)時有相當(dāng) 大的幫助。例如，當(dāng)臨床醫(yī)師執(zhí)行診斷性心臟血管造影術(shù)時，他必須要從視覺上評估冠狀動 脈是否在適當(dāng)?shù)毓嘧⑿募?。為了這樣做，他必須比較若干信息首先必須查找潛在的動脈畸 形，例如狹窄，這可能削弱血液的輸送。在造影劑逐步填充所考慮的動脈時，可以在造影劑
8注射的動脈階段(前兩秒內(nèi))期間觀察到這一點。此外，還可以檢查是否正確灌注了心肌 的不同區(qū)域。在注射了造影劑的血液從冠狀動脈行進到心肌時，在動脈階段之后，在灌注階 段中可以觀察到這一點。然后必須建立這兩項觀察之間的關(guān)系冠狀動脈和心肌灌注流域。 一些狹窄處對心肌灌注沒有任何影響(例如，因為已經(jīng)補充了一些并行血管進行置換血液 灌注)，從而未必需要介入。相反，必須要密切探查無法解釋的灌注泄露。圖3中所示的示范性實施例可以在這一最后任務(wù)中幫助臨床醫(yī)師通過在灌注階 段期間在實時灌注圖像中疊加注射的冠狀靜脈將關(guān)于血管幾何結(jié)構(gòu)的信息與關(guān)于心肌灌 注的信息相關(guān)聯(lián)。這可能對確定介入程度有利，以及在介入的情況下對結(jié)果控制有利，結(jié)果 控制例如是在介入前后相對于血管比較灌注區(qū)域。根據(jù)圖3所示示范性實施例的方法提供了冠狀動脈重疊圖像序列和從血管造影 序列獲得的灌注圖像作為結(jié)果。圖IC中示出了這種圖像序列的可能快照。為了實現(xiàn)向灌注圖像疊加冠狀動脈的這個結(jié)果，如下設(shè)計根據(jù)本發(fā)明示范性實施 例的方法可能在動態(tài)心臟數(shù)據(jù)集的采集之前或期間限定冠狀血管階段和灌注階段(步驟 Sll)。兩個階段之間的時間點被稱為轉(zhuǎn)變點6。為了執(zhí)行以下計算，知道冠狀血管階段何時 結(jié)束(時間點t。)以及灌注階段何時開始(時間點tp)可能是有用或必要的。困難可能起 因于它們并未良好地分開的事實在灌注開始之后仍然能夠看到冠狀動脈。t。代表被注射 冠狀血管消失的時間，％表示灌注的開始(t。>tp)。在t。之后開始最終的疊加。這兩個時 間點可以基于身體檢查進行設(shè)置(因為它們?nèi)Q于解剖過程)，并且僅設(shè)置一次。備選地， 可以使用基于圖像的標(biāo)準(zhǔn)來限定那些限值。那么，在冠狀血管或動脈階段期間可以進行任選的背景減除(步驟Si； )。在冠狀 血管階段期間，執(zhí)行心臟DSA以產(chǎn)生僅可看到注射的圖像。I(t)代表還稱為掩蔽圖像13的 原始圖像，而S(t)是對應(yīng)的減去背景的圖像。t指示動態(tài)采集的時間相關(guān)性?？梢灶愃朴?圖IB所示的圖像，在獨立的第一顯示器17上顯示在動脈階段期間采集的背景減除圖像4。減除背景之后可以以最佳冠狀動脈可視性提取心臟周期(步驟S15)。僅有帶有注射的冠狀動脈的完整心臟周期可能對實施根據(jù)本發(fā)明的方法的以下 步驟有用。可以基于ECG限定心臟周期，或備選地可以例如通過分析一些提取的特征從圖 像提取心臟周期?？赡苡欣氖沁x擇具有更好或最好冠狀動脈可視性(填充狀態(tài))的心臟周期。備 選地，可以在開始灌注(t。)之前簡單地拾取上一周期。還可以即使在灌注開始之后選擇注 射最大的周期，條件是已經(jīng)從灌注提取了血管。選定的心臟周期15以Cs代表。還可以從其他圖像采集或從其他圖像模態(tài)(modalitie)提取冠狀動脈。在通過這 種方式提取冠狀動脈時，作為另一步驟，采用使灌注圖像與冠狀動脈同步的方法?？梢栽诠嘧㈦A段期間進行任選的背景減除(步驟S17)?？梢圆⑿械兀丛诠跔?動脈階段期間或稍后與背景減除同時執(zhí)行這一步驟。例如，可以在灌注階段期間執(zhí)行心臟 DSA，獲得其中僅可看到灌注的圖像S(t)。在圖3中，沒有造影劑的圖像被表示為掩蔽圖像 13?？梢灶愃朴趫DIA所示的圖像，在第一顯示器17上顯示在灌注階段期間采集的背景減 除圖像2。另一可能的步驟是計算冠狀血管和灌注圖像之間的時間對應(yīng)關(guān)系(步驟S19)。為此目的，可以提取與所考慮的灌注圖像I(t)的心臟階段對應(yīng)的冠狀動脈圖像I&(t)。在那 些階段心臟位置是相同的，冠狀動脈將位于相同的空間位置。為了在Cs中為I(t)找到最 佳匹配，例如可以使用ECG信號或從圖像提取的周期性特征。計算時間對應(yīng)關(guān)系之后的另一可能步驟是計算冠狀血管和灌注圖像之間的空間 對應(yīng)關(guān)系(步驟S21)。由于像呼吸和患者全身活動的解剖學(xué)運動的原因，在圖像Ics (t)和I⑴之間可能 發(fā)生空間偏移?？梢愿郊拥毓烙嬎ζ溥M行補償。例如，可以使用塊匹配技術(shù)對未減除 圖像Ife(t)和I(t)進行估計。這一步驟實現(xiàn)了冠狀動脈定位的更好精度。備選地或此外，在動脈和灌注階段中都存在注射導(dǎo)管尖端這一事實可以用作計算 空間對應(yīng)性的引導(dǎo)。那兩個階段之間匹配良好還意味著注射尖端應(yīng)當(dāng)已從一個階段到另一 階段正確達(dá)到對應(yīng)。可以利用這一性質(zhì)來執(zhí)行或再次執(zhí)行良好的空間匹配。作為最后一步，將ICs(t)中可見的冠狀動脈疊加到“實時”、即動態(tài)灌注圖像I(t) 上，并優(yōu)選加以顯示(步驟S2!3)。例如，如果在被減除圖像中沒有灌注，可以向圖像 S(t) Scs(t)的彩色版本。如果在中可看到灌注開始，可以在疊加步驟S23之前 提取血管。優(yōu)選在第一顯示器17旁邊的第二顯示器19上顯示疊加的結(jié)果，第一顯示器17中 顯示的是“實時”圖像。通過這種方式，臨床醫(yī)師可能容易地依靠它，并且如果懷疑其相關(guān) 性時可以忽略它。圖IC中示出了疊加結(jié)果的范例。在圖4中，示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例用于在疊加的表示中動態(tài)可視化冠 狀血管信息的設(shè)備21的示意圖。設(shè)備21包括用于發(fā)射X射線的X射線源23 ；用于采集例如器官X射線數(shù)據(jù)的X 射線探測器25 ；用于向患者血管中引入造影劑的造影劑注射器27 ；用于控制X射線源23、X 射線探測器25和造影劑注射器27的控制單元四；例如用于計算減除圖像的計算單元31 ； 用于連續(xù)可視化動脈階段期間采集的圖像3并連續(xù)可視化灌注階段期間采集的圖像1的第 一顯示器17 ；以及用于連續(xù)可視化疊加的表示的圖像5的第二顯示器19。如圖4所示，可 以將顯示器17、19進一步分成幾個顯示或顯示區(qū)域。此外，可以存在若干第一顯示器17和 若干第二顯示器19。應(yīng)當(dāng)注意，“包括”、“包含”等詞不排除其他元件或步驟，“一”或“一個”不排除多 個。此外，還可以將結(jié)合不同實施例描述的要素組合起來。還應(yīng)當(dāng)指出，不應(yīng)將權(quán)利要求中 的附圖標(biāo)記解釋為對權(quán)利要求的范圍構(gòu)成限制。附圖標(biāo)記列表1灌注階段期間的圖像2灌注階段期間減除背景的圖像3動脈階段期間的圖像4動脈階段期間減除背景的圖像5疊加圖像6轉(zhuǎn)變點7導(dǎo)管尖端9心臟的血管
11心肌肌肉13掩蔽圖像15具有選定冠狀血管周期的圖像17第一顯示器19第二顯示器21 設(shè)備2； 射線源25X射線探測器27造影劑注射器四控制單元31計算單元Sl在第一心臟周期期間采集第一動態(tài)心臟數(shù)據(jù)S3在第二心臟周期期間采集第二動態(tài)心臟數(shù)據(jù)S5在疊加的表示中連續(xù)可視化數(shù)據(jù)集Sll限定冠狀血管階段和灌注階段S13動脈階段期間的背景減除S15提取具有最佳冠狀動脈可視性的心臟周期S17灌注階段的背景減除S19計算時間對應(yīng)性S21計算空間對應(yīng)性S23疊加并可視化圖像
權(quán)利要求
1.一種用于動態(tài)可視化冠狀血管信息的方法，所述方法包括 在第一心臟階段期間采集第一動態(tài)心臟數(shù)據(jù)；在第二心臟階段期間采集第二動態(tài)心臟數(shù)據(jù)； 在疊加的表示中連續(xù)可視化所述第一心臟數(shù)據(jù)和所述第二心臟數(shù)據(jù)； 其中，使對應(yīng)于心臟周期內(nèi)相同階段的所述第一心臟數(shù)據(jù)和所述第二心臟數(shù)據(jù)同時可 視化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一心臟階段和所述第二心臟階段是所述冠狀血管信息的動脈階段、灌注 階段和靜脈階段中的相應(yīng)一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括確定所述第一心臟階段和所述第二心臟階段之間的轉(zhuǎn)變點； 其中，在所述轉(zhuǎn)變點之前采集所述第一心臟數(shù)據(jù)；并且 其中，在所述轉(zhuǎn)變點之后采集所述第二心臟數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2到3中的一項所述的方法，其中，在所述第二心臟階段期間開始在疊加的表示中連續(xù)可視化兩種心臟數(shù)據(jù)的步馬聚ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的一項所述的方法，其中，所述第一心臟數(shù)據(jù)和所述第二心臟數(shù)據(jù)中的至少一種是基于外部信號采集的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的一項所述的方法， 其中，在多個心臟周期期間采集動態(tài)心臟數(shù)據(jù)；并且其中，從所采集的數(shù)據(jù)選擇所述第一心臟數(shù)據(jù)和所述第二心臟數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一心臟數(shù)據(jù)和所述第二心臟數(shù)據(jù)中的至少一種是基于所采集的動態(tài)心臟 數(shù)據(jù)中包括的信息選擇的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7中的一項所述的方法，其中，所述第一心臟數(shù)據(jù)對應(yīng)于具有最佳冠狀動脈可視性的整個心臟周期；并且 其中，所述第二心臟數(shù)據(jù)的選擇基于所選定的第一心臟數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的一項所述的方法，還包括 在所述第一心臟階段期間執(zhí)行背景減除。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的一項所述的方法，還包括 在所述第二心臟階段期間執(zhí)行背景減除。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中的一項所述的方法，還包括計算所述第一心臟數(shù)據(jù)和所述第二心臟數(shù)據(jù)之間的空間對應(yīng)性并對其進行補償。
12.一種用于采集和動態(tài)可視化冠狀血管信息的設(shè)備，其適于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求 中的一項所述的方法。
13.一種計算機程序單元，當(dāng)其在計算機上執(zhí)行時，適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到11中的 一項所述的方法。
14.一種計算機可讀介質(zhì)，其具有根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算機程序單元。
全文摘要
描述了一種用于動態(tài)可視化冠狀血管信息的方法和適于實施這種方法的設(shè)備。在該方法的優(yōu)選實施例中，在第一心臟階段期間采集第一動態(tài)心臟數(shù)據(jù)，在第二心臟階段期間采集第二動態(tài)心臟數(shù)據(jù)。然后，在疊加的表示中連續(xù)可視化兩個數(shù)據(jù)集，其中，使對應(yīng)于心臟周期內(nèi)相同階段的第一心臟數(shù)據(jù)和第二心臟數(shù)據(jù)同時可視化。通過這種方式，例如，可以立即將關(guān)于血管幾何結(jié)構(gòu)的信息與關(guān)于肌肉充灌或灌注信息關(guān)聯(lián)起來。此外，可以在高對比度和低噪聲的表示中顯示這一有用信息。
文檔編號A61B6/00GK102123665SQ200980130993
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者A·J·C·布魯金斯, O·博納富, P·M·J·龍根, R·弗洛朗, V·A·奧夫雷 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司