專利名稱：介入期間的設(shè)備尺寸測定支持的制作方法
介入期間的設(shè)備尺寸測定支持本發(fā)明涉及在醫(yī)療介入(例如經(jīng)皮冠狀動脈介入)期間提供設(shè)備尺寸測定支持。 正如下文詳細解釋的那樣，確定諸如球囊或支架的介入設(shè)備的適當(dāng)尺寸是重要的任務(wù)并且對于成功介入至關(guān)重要。可以使用本發(fā)明的領(lǐng)域的示例為用于在導(dǎo)管實驗室中進行PCI (經(jīng)皮冠狀動脈介入)以治療心臟狹窄的成像系統(tǒng)。參考文獻1描述了基本介入過程“在導(dǎo)管于穿刺部位處插入脈管系統(tǒng)中之后，導(dǎo)管沿著大脈管推進到需要處置的脈管結(jié)構(gòu)。經(jīng)由導(dǎo)管注射造影劑，并且心導(dǎo)管工作站(cathlab)的χ射線儀器記錄了示出充有造影劑時的脈管的血管造影序列?？梢砸宰兓某上駜x幾何尺寸來重復(fù)診斷血管造影片的采集?；谶@樣的診斷血管造影片進行診斷和介入規(guī)劃(……)。在介入期間，可彎曲的、 部分或完全射線透不過的導(dǎo)絲被推進到受感染的脈管結(jié)構(gòu)(例如冠狀動脈中的狹窄、神經(jīng)脈管的動脈瘤或動靜脈畸形)中。熒光透視低劑量χ射線監(jiān)視對導(dǎo)絲進行可視化(……)并允許介入專家在推進導(dǎo)絲時的手眼協(xié)調(diào)。當(dāng)被定位時，導(dǎo)絲充當(dāng)軌道以輸送介入設(shè)備(例如用于擴張的球囊及支架輸送、用于動脈瘤凝血的可脫彈簧圈)。介入設(shè)備的輸送和展開也受熒光透視控制。在PCI中，非常關(guān)鍵的一點在于對諸如球囊或支架的介入設(shè)備的正確尺寸測定。 特別是，確定支架的正確長度至關(guān)重要。太短的支架未疊加在整個病變上且在極端情況下可能損害斑塊(邊緣效應(yīng)，引起再狹窄的發(fā)病誘因)。另一方面，太長的支架可能疊加不期望的結(jié)構(gòu)(另一支架、分支血管根等)。事實上，存在很多關(guān)于在PCI期間的理想長度策略的文獻、研究和指導(dǎo)方針，并且理想長度策略可以根據(jù)所使用的支架類型(裸金屬或藥物洗脫)而變化。然而歸根到底，確定正確的支架長度確實是關(guān)鍵問題?；旧?，心臟病學(xué)醫(yī)師主要由病變的長度來確定支架長度(支架應(yīng)當(dāng)完全疊加在病變上)。然而，很難利用在X射線下在血管造影序列(包括造影劑注射)中觀測的病變長度，主要因為投影縮減效應(yīng)僅可獲得病變的一個投影，并且取決于病變相對于投影平面取向的3D空間取向，所觀測的長度可能實質(zhì)上縮減了。然而可能使用針對精確長度測量的兩種主要解決方案-使用諸如脈管內(nèi)超聲(IVUS)的脈管內(nèi)設(shè)備2；-使用與重建或建模軟件耦合的多個血管造影視圖來生成病變的3D表示，在該3D 表示上可以應(yīng)用定量測量算法3。然而，這些解決方法中沒有一個是理想的-IVUS昂貴，但不一定能夠報銷，并且不一定容易穿過狹窄的(其構(gòu)成對于介入的附加風(fēng)險)。由于這些原因，IVUS通常不被考慮用于設(shè)備尺寸測定的單一任務(wù)。其優(yōu)選用于那些能夠報銷并且僅關(guān)于特定介入(通常包含諸如左主干的大血管段)的國家。-3D表示或多或少是繁重的(從兩個視圖冠狀建模到對應(yīng)冠狀重建的完全旋轉(zhuǎn))。 但是即使這些程序中最輕松的(兩個視圖建模)實際上也極少用于長度估計。具體而言， 這是由于它們相對于正常工作流程的破壞本質(zhì)。它們實際上包含在工作站上的圖像傳輸、 多路采集或旋轉(zhuǎn)掃描，并且它們往往不能從手術(shù)臺側(cè)進行控制。因而，它們對于病變長度估計的簡單目的來說是過于復(fù)雜了。US6620114B2公開了一種可以放置在患者的脈管系統(tǒng)或體腔內(nèi)的導(dǎo)絲。該導(dǎo)絲包括一個或多個射線透不過的標記物，該標記物可以由熒光透視等來顯現(xiàn)。該標記物優(yōu)選沿著導(dǎo)絲縱向分隔，以使該標記物和/或標記物之間的空間能夠用于測量體內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)或人造結(jié)構(gòu)。US5253653A公開了一種用于測量血管閉塞的尺寸的導(dǎo)絲組件，該導(dǎo)絲組件包括具有可彎曲的、可設(shè)置在血管中的末端的導(dǎo)絲。該導(dǎo)絲具有設(shè)置在其中的芯線，該芯線延伸到末端。射線透不過的標記物的線性陣列設(shè)置在該芯線的末端附近。該標記物相互間隔開預(yù)先確定的距離，由此使用戶能夠使用放射學(xué)技術(shù)精確測量血管閉塞的尺寸和直徑。GB2355797A公開了一種用于動脈血管成形術(shù)的導(dǎo)絲或類似設(shè)備(例如球囊導(dǎo)管)，對該導(dǎo)絲或類似設(shè)備進行校準以便沿著其長度的至少部分提供標記物位置，該標記物位置或其之間的空間是射線透不過或射線半透過的，以用于射線照相術(shù)檢測和閱讀。W003/049794A1提出了一種用于計量的裝置和方法，該裝置和方法用于精確輔助對將要展開的適當(dāng)支架的長度和尺寸的確定。導(dǎo)管的末端具有一系列射線透不過的標記， 其被布置成能夠用于確定將要使用的支架的長度。該標記同樣幫助確定支架的尺寸。為此， 相同計量導(dǎo)管的末端為子彈型的(bulleted)，以仿真支架和球囊組件的輪廓。US2003/0088195A1公開了一種用于制造具有多個射線透不過標記物的導(dǎo)絲的裝置和方法。在優(yōu)選的實施例中，導(dǎo)絲具有逐漸變細的末段，該末段包括以預(yù)先確定的間隔設(shè)置在導(dǎo)絲上的多個金標記物，從而使得導(dǎo)絲的外表面大體上為平滑的。金標記物提供了熒光透視參考以用于定位導(dǎo)絲，并且金標記物實現(xiàn)對脈管特征(例如病變的長度)的精確尺寸測定。本發(fā)明的目的為向用于醫(yī)療介入的設(shè)備尺寸測定提供改進的支持。獨立權(quán)利要求指出了本發(fā)明。從屬權(quán)利要求指出了本發(fā)明的有利實施例。本發(fā)明的一個主要優(yōu)點是為PCI設(shè)備尺寸測定、特別是為設(shè)備長度估計提供手術(shù)臺側(cè)控制的支持。該支持將幫助心臟病學(xué)家以針對投影縮減的快速且魯棒的方式來精確計算被檢查病變的尺寸(因此為設(shè)備的尺寸)。本發(fā)明能夠捕獲相對于在需要設(shè)備尺寸測定之前穿過病變的所謂導(dǎo)絲頂端 (wire-tip)的病變的尺寸。該導(dǎo)絲頂端非常容易識別，因為其表現(xiàn)為短的射線根本透不過的導(dǎo)絲節(jié)段，該導(dǎo)絲節(jié)段的長度是標準化的且已知的?；舅枷朐谝环矫鏋椋a(chǎn)生在狹窄被穿過的精確時刻的導(dǎo)絲頂端的增強視圖(利用少量造影劑施用(puff)使病變可視，或者從路圖(roadmapping)手段獲得病變)，在另一方面為，產(chǎn)生將被用于估計病變范圍的定量 (但是基本相對的)尺寸測定信息。例如，視圖可能包含所疊加的與導(dǎo)絲頂端平行的彎曲尺，并且尺在導(dǎo)絲頂端長度中應(yīng)當(dāng)與病變比較的部分上標注刻度。因為頂端處于病變中，所以在兩個對象之間的任何相對測量結(jié)果是不受投影縮減影響的。因為該視圖是自動產(chǎn)生的，并且其利用不需要點擊，所以可以從手術(shù)臺側(cè)進行其利用。以頂端衡量的尺(基于頂端長度的刻度)可以疊加在各個圖像上，而不一定疊加在其中分割頂端并且計算彎曲尺的視圖上a)其實際上可以被疊加在從捕獲頂端和利用少量造影劑看到的狹窄兩者的熒光序列中計算出的增強視圖上。b)其可以被疊加在當(dāng)已經(jīng)發(fā)生造影劑施用時但是在頂端進入狹窄之前的熒光序列的段中。c)其可以被疊加在對應(yīng)的血管造影圖像中。對于選項‘b’，需要附加的熒光圖像內(nèi)fil直，以便在近似正確的位置(注意，這個位置并不需要被精確估計，因為僅僅相對長度比較是有意義的)疊加該尺。對于選項‘c’， 可以利用MMS以便確定哪幅血管圖像以及確定應(yīng)當(dāng)在哪個近似位置處疊加該尺。選項 ‘b’和‘C’的主要優(yōu)點在于，頂端不構(gòu)成阻礙并且病變與尺的比較更容易。另外，還可以顯示對病變的投影縮減局部的估計，或者甚至可以顯示對在第三維的角度的估計。這可以從頂端尺寸與所觀測的尺寸(以mm為單位)的比較中計算得出。對于角度確定，可以使用關(guān)于采集幾何結(jié)構(gòu)的簡單規(guī)則以及頂端的位置來解決取向的不明確性。下文將基于附圖來更加詳細地描述本發(fā)明，在附圖中

圖1和圖2示出了所期望的結(jié)果的示例；以及圖3示出了兩種實現(xiàn)方案。在圖1中，在穿過狹窄時刻的熒光透視圖像的頂層示出了所計算出的尺(利用造影劑施用)。這涉及在上文中介紹的選項‘a(chǎn)’。在圖2中，在血管造影圖像的頂層示出了所計算出的尺(頂端不構(gòu)成阻礙)。頂端在熒光圖像中被分割(并且在熒光圖像中計算出尺)，熒光圖像與血管造影圖像之間的對應(yīng)性可以例如從在參考文獻4中描述的心臟路圖技術(shù)中得到。這涉及上文的選項‘C’。為了獲得該類型的結(jié)果，需要如圖3中描述的若干步驟。該圖示出了選項‘a(chǎn)’和選項‘C’(選項‘b’為選項‘C’的變型)兩者。圖3示出了兩種實現(xiàn)方案，即在穿過時刻的圖像中的疊加以及在無頂端的圖像中的疊加。在圖3中示出的第一方案中，采用了熒光圖像。作為后臺任務(wù)執(zhí)行對導(dǎo)絲頂端的檢測。然后，測量在頂端周圍的對比度，接著進行“最佳時刻”的計算。對導(dǎo)絲頂端進行分割并且建模，接著計算彎曲的尺。然后，執(zhí)行該尺與最佳時刻的熒光圖像的疊加。圖3示出的另一過程包括檢測熒光圖像中的頂端；在該頂端穿過狹窄時的那一時刻執(zhí)行觸發(fā)。然后，對該頂端進行分割和建模，并且計算對應(yīng)的彎曲的尺。利用經(jīng)配準的病變圖像疊加該尺。圖3示意性描繪的第三方法涉及血管造影圖像?；谠诖┻^狹窄時刻的觸發(fā)，計算經(jīng)配準的病變圖像。然后利用經(jīng)配準的病變圖像疊加該尺。對于選項‘a(chǎn)’，可以采用若干步驟。-在后臺任務(wù)中的導(dǎo)絲頂端檢測或追蹤。由于其非常高的X射線吸收性質(zhì)及其受限的長度，該檢測過程是相當(dāng)簡單的，并且可以利用常規(guī)脊線增強(ridge enhancement)技術(shù)和閾值化技術(shù)來進行該檢測過程。該方法甚至能夠通過脊線跟蹤方法得到加強。在任何情況下，該后臺任務(wù)在當(dāng)前熒光透視運行的每個幀提供對該頂端的分割。-一旦已經(jīng)通過注射導(dǎo)管產(chǎn)生了對比度(contrast)，其快速到達頂端附近。對頂端的連續(xù)分割提供了將進行查找并分析對比度的區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)。通常監(jiān)測在頂端周圍和頂端上的灰度值，因而產(chǎn)生若干時間-強度曲線(例如一條曲線對應(yīng)于頂端上的平均灰度值(沿著時間)，而一條曲線對應(yīng)于頂端兩側(cè)的平均值)。這能夠確定頂端和病變兩者都最佳可視的最佳時刻。-對于所選擇的時刻，然后將頂端進行仔細分割及建模(例如作為樣條曲線)。這可以利用傳統(tǒng)的分割和曲線擬合工具來實現(xiàn)。-然后可以產(chǎn)生尺的模型，該尺的模型基本上由與頂端曲線平行并且包含從當(dāng)前投影下觀測的頂端長度中計算出的刻度的曲線構(gòu)成。-然后可以將彎曲的尺疊加在實際的頂端和病變旁邊，從而為臨床醫(yī)師提供了依照頂端長度的部分或者多個頂端長度來估計病變長度的能力，并且這與可能的投影縮減無關(guān)。對于選項‘C’，除了已經(jīng)描述的步驟之外，以下步驟是必須的-以某種方法，指出或檢測穿過狹窄的時間。在最簡單的版本中，可以從在正確時刻激發(fā)按鈕簡單得到觸發(fā)信號。在較復(fù)雜的版本中，可以使用路像(參考4!)并且可以在頂端附近(在熒光圖像中)檢測病變(在路像中)。當(dāng)頂端接近實際的病變時，然后發(fā)送觸發(fā)信號。-觸發(fā)信號指定參考熒光圖像以及相關(guān)地指定在該圖像中的頂端的參考位置。使用如在路圖中包含的對應(yīng)及配準模塊(參考4)，然后可以發(fā)現(xiàn)對應(yīng)該熒光參考熒光圖像的匹配脈管圖像(稱之為經(jīng)配準的病變圖像)，并且可以確定將被應(yīng)用到參考頂端位置的運動以使其適應(yīng)該脈管圖像。-然后可以利用那些項信息來將彎曲的尺(與先前相同的方式計算出，但是在由觸發(fā)信號指定的熒光時刻)疊加到對應(yīng)的脈管圖像中，并且在正確的位置。本發(fā)明存在很多其他擴展和變型，下文將對此進行概述。-如已經(jīng)指出的，經(jīng)配準的病變圖像可以從具有造影劑施用并且在頂端進入狹窄之前的熒光圖像中計算出。這簡化了病變圖像的構(gòu)造和配準。-如果以某種方法將頂端長度輸入系統(tǒng)(對于該長度的值具有非常小的可能性)， 然后將像素轉(zhuǎn)換為毫米并且測量圖像中的頂端長度，則能夠確定并且顯示所估計的投影縮減度。這只不過相當(dāng)于將所期望的長度與所觀測的長度進行比較。-此外，甚至可以以相同方式確定第三維的角度。為了消除通常的角度不確定性， 可以包含與采集幾何結(jié)構(gòu)及頂端位置相關(guān)聯(lián)的簡單規(guī)則。根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)可以基于常規(guī)成像系統(tǒng)，該常規(guī)成像系統(tǒng)適合通過包括用于根據(jù)本發(fā)明方法的獲得尺寸測定信息的模塊進行修改或調(diào)整。成像系統(tǒng)可以包括用于計算虛擬尺的計算模塊。成像系統(tǒng)還可以包括用于在疊加視圖中顯示尺的顯示模塊。換言之，根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)可以基于常規(guī)成像系統(tǒng)并通過提供用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的功能的模塊進行改動。本發(fā)明可以應(yīng)用于PCI介入中的心臟系統(tǒng)。由于這類介入的重要性以及精確設(shè)備尺寸測定的重要性，本發(fā)明的影響是非常廣闊的。參考文獻1"Algorithmic Solutions for Live Device-to-Vessel Match，，，J. Bredno、 B. Martin-Leung 禾口 K. Eck. In Proceedings of SPIE-Volume 5370-Medical Imaging2004, Image Processing, J. Michael FitzpatrickiMilan Sonka，Editors，2004 年 5 月，第 1486-1497 頁；[2]"The accuracy of length measurements using different intravascular ultrasound motorized transducer pullback systems，，，K· Tanaka、S· G· Carlier 等人， The International Journal of Cardiovascular Imaging(formerly Cardiac Imaging)， 第23卷，第6期/2007年12月；3 J Intra—procedural coronary intervention planning using hybrid3-dimensional reconstruction techniques. Academic Radiology,第 10 卷，第 12 期，第 1433-1441 頁；4"Algorithmic Solutions for Live Device-to-Vessel Match，，，J. Bredno、 B. Martin-Leung 禾口 K.Eck0 In Proceedings of SPIE-Volume 5370-Medical Imaging 2004 Image Processing,J. Michael Fitzpatrick,Milan Sonka,Editors,2004 年 5 月，第 1486-1497 頁；5US6620111B2(2003年)6US5253653A(1993年)7GB2355797A(2001年)8W003/049794A1 (2003 年)9US2003/0088195AK2003年)
權(quán)利要求
1.一種用于提供設(shè)備尺寸測定支持的方法，包括 獲得脈管的X射線圖像；將具有射線透不過的導(dǎo)絲頂端的導(dǎo)絲引入所述脈管中； 獲得所述導(dǎo)絲頂端的X射線圖像；當(dāng)所述導(dǎo)絲頂端穿過所述脈管時對所述導(dǎo)絲頂端進行分割；以及基于所述導(dǎo)絲頂端的尺寸提供與所述脈管的尺寸有關(guān)的尺寸測定信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)絲頂端的所述圖像為所述導(dǎo)絲頂端的增強視圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，將與所述導(dǎo)絲平行延伸的虛擬尺疊加在所述圖像上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述尺在所述導(dǎo)絲頂端的長度部分上標注刻度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述尺為彎曲的尺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的方法，其中，對所述導(dǎo)絲頂端進行分割并且建模。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一項所述的方法，其中，將所述尺疊加在從熒光序列計算出的視圖上，所述熒光序列捕獲所述導(dǎo)絲頂端以及利用少量造影劑看到的所述脈管兩者。
8.根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一項所述的方法，其中，將所述尺疊加在已經(jīng)發(fā)生造影劑施用但是在所述導(dǎo)絲頂端進入所述脈管之前的熒光序列的段上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的方法，其中，將所述尺疊加在對應(yīng)的血管造影圖像上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法，其中，將從所述導(dǎo)絲頂端的所述圖像中獲得的所述導(dǎo)絲頂端的尺寸與所述導(dǎo)絲頂端的實際尺寸進行比較。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，提供對所述脈管的投影縮減的估計。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，提供對所述導(dǎo)絲頂端的角度的估計。
13.—種X射線成像系統(tǒng)，其包括用于根據(jù)權(quán)利要求1到12中的任一項所述的獲得尺寸測定信息的模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成像系統(tǒng)，其包括用于計算虛擬尺的計算模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的成像系統(tǒng)，其包括用于在疊加視圖上顯示所述尺的顯示模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提供設(shè)備尺寸測定支持的方法和裝置，所述方法包括獲得脈管的X射線圖像，將具有射線透不過的導(dǎo)絲頂端的導(dǎo)絲引入該脈管中，獲得所述導(dǎo)絲頂端的X射線圖像，當(dāng)所述導(dǎo)絲頂端穿過所述脈管時對其進行分割，并且基于所述導(dǎo)絲頂端的尺寸來提供與所述脈管的尺寸有關(guān)的尺寸測定信息。根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)包括提供用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的功能的模塊。
文檔編號A61M25/00GK102458554SQ201080028091
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者R·弗洛朗 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司