專利名稱：用于支架放置的兩2d影像患者主動脈配準的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對主動脈瘤的X射線透視控制介入修復(fluoroscopy controlled, interventional repair)，比如現有技術的圖IA中所示，并且特別地涉及對作為腹部主動脈9的疾病的腹主動脈瘤(AAA)的X射線透視控制介入修復。該疾病通常通過將覆膜支架 (stent graft)插入主動脈以改造組織從而進行治療。引導線11和導管穿過腹股溝被插入 (現有技術圖1B)，由此將布置一個或多個覆膜支架12(下文中也稱為“支架”)。就這些支架12的傳送而言，重要的是停留在確定的“停止區(qū)”。
背景技術：
目的在于將覆膜支架12布置在健康區(qū)域，而不會遮斷任何重要的血管分支，例如腎動脈。介入過程中的敏感點是主覆膜支架12在主動脈中的釋放(現有技術圖1C)。有時有限的覆膜支架必須由不同的支架部分安裝，例如由遮蓋腿部動脈、主動脈等的各個覆膜支架部分安裝起來。總而言之，圖IA中示出了腹部主動脈10的腹主動脈瘤(AAA)疾病。該疾病以血管內的方式或者插入覆膜支架12的方式(現有技術圖1C)進行治療。引導線11和導管穿過腹股溝被插入(現有技術圖1B)，由此覆膜支架12被插入(現有技術圖1C)。為了不必永久地注入造影介質以控制該復雜的支架定位，可以將示出主動脈10 的分段的相關部分9的、配準的3D容積(3D volume) 13重疊，以引導支架的定位(現有技術圖2A)。已知使3D容積13與CT掃描成像儀的C-臂(C-臂是CT成像系統(tǒng)的可轉動臂， 包括X-射線發(fā)射器和檢測器，在現有技術中是熟知的)和投影幾何結構14配準，3D容積 13能夠在解剖學上正確地投射到2D的X射線透視影像15。該影像15以正視圖示出在現有技術圖2B中?？偠灾?，如果3D容積13配準到C-臂且C-臂的投影幾何結構14已知(圖2A)， 則3D容積13能夠在解剖學上正確重疊到2DX射線透視影像15，這已知為2D-3D重疊。該可視化也能夠隨動C-臂的每個角度變化等。上述方法的主要問題在于包括分段主動脈10的CT數據庫與C-臂的配準。通常， 這使用3D-3D配準法(現有技術圖幻來完成。為使分段主動脈17與C-臂配準(3D-3D配準)，相對C-臂采集3D容積16 (A)，該容積經由標定而隱含地配準到C-臂。該容積16通過3D-3D配準(C)而配準到外部CT(B)。這導致了(C)中所示的變換T，說明了 CT坐標系
統(tǒng)至C-臂的坐標系統(tǒng)的變換。如果該變換應用到CT容積，則CT容積也能夠配準到C-臂 ⑶。替代地，能夠使用2D-3D配準法(現有技術圖4)，其中通常需要獲取主動脈20的兩個血管造影18、19，以使3D主動脈與C-臂配準。由此，圖4示出了使預分段的主動脈與 C-臂配準的可能性(使用兩個視圖投影18、19的20-30配準)。這里，對C-臂獲取僅兩個投影18、19(優(yōu)選地間隔90°，例如橫向投影18和AP投影19) (A)。為此，附圖標記8示出的外部CT容積(B)被用(C)示出的2D-3D配準法配準。這再次產生的T變換，所述T變換
4說明了 CT坐標系統(tǒng)到C-臂坐標系統(tǒng)的變換。如果該變換被施加到CT容積，則其再次與 C-臂配準⑶。由此，已知在現有技術中提供了 兩個容積的2D-3D配準； 一容積與一個或多個2D投影的配準；和· CT數據中的主動脈的(半或)自動分段。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種配準方法(及相應的工作流程)，用以確保其中所使用的造影劑的量被最小化的配準。在減少造影劑的使用而使支架在患者的主動脈中放置可視化的方法中，在放置支架之前通過CT掃描提供患者的主動脈的3D容積。提供具有C-臂的血管造影系統(tǒng)以獲取患者的2D影像。提供具有配準軟件的計算機用于使3D容積與由血管造影系統(tǒng)獲取的2D 影像配準。對3D容積進行第一分段以將主動脈從3D影像的其余部分分出。對使用第一分段的3D容積進行第二分段以將患者的骨骼結構從3D容積的其余部分分出。主動脈的第一 2D影像從第一方向通過使用造影劑而獲得。第二 2D影像從第二方向但不使用造影劑而獲得。通過使第一 2D影像與分段的主動脈配準和使第二 2D影像與分段的骨骼結構配準，分段的3D容積中的主動脈與C-臂配準以生成配準的3D容積。在血管造影系統(tǒng)上觀察由血管造影系統(tǒng)獲取的疊加在配準的3D容積上的第三連續(xù)2D影像的狀態(tài)下，支架被布置在主動脈中。


圖IA示出了現有技術中已知的腹主動脈瘤；圖IB示出了現有技術中已知的引導線的引入，該引入在將覆膜支架引入到分段的主動脈中以將動脈瘤與血流隔開之前進入；圖IC示出了現有技術中已知的覆膜支架的放置，用以將血流與動脈瘤隔開；圖2A是示出現有技術的2D-3D重疊技術的透視圖；圖2B是圖2A中的透視圖中示出的2DX射線透視影像的正視圖；圖3示出了現有技術中3D-3D配準法中的已知的步驟；圖4示出了根據現有技術的2D-3D配準法；圖5示出了根據優(yōu)選實施方式的方法，其中采用原始橫向投影(native lateral projection)與僅一個血管造影，以使造影劑的使用最小化；圖6示出了根據優(yōu)選實施方式的用于與不同類型的圖像自動配準的、3D容積數據庫的進一步分段的準備；圖7使用具有不同類型圖像的兩個視圖，示出了用于根據優(yōu)選實施方式的2D-3D 配準的工作流程；和圖8是優(yōu)選實施方法的流程圖。
具體實施方式
為了促進對于本發(fā)明的原理的理解，現在將參考附圖中示出的優(yōu)選實施方式/最佳方案，并且將用特定的語言來說明所述優(yōu)選實施方式/最佳方案。仍將理解，并不意圖由此限定本發(fā)明的范圍，并且包括對所示裝置的替代和進一步的修改及對于本發(fā)明所涉及領域的技術人員通常將發(fā)生的如所示的本發(fā)明的原理的進一步應用。下文中公開了優(yōu)選實施方式的配準方法，其中具有用以將包括預分段的組織的容積配準的工作流程。公開了一種方法，該方法用于將腹部主動脈(即，主動脈瘤)與C-臂配準，但當然還能夠延伸至預分段可用的任意情況，例如，胸部主動脈(例如，對于胸部動脈瘤)主動脈根部(例如，對于瓣膜更換)；和左心房(例如，對于EP燒蝕)。目的在于確保足夠良好的配準，而不必需施加過多的造影劑。該方法使用根據兩個視圖(即，使用兩個2D投影)的2D-3D配準，以使容積與 C-臂配準。這樣的優(yōu)點在于與3D-3D配準方案相比更為簡單的工作流程。該配準未使用兩個3D血管造影，而是如圖5所示僅采用一個血管造影及原始橫向投影23，其中該僅一個血管造影示出了主動脈22和脊柱M (優(yōu)選地，從AP投影21A取得)， 原始橫向投影示出了骨骼結構(脊柱M)。在一方面，這樣給定了“3D主動脈在2D主動脈血管造影”上的配準的精度。另外， 這也是由于臨床的原因而必須采取的血管造影術。另一方面，能夠進行深度估計(其使用骨骼結構例如脊柱作為界標是足夠精確的)，而不需要(或者，不使用)用于第二血管造影的另外的造影劑。更特別地，圖5示出了將預分段的主動脈M與C-臂(使用具有不同類型影像的兩個視圖的2D-3D配準)。這里如圖4所示，構思是將包括預分段主動脈M的外部CT容積 21與兩個2D投影21A和23配準。差別在于，使用不同類型的影像用于配準。對于AP投影 21A，使用出于臨床目的所取得的主動脈M的血管造影21。橫向投影23是脊柱M的原始影像，該原始影像給出了充分的深度信息，但能夠在不需要額外的造影劑的情況下取得該原始影像。在優(yōu)選實施方式的另一個擴展例中，如圖6中所示，3D容積21基于主動脈分段的信息(或者至少關于容積中的主動脈的位置信息)而被進一步剪裁，以能夠優(yōu)化地將該容積與不同類型的2D影像配準。圖6示出了 AP視圖21A的AP血管造影21和脊柱M的橫向原始采集影像23的示例。如圖6中所示，為AP血管造影的配準，沿主動脈22的已知位置切出矩形25，從而剪裁的影像僅包括主動脈22。該“部分容積”僅包括血管信息，并且優(yōu)化地與相應的血管造影配準。為與脊柱M的橫向采集影像23配準，能夠使用類似的方案。這里，切出通過主動脈22的寬度(加上邊線使得其確定地包括脊柱24)描繪的但在主動脈22下方的另一個矩形沈(圖6)。該第二“部分容積”則僅包括骨骼信息并且能夠優(yōu)化地與相應的脊柱M的原始采集影像配準。更特別地，圖6由此示出了用于與不同類型的影像自動配準的3D容積數據庫的準備(其它分段)?；陉P于主動脈22的分段的信息，能夠進一步準備該3D CT，以更好地匹配用于配準的不同類型的2D投影影像。在圖6中，(A)示出了沿主動脈22的3D CT數據的視圖。為了 AP血管造影21 (AP視圖21A)的配準，沿主動脈22的已知位置周圍切出矩形 25，使得剪裁的矩形25的影像僅包括能夠被優(yōu)化地與相應的血管造影配準的主動脈22。為與脊柱M的橫向采集影像23配準，切出由主動脈22的寬度(加上連線)描繪的但在主動脈下方的矩形26 (使得剪裁的矩形沈的影像僅包括脊柱24)并且能夠優(yōu)化地與相應的2D采集影像配準。上面給出了用于所提出的配準的如下的方法和工作流程，如圖7中所示1.對外部血管造影CT容積21中的主動脈22進行預分段(使用手工步驟、半自動步驟或者自動步驟)；2.可選地，外部CT容積21被準備成提取出主動脈22和脊柱M用于更好的自動配準；3.利用C-臂獲取兩個2D投影21A和23 (另見圖5)，所述兩個投影優(yōu)選地相隔 90°，例如，a. AP投影21A ；主動脈M的血管造影；b.橫向投影23 ；脊柱M的原始采集影像；和4.所述兩個2D投影21A和23與預分段(并且被進一步準備的)外部CT容積21 的數據庫的配準，優(yōu)選地通過自動(例如，基于影像的)方法進行。特別地，圖7示出了在使用具有不同類型的影像的兩個視圖的2D-3D配準中的工作流程。該工作流程包括下面的步驟1)外部CT容積21中的主動脈22的預分段；2)對外部CT容積21預分段以提取主動脈22和脊柱M用于隨后的自動配準。3)利用C-臂采集兩個2D投影2IA和23 (例如，AP投影2IA 血管造影2IA/橫向投影23 脊柱M的原始采集影像23)；和4)兩個2D投影21A、23與預分段的(和進一步準備的)外部容積21的數據庫的自動2D-3D配準。現在將參考圖8中的流程圖說明用于減少造影劑的使用，而使支架在患者的主動脈中放置可視化的優(yōu)選實施方式的方法。如方框25所示，在放置支架之前，根據對患者的CT掃描提供患者的主動脈的3D 容積影像。如方框沈所示，提供具有C-臂的血管造影系統(tǒng)，并且所述系統(tǒng)能夠利用C-臂進行CT掃描，以取得患者的2D影像。如方框27所示，提供具有配準軟件的計算機，所述配準軟件用于使3D容積影像與血管造影系統(tǒng)取得的2D影像配準。如方框觀所示，對3D容積影像進行第一分段，以將主動脈從3D容積影像的其余部分分出。如方框四所示，對使用第一分段的3D容積影像進行第二分段，以將患者的脊柱從 3D容積影像的其余部分分出。如方框30所示，用血管造影系統(tǒng)，從第一方向使用造影劑獲得主動脈的第一 2D影像。如方框31所示，用血管造影系統(tǒng)，從第二方向但不使用造影劑獲得第二 2D影像。
如方框32所示，通過使第一 2D影像與分段的主動脈配準、和使第二 2D影像與分段的脊柱配準，3D容積影像中的分段的主動脈與血管造影系統(tǒng)的C-臂配準，以生成配準的 3D容積影像。如方框33所示，在血管造影系統(tǒng)上觀察由血管造影系統(tǒng)取得的疊加在上述配準的3D容積影像上的第三連續(xù)2D影像的狀態(tài)下，將支架置于主動脈中。本優(yōu)選實施方式的方法具有下面的優(yōu)點。所提出的2D-3D配準的改變允許CT數據庫以高的精度與分段的主動脈的配準，但使用盡可能最少量的造影劑(僅使用臨床標示的血管造影術，產生非造影劑圖像)。由于使用預分段的外部數據庫(例如，CT容積)的被引導的步驟，這樣改進了工作流程和患者的舒適度。雖然在上面的說明中已經在附圖中詳細示出和說明了本發(fā)明，所說明的特征被認為是說明性的而不是限制性的，應理解為示出和說明了僅優(yōu)選的實施方式，并且期望保護在本發(fā)明的范圍內作出的全部改變和修改。
權利要求
1.一種減少造影劑的使用而使在患者的主動脈中放置支架可視化的方法，所述方法包括如下步驟在放置所述支架之前，基于對患者的CT掃描提供患者的主動脈的3D容積影像； 提供具有C-臂的血管造影系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠通過所述C-臂進行CT掃描來獲取患者的2D影像；提供具有配準軟件的計算機，用于使所述3D容積影像與由所述血管造影系統(tǒng)獲取的 2D影像配準；對所述3D容積影像進行第一分段，以將主動脈與所述3D影像的其余部分分開； 使用所述第一分段對所述3D容積影像進行第二分段，以將患者的骨骼結構與所述3D 容積影像的其余部分分開；使用所述血管造影系統(tǒng)，使用造影劑而從第一方向獲得主動脈的第一 2D影像； 使用所述血管造影系統(tǒng)，不使用造影劑而從第二方向獲得主動脈的第二 2D影像； 通過使所述第一 2D影像與所述分段的主動脈配準且使所述第二 2D影像與所述分段的骨骼結構配準，而使所述3D容積影像中所述分段的主動脈與所述血管造影系統(tǒng)的C-臂配準，以生成配準的3D容積影像；和將所述支架置于主動脈中，同時在所述血管造影系統(tǒng)上觀察由所述血管造影系統(tǒng)獲取的、疊加在配準的3D容積影像上的第三連續(xù)2D影像。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二分段包括粗分段。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述第二2D影像的所述第二方向相對于用于所述第一 2D影像的所述第一方向大體上成90°。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，主動脈包括腹部主動脈，并且所述骨骼結構包括脊柱。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述主動脈是從腹部主動脈、胸部主動脈、主動脈根部和左心房構成的組中選擇的元素中的一個。
6.一種減少造影劑的使用而使在患者的主動脈中放置支架可視化的方法，所述方法包括如下步驟在放置所述支架之前，基于對患者的CT掃描提供患者的腹部主動脈的3D容積影像； 提供具有C-臂的血管造影系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠通過所述C-臂進行CT掃描來獲取患者的2D影像；提供具有配準軟件的計算機，用于使所述3D容積影像與由所述血管造影系統(tǒng)獲取的 2D影像配準；對所述3D容積影像進行第一分段以將主動脈與所述3D影像的其余部分分開； 使用所述第一分段對所述3D容積影像進行第二分段，以將患者的脊柱與所述3D容積影像的其余部分分開；使用所述血管造影系統(tǒng)，使用造影劑而從第一方向獲得主動脈的第一 2D影像； 使用所述血管造影系統(tǒng)，不使用造影劑而從第二方向獲得主動脈的第二 2D影像； 通過使所述第一 2D影像與所述分段的主動脈配準且使所述第二 2D影像與所述分段的脊柱配準，而使所述3D容積影像中所述分段的主動脈與所述血管造影系統(tǒng)的C-臂配準以生成配準的3D容積影像；和將所述支架置于主動脈中，同時在所述血管造影系統(tǒng)上觀察由所述血管造影系統(tǒng)獲取的、疊加在配準的3D容積影像上的第三連續(xù)2D影像。
7. 一種減少造影劑的使用而使在患者的主動脈中放置支架可視化的方法，所述方法包括如下步驟在放置所述支架之前，基于對患者的CT掃描提供患者的主動脈的3D容積影像； 提供具有C-臂的血管造影系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠通過所述C-臂進行CT掃描來獲取患者的2D影像；提供具有配準軟件的計算機，用于使所述3D容積影像與由所述血管造影系統(tǒng)獲取的 2D影像配準；使用所述血管造影系統(tǒng)，使用造影劑而從第一方向獲得主動脈的第一 2D影像； 使用所述血管造影系統(tǒng)，不使用造影劑而從第二方向獲得主動脈的第二 2D影像； 通過使所述第一 2D影像與所述主動脈配準且使所述第二 2D影像與所述骨骼結構配準，而使所述3D容積影像中所述主動脈與所述血管造影系統(tǒng)的C-臂配準以生成配準的3D 容積影像；和將所述支架置于主動脈中，同時在所述血管造影系統(tǒng)上觀察由所述血管造影系統(tǒng)獲取的、疊加在配準的3D容積影像上的第三連續(xù)2D影像。
全文摘要
在通過減少使用造影劑而使支架在患者的主動脈中放置可視化的方法中，在放置支架之前通過CT掃描提供患者的主動脈的3D容積影像。提供具有C-臂的血管造影系統(tǒng)來獲取2D影像；配準3D容積影像與2D影像；對3D容積影像進行第一分段以將主動脈與3D影像的其余部分分開；使用對3D容積影像的第一分段進行第二分段，以將患者的骨骼結構與3D容積影像的其余部分分開；第一2D影像從第一方向通過造影劑的使用而獲得；第二2D影像從第二方向不使用造影劑而獲得；通過使第一2D影像與主動脈配準且使第二2D影像與骨骼結構配準，使3D容積影像中主動脈與C-臂配準對以生成配準的3D容積影像。
文檔編號A61B6/03GK102342845SQ20111020481
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權日2010年7月21日
發(fā)明者M.菲斯特 申請人:西門子公司