СОВМЕЩЕНИЕ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ СОСУДОВ
REAL-TIME COMBINATION FOR VASCULAR TREATMENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к точному позиционированию для сосудистых интервенционных процедур, в частности к способу точного позиционирования для сосудистых интервенционных процедур, системе медицинской визуализации для точного позиционирования для сосудистых интервенционных процедур и лабораторной системе катетеризации для точного позиционирования для сосудистых интервенционных процедур.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сосудистые интервенционные процедуры часто содержат задачу позиционирования устройства внутри сосуда перед дальнейшими этапами. Например, стенты могут нуждаться в позиционировании внутри сосуда перед развертыванием. В другом примере в ходе вмешательств по перкутанной замене аортальных клапанов (PAV-замене) имплантируемое устройство, иначе говоря, искусственный сердечный клапан, устанавливают, например, под рентгеноскопическим наблюдением до развертывания. При PAV-замене для обеспечения упомянутого позиционирования выполняют ангиографию надаортальных артерий с контрастным веществом, чтобы определить оптимальную проекцию для развертывания PAV. Например, вручную выбирают кадр, сохраняют и затем используют в качестве опорного изображения, полученного до имплантации. Однако, как уже установлено, кардиолог или кардиохирург или в случае других сосудистых вмешательств хирург или другой штатный сотрудник клиники должен постоянно объединять мысленно информацию с опорного изображения с рентгеноскопическими изображениями, полученными во время вмешательства, другими словами, с рентгеноскопическими изображениями в реальном времени. Упомянутый умственный процесс подвержен ошибкам и превращает позиционирование в сложную и утомительную операцию. Дополнительный недостаток состоит в том, что движения, сопровождающие дыхание и сердцебиение, дополнительно усложняют упомянутую операцию мысленного объединения. Таким образом, затребованное вручную опорное изображение дает всего лишь некоторую поддержку, так как кардиолог или кардиохирург, например, вынужден привязывать информацию из опорного изображения к рентгеноскопическим изображениям, получаемым в реальном времени во время оперативного вмешательства, с использованием собственного воображения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является снабжение кардиолога или хирурга более полной информацией во время сосудистых вмешательств.
Цель может быть достигнута с помощью медицинского устройства формирования изображения для точного позиционирования для сосудистых интервенционных процедур и способа точного позиционирования для сосудистых интервенционных процедур, а также с помощью системы получения рентгеновских изображений и лабораторной системы катетеризации в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения.
В примерном варианте осуществления предлагается способ точного позиционирования для сосудистых интервенционных процедур, при этом способ содержит следующие этапы. Во-первых, получают, по меньшей мере, одно рентгеновское изображение представляющей интерес области сосуда с введенным контрастным веществом. Затем идентифицируют информационные данные о сосудах в, по меньшей мере, одном полученном изображении. Затем обнаруживают первые признаки кальциноза сосуда в представляющей интерес области сосуда на, по меньшей мере, одном полученном изображении. Затем формируют представление сосуда с использованием информационных данных о сосудах и обнаруженных признаков кальциноза. Затем получают, по меньшей мере, одно текущее рентгеноскопическое изображение представляющей интерес области сосуда. Затем обнаруживают вторые признаки кальциноза сосуда в представляющей интерес области сосуда на, по меньшей мере, одном текущем рентгеноскопическом изображении, при этом вторые признаки кальциноза соответствуют первым признакам кальциноза. Затем представление сосуда совмещают с рентгеноскопическим изображением, при этом используют признаки кальциноза для совмещения. Затем формируют комбинированное изображение посредством объединения представления сосуда с, по меньшей мере, одним рентгеноскопическим изображением. В дальнейшем комбинированное изображение отображают на дисплее.
Термин «соответствующий» означает, что признаки на одном из изображений соответствуют таким же признакам в другом из изображений. Проще говоря, первые и вторые признаки кальциноза являются одними и теми же признаками кальциноза, но только на разных изображениях. Разумеется, термины «первые» и «вторые признаки кальциноза» могут содержать, каждый, по меньшей мере, один признак кальциноза.
Совмещение на основе обнаруженных признаков кальциноза обеспечивает преимущество в том, что для процесса совмещения не требуется никакого дополнительного признака, например интервенционного инструмента. Тем самым, дополнительно исключается недостаток применения интервенционных инструментов внутри крупных сосудов для совмещения, что приводит к неточному или ложному совмещению вследствие возможного перемещения инструмента в объеме сосуда.
Способ в соответствии с изобретением обеспечивает точное совмещение изображения, без искусственных меток совмещения, при этом данный результат можно легко увидеть на изображении. Если признаки или пятна кальциноза замаскированы на изображениях в реальном времени, то можно определить, действительно ли требуется предложенный способ совмещения.
Термин «точное позиционирование» относится к признакам, которые способствуют точному позиционированию, которое обычно является локальной и точной задачей. Однако точное позиционирование в соответствии с изобретением можно также применять для направления устройства, что также обычно определяют термином маршрутное картирование, при этом данный термин относится к наложению маски сосуда на неконтрастное изображение в реальном времени.
В соответствии с примерным вариантом осуществления признаки кальциноза определяют как метки для привязки двух изображений.
В соответствии с примерным вариантом осуществления этапы обнаружения первых и вторых признаков кальциноза соответственно содержат локализацию признаков кальциноза в соответствующих данных изображений.
В соответствии с примерным вариантом осуществления изображения могут содержать 2-мерные данные изображений, а также 3-мерные данные изображений. Другими словами, 3-мерные данные изображений представляющей интерес области сосуда можно совмещать с 3-мерными данными изображений или 2-мерными данными изображений состояния в реальном времени или текущего состояния.
В соответствии с примерным вариантом осуществления 3-мерные данные содержат до/околоинтервенционные 3-мерные данные, например данные КТ-сканера или данные КТ-сканера с С-образной консолью, при этом упомянутые данные используют, например, для идентификации информационных данные о сосудах, обнаружения первых признаков кальциноза и формирования полученного представления сосуда.
В упомянутых данных корень аорты, возможно, вместе с признаками кальциноза, можно сегментировать или выделять, и результаты данных операций можно применить для облегчения обнаружения/отслеживания и вышеописанной задачи совмещения.
В соответствии с примерным вариантом осуществления текущее рентгеноскопическое изображение получают с протезом, введенным в сосуд.
В соответствии с примерным вариантом осуществления способ дополнительно содержит этап получения последовательности изображений представляющей интерес области с введенным контрастным веществом и этап выбора изображения с наилучшим контрастом для следующих этапов.
В соответствии с примерным вариантом осуществления получают последовательность изображений, содержащую изображения в фазе контрастирования и содержащую изображения в фазе без контрастирования. Изображения последовательности отслеживаются, пока контрастное вещество не начнет исчезать. Признаки кальциноза идентифицируют, как только они становятся видимыми на отслеживаемых изображениях последовательности. Пространственные отношения, связывающие контуры, регистрируют в течение фазы отслеживания и применяют к признакам кальциноза.
В соответствии с примерным вариантом осуществления предлагается способ, в котором пространственные отношения, связывающие контуры, применяют к признакам кальциноза путем отслеживания.
В соответствии с примерным вариантом осуществления получают последовательность изображений, содержащую изображения, на которых сосуд наполнен введенным контрастным веществом настолько, что признаки кальциноза не видны, и содержащую изображения, на которых сосуд менее наполнен введенным контрастным веществом, так что признаки кальциноза видны. Изображения последовательности отслеживают с возвратом, пока контрастное вещество не начнет исчезать. Признаки кальциноза идентифицируют, как только они становятся видны на изображениях последовательности, отслеживаемых с возвратом. Пространственные отношения, связывающие контуры, регистрируют в фазе отслеживания с возвратом и применяют к признакам кальциноза путем прямого отслеживания.
Приведенный подход обеспечивает обнаружение признаков кальциноза в опорном изображении также в случаях, когда сосуд, по существу, наполнен контрастным веществом настолько, что, вероятно, признаки кальциноза фактически не должны быть видимыми на опорном изображении.
В соответствии с примерным вариантом осуществления способ дополнительно содержит этап оценки фона на, по меньшей мере, одном изображении и этап вычитания фона из изображения посредством выполнения DSA (цифровой субтракционной ангиографии) до этапа обнаружения первых признаков кальциноза.
В соответствии с примерным вариантом осуществления предлагается способ, в котором до/околоинтервенционные 3-мерные данные используют для этапа идентификации информационных данных о сосудах, этапа обнаружения первых признаков кальциноза и этапа формирования полученного представления сосуда. В соответствии с примерным вариантом осуществления, по меньшей мере, одно текущее рентгеноскопическое изображение содержит последовательность изображений в реальном времени.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления представляющим интерес сосудом является аорта.
В соответствии с примерным вариантом осуществления ангиограмма является аортограммой.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления вместо или в дополнение к аортограмме используют объем данных 3-мерного изображения и сегментируют аорту и идентифицируют признаки кальциноза или зоны кальциноза.
В соответствии с примерным вариантом осуществления признаки кальциноза являются пятнами кальциноза в пределах контура аорты.
Например, пятна кальциноза расположены на корне аорты.
В соответствии с примерным вариантом осуществления введенный протез является устройством искусственного сердечного клапана.
В соответствии с примерным вариантом осуществления этап получения содержит получение 3-мерных изображений корня аорты.
Например, 3-мерные изображения получают с помощью КТ-сканера или КТ-сканера с С-образной консолью, например, с помощью поворотной системы получения 3-мерных рентгеновских изображений (3DRX).
В соответствии с примерным вариантом осуществления этап формирования комбинированного изображения содержит геометрическое преобразование, например приведение опорного изображения в пространственное соответствие с изображением в реальном времени.
В соответствии с примерным вариантом осуществления используют 3-мерные данные. Представление сосуда идентифицируют или локализуют по 3-мерным данным. Затем упомянутое представление сосуда совмещают с контрастированным 2-мерным изображением в процессе вмешательства. Затем на 2-мерных изображениях идентифицируют зоны кальциноза, пригодные для использования. Зоны кальциноза дополнительно связывают с сосудами, наблюдаемыми на 2-мерных контрастированных изображениях. Затем 3-мерные данные совмещают с контрастированным 2-мерным изображением, и так как 2-мерное контрастированное изображение связано с положениями кальциноза, то можно обеспечить окончательное совмещение 3-мерной модели с изображением в реальном времени.
Однако 3-мерные данные полезны тем, что их можно использовать для получения представления сосуда, а также можно использовать для поддержки отслеживания зон кальциноза, выбора подходящего сосуда, обнаружения подходящего сосуда или отслеживания подходящего сосуда.
Цели изобретения можно также достигнуть с помощью медицинской системы формирования изображения для точного позиционирования для сосудистых интервенционных процедур, при этом упомянутая система содержит, по меньшей мере, одно устройство для получения рентгеновских изображений, блок обработки данных и дисплейное устройство. Устройство для получения рентгеновских изображений выполнено с возможностью получения, по меньшей мере, одного рентгеновского изображения представляющей интерес области сосуда с введенным контрастным веществом и возможностью получения, по меньшей мере, одного текущего рентгеноскопического изображения представляющей интерес области сосуда. Блок обработки данных выполнен с возможностью идентификации информационных данных о сосуде в, по меньшей мере, одном полученном изображении. Блок обработки данных выполнен также с возможностью обнаружения первых признаков кальциноза сосуда в представляющей интерес области сосуда на, по меньшей мере, одном полученном изображении и формирования представления сосуда с использованием информационных данных о сосуде и обнаруженных признаков кальциноза. Блок обработки данных выполнен также с возможностью обнаружения вторых признаков кальциноза сосуда в представляющей интерес области сосуда на, по меньшей мере, одном текущем рентгеноскопическом изображении, при этом вторые признаки кальциноза соответствуют первым признакам кальциноза, и с возможностью совмещения представления сосуда с рентгеноскопическим изображением, причем признаки кальциноза служат для совмещения. Блок обработки данных выполнен также с возможностью формирования комбинированного изображения посредством объединения представления сосуда с, по меньшей мере, одним рентгеноскопическим изображением. Дисплейное устройство выполнено с возможностью отображения комбинированного изображения.
В соответствии с примерным вариантом осуществления признаки кальциноза определяют как метки для связывания двух изображений.
Например, изображения могут содержать данные 2-мерного изображения, а также данные 3-мерного изображения. Другими словами, с данными 3-мерного изображения или данными 2-мерного изображения состояния в реальном времени или текущего состояния можно также совмещать данные 3-мерного изображения представляющей интерес области сосуда.
В соответствии с примерным вариантом осуществления текущее рентгеноскопическое изображение получают с протезом, введенным в сосуд.
В соответствии с примерным вариантом осуществления устройство для получения рентгеновских изображений выполнено с возможностью получения последовательности изображений представляющей интерес области с введенным контрастным веществом и блок обработки данных выполнен с возможностью выбора изображения с наилучшим контрастом.
В соответствии с примерным вариантом осуществления устройство для получения рентгеновских изображений выполнено с возможностью получения последовательности изображений, содержащей изображения в фазе контрастирования и содержащей изображения в фазе без контрастирования. Блок обработки данных выполнен с возможностью отслеживания изображений последовательности, пока признаки кальциноза не станут видны в фазе без контрастирования, и локализации признаков кальциноза относительно информационных данных о сосудах, соответствующих полученному изображению в фазе контрастирования. Блок обработки данных выполнен также с возможностью регистрации пространственных отношений, связывающих контуры в фазе отслеживания, и применения пространственных отношений к признакам кальциноза.
В соответствии с примерным вариантом осуществления блок обработки данных выполнен также с возможностью применения пространственных отношений к признакам кальциноза путем отслеживания.
В соответствии с примерным вариантом осуществления устройство для получения рентгеновских изображений выполнено с возможностью получения последовательности изображений, содержащей изображения, на которых сосуд наполнен введенным контрастным веществом настолько, что признаки кальциноза не видны, и содержащей изображения, на которых сосуд менее наполнен введенным контрастным веществом, так что признаки кальциноза видны. Блок обработки данных выполнен с возможностью отслеживания изображений последовательности, пока контрастное вещество не начнет исчезать, и идентификации признаков кальциноза, как только они становятся видны на отслеживаемых изображениях последовательности. Блок обработки данных выполнен с возможностью регистрации пространственных отношений, связывающих контуры в фазе отслеживания с возвратом, и применения пространственных отношений к признакам кальциноза путем прямого отслеживания.
В соответствии с примерным вариантом осуществления блок обработки данных выполнен с возможностью оценки фона на, по меньшей мере, одном изображении и вычитания фона из изображения посредством выполнения цифровой субтракционной ангиографии (DSA) до обнаружения первых признаков кальциноза.
В соответствии с примерным вариантом осуществления устройство для получения рентгеновских изображений выполнено с возможностью получения последовательности изображений в реальном времени.
В соответствии с примерным вариантом осуществления представляющим интерес сосудом является аорта.
В соответствии с примерным вариантом осуществления блок обработки данных выполнен с возможностью получения аортограммы в качестве ангиограммы.
В соответствии с примерным вариантом осуществления блок обработки данных выполнен с возможностью обнаружения пятен кальциноза на контуре аорты, представляющем признаки кальциноза.
Например, пятна кальциноза расположены на корне аорты.
В соответствии с примерным вариантом осуществления введенный протез является устройством искусственного сердечного клапана.
В соответствии с примерным вариантом осуществления, по меньшей мере, одно устройство для получения рентгеновских изображений выполнено с возможностью получения 3-мерных изображений корня аорты.
Например, 3-мерные изображения, например, таких сосудов, как аорта, получают с помощью КТ или поворотной системы получения 3-мерных рентгеновских изображений (3DRX).
В соответствии с примерным вариантом осуществления блок обработки данных выполнен с возможностью формирования комбинированного изображения геометрическим преобразованием, выполняемым так, чтобы привести опорное изображение в пространственное соответствие с изображением в реальном времени.
Например, геометрическое преобразование применяют для наложения синтезированного представления сосуда или модели на изображение в реальном времени.
Поставленной цели можно также достигнуть с помощью системы получения рентгеновских изображений, содержащей устройство, соответствующее одному из предшествующих вариантов осуществления.
Поставленной цели можно также достигнуть с помощью лабораторной системы катетеризации, содержащей устройство, соответствующее одному из вышеупомянутых вариантов осуществления.
В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается компьютерная программа или компьютерный программный продукт, которая(ый) отличается выполнением с возможностью исполнения способа, содержащего этапы способа в соответствии с одним предшествующим вариантом осуществления, на соответствующей системе.
Следовательно, компьютерный программный продукт может храниться в компьютерном блоке, который может быть также частью варианта осуществления настоящего изобретения. Упомянутый компьютерный блок может быть выполнен с возможностью выполнения или управления выполнением этапов вышеописанных способов. Кроме того, упомянутый компьютерный блок может быть выполнен с возможностью управления работой компонентов вышеописанного устройства. Компьютерный блок может быть выполнен с возможностью автоматического управления работой и/или исполнения указаний пользователя. Компьютерная программа может быть загружена в рабочую память процессора данных. Следовательно, процессор данных может быть выполнен с возможностью выполнения способа в соответствии с изобретением.
Данный примерный вариант осуществления изобретения включает в себя как компьютерную программу, которая изначально использует изобретение, так и компьютерную программу, которая при обновлении превращает существующую программу в программу, которая использует изобретение.
Кроме того, элемент компьютерной программы может быть способен обеспечивать все необходимые этапы для выполнения процедуры примерного варианта осуществления вышеописанного способа.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается машиночитаемый носитель информации, например CD-ROM (постоянная память на компакт-диске), при этом машиночитаемый носитель информации содержит элемент компьютерной программы, хранящийся на упомянутом носителе, и упомянутый элемент компьютерной программы описан в предыдущем параграфе.
Однако компьютерная программа может быть также поставлена по сети, например глобальной сети, и может быть загружена в рабочую память процессора данных из упомянутой сети. В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается носитель информации для обеспечения возможности загрузки элемента компьютерной программы, при этом упомянутый элемент компьютерной программы составлен с возможностью выполнения способа в соответствии с одним из вышеописанных вариантов осуществления изобретения.
Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на разные предметы изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, относящиеся к способу, а другие варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, относящиеся к устройству. Однако специалисту в данной области техники должно быть очевидно из вышеприведенной информации и нижеследующего описания, что, если не указано иначе, следует считать, что в дополнение к любой комбинации признаков, принадлежащих к одному типу предмета изобретения, в настоящей заявке предлагается также любая комбинация признаков, относящихся к разным предметам изобретения. Однако все признаки можно объединять для обеспечения синергических результатов, которые составляют больше, чем простую сумму признаков.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеприведенный аспект и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения могут быть также получены из нижеописанных примерных вариантов осуществления и поясняются со ссылкой на примерные варианты осуществления, которые, однако, не ограничивают изобретение. Ниже приведено подробное описание изобретения со ссылкой на чертежи.
Фиг. 1 - изображение системы получения рентгеновских изображений для применения в лаборатории катетеризации с целью точного позиционирования для сосудистых интервенционных процедур;
Фиг. 2 - блок-схема последовательности этапов способа в соответствии с изобретением;
Фиг. 3 - блок-схема последовательности этапов другого варианта осуществления способа, представленного на фиг. 2;
Фиг. 4 - схематическое изображение структуры аорты;
Фиг. 5 - схематическое изображение катетеризации объекта в качестве примера лечения сосуда;
Фиг. 6 - схематическое представление контрастированного изображения в соответствии с изобретением;
Фиг. 7 - схематическое представление рентгеноскопического изображения в соответствии с изобретением;
Фиг. 8 - схематическое представление комбинированного изображения в соответствии с изобретением;
Фиг. 9 - схематическое представление контрастированного изображения на аортограмме;
Фиг. 10 - схематическое представление неконтрастированного изображения на аортограмме;
Фиг. 11 и 12 - примерный вариант осуществления отслеживания признаков кальциноза от неконтрастированных изображений к контрастированным изображениям;
Фиг. 13 - идентификация плоскости аортального клапана и медиальной оси;
Фиг. 14 - представление преобразования плоскости и медиальной оси в зависимости от отслеженных признаков кальциноза;
Фиг. 15 - представление преобразованной совмещенной плоскости и медиальной оси из рентгеноскопического изображения на основании отслеженных признаков кальциноза;
Фиг. 16-18 - фотографические изображения, соответствующие чертежам на фиг. 6-8; и
Фиг. 19-25 - фотографические изображения, соответствующие чертежам на фиг. 9-15.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг. 1 схематично изображена система 10 получения рентгеновских изображений для применения в лаборатории катетеризации с устройством для обследования с целью точного позиционирования при замене сердечного клапана. Устройство для обследования содержит устройство для получения рентгеновских изображений с источником 12 рентгеновского излучения, предназначенным для формирования рентгеновского излучения. Стол 14 предназначен для размещения объекта, подлежащего обследованию. Кроме того, напротив источника 12 рентгеновского излучения расположен модуль 16 регистрации рентгеновского изображения, т.е. во время процедуры облучения объект расположен между источником 12 рентгеновского излучения и модулем 16 регистрации. Данный модуль передает данные в блок 18 обработки данных или вычислительный блок, который соединен как с модулем 16 регистрации, так и с источником 12 излучения. Вычислительный блок 18 расположен под столом 14 для экономии пространства в лаборатории катетеризации. Конечно, данный блок может также находиться на другом месте, например в другом помещении. Кроме того, вблизи стола 14 расположено дисплейное устройство 20 для представления информации человеку, работающему с системой получения рентгеновских изображений, т.е. врачу, например кардиологу или кардиохирургу. В предпочтительном варианте дисплейное устройство 20 установлено с возможностью перемещения, чтобы допускать индивидуальную регулировку в зависимости от состояния обследования. Кроме того, интерфейсный блок 22 выполнен с возможностью ввода информации пользователем. Как правило, модуль 16 регистрации изображения формирует изображения посредством просвечивания объекта рентгеновским излучением, при этом упомянутые изображения дополнительно обрабатываются в блоке 18 обработки данных. Следует отметить, что приведенный пример является устройством получения рентгеновских изображений с так называемой С-образной консолью. Разумеется, изобретение относится также к устройствам получения рентгеновских изображений других типов. Более подробное описание процедуры в соответствии с изобретением приведено ниже.
На фиг. 2 представлена блок-схема последовательности этапов способа в соответствии с изобретением. На этапе 24 первого получения изображений получают, по меньшей мере, одно рентгеновское изображение представляющей интерес области сосуда с введенным контрастным веществом. На этапе 26 идентификации идентифицируют информационные данные о сосуде в пределах, по меньшей мере, одного полученного изображения. На этапе 28 первого обнаружения признаков обнаруживают первые признаки кальциноза сосуда в представляющей интерес области сосуда на, по меньшей мере, одном полученном изображении. Кроме того, на этапе 30 формирования формируют представление сосуда с использованием информационных данных о сосуде и обнаруженных признаков кальциноза. Кроме того, на этапе 32 второго получения изображений получают, по меньшей мере, одно рентгеноскопическое изображение представляющей интерес области сосуда. Затем на этапе 34 второго обнаружения признаков обнаруживают вторые признаки кальциноза сосуда в представляющей интерес области сосуда на, по меньшей мере, одном текущем рентгеноскопическом изображении, при этом вторые признаки кальциноза соответствуют первым признакам кальциноза.
Другими словами, первые и вторые признаки кальциноза являются одними и теми же признаками кальциноза, но только на разных изображениях. Разумеется, термины первые и вторые признаки кальциноза могут содержать, каждый, по меньшей мере, один признак кальциноза.
На этапе 36 совмещения представление сосуда совмещают с рентгеноскопическим изображением, при этом на этапе 36 совмещения используют признаки кальциноза. Далее, на этапе 38 формирования формируют комбинированное изображение посредством объединения представления сосуда с, по меньшей мере, одним рентгеноскопическим изображением. Затем на этапе 40 отображения отображают комбинированное изображение на дисплее, например дисплее 20.
В соответствии с примерным вариантом осуществления представление сосуда является сформированной моделью сосуда.
В соответствии с примерным вариантом осуществления в случае PAV-замены (перкутанной замены аортального клапана) модель может быть также образована упрощенным представлением, содержащим, например, проекцию на плоскость изображения плоскости створки клапана и, например, проекцию (на плоскость изображения) медиальной оси клапана.
В общем, представление сосуда должно быть достаточно информативным для надлежащего размещения устройства и должно быть достаточно простым, чтобы исключить загромождение комбинированного изображения слишком большим объемом информации и чтобы исключить создание помех хирургу, осуществляющему вмешательство.
В случае PAV-замены (перкутанной замены аортального клапана) следует точно управлять углом и протяженностью введения протеза. Углом можно управлять посредством ориентирования оси поворота протеза параллельно медиальной оси клапана. Протяженностью введения управляют посредством позиционирования средней точки клапана относительно плоскости створки.
В соответствии с примерным вариантом осуществления этап 24 первого получения содержит получение последовательности изображений представляющей интерес области с введенным контрастным веществом и выбор изображения с наилучшим контрастом для следующих этапов, при этом данный вариант осуществления не показан дополнительно на фиг. 2.
0
В соответствии с примерным вариантом осуществления, показанным на фиг. 3, получают последовательность изображений, содержащую изображения, на которых сосуд наполнен введенным контрастным веществом, возможно, делающим невидимыми признаки кальциноза, и содержащую изображения, на которых сосуд менее наполнен введенным контрастным веществом, так что признаки кальциноза видны. Данный процесс называется также аортографией 112. Кроме того, на этапе 114 обнаружения, в момент времени t обнаруживают некоторое число подходящих контуров корня аорты или контуров выбора на опорном изображении. В предпочтительном варианте используют такие подходящие контуры или контуры выбора, которые не слишком повышают требования данного этапа. Когда имеют дело с 3-мерными данными, то их можно использовать для поиска подходящих контуров.
На дополнительном этапе 116 отслеживания подходящего контура изображения последовательности отслеживают, пока контрастное вещество не начнет исчезать.
Данное отслеживание может происходить в причинном порядке (то есть по нарастающим моментам времени изображения) или в антипричинном порядке (то есть по убывающим моментам времени).
1
Данный процесс происходит в момент времени на линии времени, при этом упомянутое время обозначают t. Все пространственные отношения, связывающие контуры в фазе отслеживания, регистрируют (на фиг. 3 дополнительно не показано).
1
Далее выполняют этап 118 определения момента времени t потери контрастности контрастным веществом посредством контроля количества контрастного вещества по временной оси, например, с использованием фильтрационных и гистограммных методов.
1
1
Затем на этапе 120 идентификации в момент t времени подходящие пятна кальциноза или, иначе говоря, признаки кальциноза, близкие к подходящим контурам, идентифицируют и делают, на вид, соответственно движущимися. Разумеется, данное движение может содержать, например, колебание, например, в случае гиперстимуляции. Следует отметить, что в момент t времени пятна кальциноза начинают становиться видимыми, а подходящие контуры еще можно отслеживать до данного кадра.
Далее на этапе 122 отслеживания с возвратом пространственные отношения, связывающие контуры, применяют к признакам кальциноза, например, путем прямого отслеживания.
0
1
1
1
1
0
A
0
0
S
(t
)
Основание для приведенного этапа требует следующего описания. Так как контуры отслеживались с момента t до момента t и так как подходящие пятна кальциноза в момент t времени можно локализовать относительно подходящих контуров в момент t времени, то можно определить пространственные отношения между видимыми подходящими контурами в момент t времени и их скрытыми эквивалентами в момент t времени, для которых используют отслеживание с возвратом во времени. Тем не менее, данный процесс позволяет определить набор меток  для опорной аортограммы в момент времени t.
S
(t
)
A
0
Таким образом, после этапа 122 отслеживания с возвратом, на этапе 124 определения, определяют метки . В соответствии с изобретением этапы такого же типа, как описанные выше, можно повторить, например, на рентгеноскопических изображениях в реальном времени.
S
S
(t)
A
F
В соответствии с примерным вариантом осуществления, показанным на фиг. 3, на этапе 126 получения изображения получают, по меньшей мере, одно текущее рентгеноскопическое изображение представляющей интерес области сосуда. Далее на этапе 128 идентификации признаки кальциноза или подходящие пятна кальциноза идентифицируют в момент t времени, например, в случае последовательности рентгеноскопических изображений в рентгеноскопической последовательности. Кроме поиска меток , критерии которого включают в себя контрастное вещество как одно из свойств выражения, очевидно, следует учитывать форму и движение упомянутых пятен. После того как пятна кальциноза идентифицированы, на дополнительном этапе 130 идентификации можно идентифицировать набор меток  для каждого рентгеноскопического изображения в момент t времени.
S
(t
)
S
(t)
A
0
F
После того как определены метки  и метки  на этапах соответственно 124 и 130, то изображения, полученные на этапе 112 получения изображений, можно совмещать с рентгеноскопическими изображениями, полученными на этапе 126 получения изображений, например, в процессе интервенционной процедуры.
G(t
, t)
0
Для обеспечения повышения качества изображения на этапе 132 совмещения можно применить заданное геометрическое преобразование  для приведения опорного изображения к пространственному согласованию с изображением в реальном времени в момент t времени, что допускает все виды схемы наложения и/или точной локализации. После этого совмещенные и геометрически преобразованные данные изображений можно объединять и отображать на дальнейшем этапе 130.
В соответствии с изобретением устройство для получения изображений, показанное на фиг. 1, выполнено с возможностью получения, по меньшей мере, одного рентгеновского изображения представляющей интерес области сосуда с введенным контрастным веществом и получения, по меньшей мере, одного текущего рентгеноскопического изображения представляющей интерес области сосуда. Блок 18 обработки данных выполнен с возможностью идентификации информационных данных о сосуде на, по меньшей мере, одном полученном изображении, обнаружения первые признаков кальциноза представляющей интерес области сосуда на, по меньшей мере, одном полученном изображении и формирования представления сосуда с использованием информационных данных о сосуде и обнаруженных признаков кальциноза. Блок 18 обработки данных выполнен также с возможностью обнаружения вторых признаков кальциноза сосуда в представляющей интерес области сосуда на, по меньшей мере, одном текущем рентгеноскопическом изображении, при этом вторые признаки кальциноза соответствуют первым признакам кальциноза. Блок 18 обработки данных выполнен также с возможностью совмещения представления сосуда с рентгеноскопическим изображением, при этом признаки кальциноза служат для совмещения, и с возможностью формирования комбинированного изображения посредством объединения представления сосуда с, по меньшей мере, одним рентгеноскопическим изображением. Дисплейное устройство 20 выполнено с возможностью отображения комбинированного изображения.
Например, представляющим интерес сосудом является аорта. Поскольку устранение проблем с сердечными клапанами или лечение заболеваний сердечных клапанов становится все более важной задачей вследствие старения населения, при этом упомянутые заболевания обычно требуют замены собственного сердечного клапана, то изобретение снабжает кардиолога или кардиохирурга более полной информацией, например, в процессе перкутанной имплантации сердечного клапана. Хотя изобретение описано для примера в связи с заменой аортального клапана, изобретение относится также к замене сердечных клапанов других типов, например клапана легочного ствола, митрального и трехстворчатого клапанов. Разумеется, изобретение относится также к леченым процедурам на других сосудах, например постановке стента, например, в области сосуда с нарушением сечения сосуда.
На фиг. 4 показаны правая часть 212 и левая часть 214 сердца 210 с основными сосудами. На схеме правая часть 212 размещена на полой вене. Следует обозначить часть сердца, орошаемую правыми коронарными артериями. Сверху левой части можно видеть восходящую аорту 216, образующую дугу 218 аорты, где с аортой 216 соединяется несколько других сосудов 220. Затем аорта 216 ведет вниз, где присоединяется несколько дополнительных сосудов, например чревная артерия 222 и верхняя брыжеечная артерия. Еще дальше аорта разделяется на почечные артерии 226 и нижнюю брыжеечную артерию 228, которая ведет к подвздошным артериям 230. Данная часть называется также брюшной аортой. Место соединения с самим сердцем, если можно так выразиться, начальная точка аорты 216, является корнем 232 или корнем аорты. В области 230 корня дополнительно присоединены две коронарные артерии 233. Аортальный сердечный клапан, который не показан на фиг. 4, расположен в корне 232.
Как показано на фиг. 5, для замены сердечного клапана, например замены аортального клапана, расположенного в корне 232, катетер 234 для доставки клапана вводят в пах в одну из подвздошных артерий 230 и проводят до подлежащего замене сердечного клапана. Другими словами, катетер 234 следует по аорте с прохождением дуги 218, пока катетер не достигнет области корня, где клапан развертывают после правильного позиционирования.
При обеспечении представления хирургу комбинированного изображения, сформированного в соответствии с вышеописанными этапами способа, хирург снабжается более качественной или полной информацией о местонахождении или позиционировании катетера или другого позиционирующего инструмента для установки искусственного сердечного клапана в правильное положение. При использовании пятен 236 кальциноза, лишь схематически показанных на фиг. 4, в виде признаков для совмещения, представление сосуда можно объединять с текущим полученным изображением, например рентгеноскопическим изображением. Представление сосуда, например аортограмма, обеспечивает хирургу нечто подобное маршрутной карте, а рентгеноскопическое изображение обеспечивает информацию, необходимую для определения местонахождения катетера 234 или других интервенционных инструментов. Таким образом, представляемое комбинированное изображение снабжает кардиохирурга или кардиолога информацией, необходимой для правильного развертывания искусственного клапана. Для получения реальной, соответственно, текущей информации получение рентгеноскопического изображения можно повторять с предварительно заданным интервалом. Этап получения рентгеноскопических изображений обычно предпринимают без использования контрастного вещества. При снабжении хирурга комбинированным изображением в соответствии с изобретением количество контрастного вещества, применяемого в ходе процедуры, можно уменьшить, что означает значительное облегчение для пациентов, которые имеют, например, проблемы с печенью.
Разумеется, в случае, если, например, процедура длится больше времени, чем реально ожидается, то можно также повторять получение ангиограммы или аортограммы и другие этапы для формирования или моделирования представления сосуда или представления корня аорты с предварительно заданной частотой или в соответствии с фактической потребностью.
В соответствии с примерным вариантом осуществления этап формирования представления сосуда с использованием информационных данных о сосуде и обнаруженных признаков кальциноза содержит моделирование представления сосуда с использованием информационных данных о сосуде и обнаруженных признаков кальциноза.
Например, на фиг. 6 показано контрастированное изображение, используемое для аортограммы. Благодаря применению контрастного вещества, корень 312 аорты виден вблизи центра изображения. Кроме того, можно видеть инъекционный катетер 314, посредством которого контрастное вещество вводят в представляющую интерес область. Кроме того, в пределах контрастированного изображения на фиг. 6 можно также видеть другие характерные детали, например скобки 316 для грудины, элементы 318 позвоночника или ультразвуковой датчик 320.
Следует отметить, что контрастированное изображение на фиг. 6 может быть одним изображением из последовательности из нескольких изображений, например, полной последовательности аортографии. Так как на фиг. 6 показан корень аорты в, по существу, наполненном состоянии, которое является состоянием значительного наполнения контрастным веществом, то на изображении, показанном на фиг. 6, почти не видны пятна 322 кальциноза. Тем не менее, признаки 322 кальциноза видны на изображениях, на которых начинает пропадать видимость контрастного вещества (не показанного).
Упомянутые признаки 322 кальциноза обнаруживаются, при этом такое обнаружение может выполняться вручную или автоматически. Так как при отслеживании с возвратом обнаруженных контуров корня аорты, видимых на фиг. 6, пространственные отношения, связывающие контуры в фазе отслеживания с возвратом, регистрируются, то признаки 322 кальциноза также известны, что касается их пространственных отношений. Другими словами, даже если признаки 322 кальциноза не видны на всех изображениях последовательности, признаки 322 кальциноза все же можно точно локализовать, так как признаки 322 кальциноза имеют фиксированную связь с контуром корня аорты, видимым на упомянутых изображениях, на которых признаки 322 кальциноза, чаще всего, не видны. Например, в случае наконечника катетера, или биопсийной иглы, или других устройств позиционирование устройства внутри сосуда постоянно изменяется и, следовательно, будет обеспечивать только приближенную информацию о позиции, а не необходимую точность.
В процессе реальной интервенционной процедуры получают неконтрастированные, например, рентгеноскопические изображения, например такое изображение, которое показано на фиг. 7. В данном случае, кроме дополнительных характерных деталей, например скобок 316 для грудины, позвоночника 318 или ультразвукового датчика 320, показан также катетер 314, но позиционирование катетера могло, тем временем, измениться.
Для объединения информации аортограммы, показанной на фиг. 6, и текущей информации, обеспеченной рентгеноскопическим изображением, показанным на фиг. 7, признаки 322 кальциноза аорты обнаруживают в изображении, показанном на фиг. 7, и используют в процессе совмещения, чтобы иметь возможность объединения или формирования комбинированного изображения, пример которого приведен на фиг. 8. Следует отметить, что комбинированное изображение на фиг. 8 содержит дополнительно улучшенное изображение данных изображения, показанного на фиг. 6, известных также как ангиограмма, то есть изображение, на котором выполнено вычитание фона для более четкой визуализации только информации о сосудах.
Способ в соответствии с изобретением обеспечивает точное совмещение изображения с искусственными метками совмещения, что можно легко видеть на изображении. Если признаки или пятна кальциноза замаскированы на изображениях в реальном времени, то можно определить, действительно ли требуется предложенный способ совмещения.
Ниже со ссылкой на фиг. 9-15 дополнительно описан примерный вариант осуществления для точного позиционирования. Как упоминалось выше, во-первых, в течение периода контрастирования получают серию изображений, содержащих контрастированное изображение, что приводит, например, к контрастированному изображению 412 на аортограмме, показанному на фиг. 9. Серия изображений содержит также неконтрастированные изображения на аортограмме, и пример неконтрастированного изображения 414 показан на фиг. 10.
Неконтрастированное изображение используют для идентификации признаков 416 кальциноза, которые обозначены кружком 418 для облегчения понимания. Признаки или пятна 416 кальциноза являются, например, признаками кальциноза аорты.
Затем признаки 416 кальциноза отслеживают от неконтрастированных изображений к контрастированным изображениям, что схематически показано на фиг. 11 и 12. Отслеживание указано стрелками 420, ведущими к соответствующим позициям на изображении, показанном на фиг. 11, при этом каждая из упомянутых позиций указана крестиком 422.
Основой или поддержкой для упомянутого отслеживания могут также служить признаки кальциноза, обнаруженные на этапах получения 3-мерных изображений до вмешательства.
Далее, как показано на фиг. 13, идентифицируют плоскость 424 аортального клапана, указанную прямой линией 426, и медиальную ось 428, указанную пунктирной линией 430. Данную задачу можно решить либо непосредственно по 2-мерным данным, либо по до/околоинтервенционным 3-мерным данным. В последнем случае сначала плоскость аортального клапана и медиальную ось определяют на 3-мерном изображении либо вручную, либо автоматически, набор 3-мерных данных также совмещают с 2-мерной аортограммой, показанной на фиг. 13, на основании признаков корня аорты, присутствующих на 3-мерном и 2-мерном изображениях, и, наконец, совмещенные 3-мерные плоскость аортального клапана и медиальную ось проецируют на 2-мерную аортограмму и тем самым создают 2-мерные плоскость 424 клапана и медиальную ось 428.
Затем плоскость 424 и медиальную ось 428 геометрически связывают с признаками кальциноза, отслеженными по аортограмме, как схематически показано на фиг. 14. Тем самым задают прямое геометрическое преобразование, связывающее плоскость 424 и ось 428 с признаками 422 кальциноза.
Далее, на фиг. 15 показано, что совмещенную плоскость 424' и совмещенную медиальную ось 428' по отслеженным признакам кальциноза на рентгеноскопическом изображении в реальном времени преобразуют также в соответствии с пространственными данными. Данное преобразование выполняют обращением вышеупомянутого прямого геометрического преобразования и применением полученного обратного преобразования, которое связывает отслеженные признаки 422' кальциноза с заново построенными плоскостью 424' и осью 428'. Следует отметить, что на фиг. 15 показан также перкутанно введенный клапан 432.
На фиг. 16-18 представлены фотографические изображения, использующие рентгеновские изображения в качестве дополнения к чертежам, приведенным на фиг. 6-8, для более понятного пояснения изобретения.
На фиг. 19-25 представлены фотографические изображения, использующие рентгеновские изображения в качестве дополнения к чертежам, приведенным на фиг. 9-15, для более понятного пояснения изобретения.
Хотя настоящее изобретение подробно представлено на чертежах и охарактеризовано в вышеприведенном описании, упомянутые чертежи и описание следует считать наглядными или примерными, а не ограничивающими. Изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления. При практическом исполнении заявленного изобретения специалистами в данной области техники после изучения чертежей, описания и зависимых пунктов формулы изобретения могут быть предложены и созданы другие модификации предложенных вариантов осуществления.
В формуле изобретения формулировка «содержащий» не исключает других элементов или этапов и единственное число не исключает множественного числа. Единственный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких компонентов, перечисленных в формуле изобретения. Очевидное обстоятельство, что некоторые характеристики перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что в подходящих случаях нельзя использовать сочетание упомянутых характеристик.
Компьютерную программу можно хранить и/или распространять на подходящем носителе информации, например оптическом носителе данных или твердотельном носителе информации, поставляемом совместно с другим аппаратным обеспечением или в его составе, но можно также распространять в других формах, например по сети Интернет или с помощью других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем.
Никакие позиции в формуле изобретения не подлежат толкованию в смысле ограничения объема изобретения.