專利名稱：用于設(shè)計左心房附器隔離的心臟ct系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
目前的公開內(nèi)容一般涉及心臟植入系統(tǒng)，尤其是涉及用于設(shè)計心臟左心房附器的隔離的心臟成像系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
心房顫動(AF)是一種心率失常，其中當(dāng)心房(心臟的上腔)顫動時，心房停止正常地收縮，并且心房顫動是最常見的心率不規(guī)則。據(jù)估計超過2.2百萬的美國人已被診斷為有AF，每年還有超過140,000的新病例被診斷出。有AF的病人具有高度的中風(fēng)的危險，并且大約15％的中風(fēng)發(fā)生在有房顫的人中。每年約600,000美國人中風(fēng)或中風(fēng)復(fù)發(fā)。在1991年，F(xiàn)ramingham的研究表明AF的診斷使中風(fēng)的危險增高了3至5倍，從在生命中的第五個十年的1.5％上升到在第八個十年的超過23％。
更準(zhǔn)確地說，以前的研究表明多于90％的與非風(fēng)濕性AF有關(guān)的中風(fēng)由在左心房附器(LAA)、即在心臟左上腔中的小的拇指形狀的袋中形成的血塊而產(chǎn)生。這些血塊可能阻塞通向腦部的血管，因而引起中風(fēng)。幾個大的隨機(jī)試驗(yàn)已表明warfarin、一種抗凝血劑在降低中風(fēng)的危險方面的功效?？墒?，在臨床實(shí)踐中，在超過40％的病人中該藥由于例如出血的副作用而被顯示不當(dāng)或不能被使用。另一種治療AF的方法是手術(shù)干預(yù)、例如迷宮手術(shù)，在該手術(shù)中切口在兩個心房中戰(zhàn)略上的布置阻止了錯誤電脈沖的形成和傳導(dǎo)。迷宮手術(shù)通過產(chǎn)生永久地阻塞引起AF的電脈沖的傳播路徑的傷疤組織來引導(dǎo)正常的電脈沖在從心臟的頂部到底部的一個方向上傳播，因此根除了心率失常。在這樣的手術(shù)中，如在美國心臟病學(xué)院-美國心臟協(xié)會的指導(dǎo)方針中所推薦的，常規(guī)上LAA被切除。
最近，為了提供另一種可選的用于預(yù)防中風(fēng)的方案，正在實(shí)現(xiàn)涉及考慮閉塞LAA的最低限度侵入式技術(shù)。特別是使用導(dǎo)管將一個閉塞裝置放在LAA的入口處。該閉塞裝置是一個自膨脹的鎳鈦諾金屬盒，當(dāng)金屬在體內(nèi)變熱時，該裝置爆裂開。所述金屬盒被覆蓋了一層阻塞心房附器并允許正常的組織生長到所述裝置中的隔膜。在一個對這個被稱為PLAATO(經(jīng)皮左心房附器經(jīng)導(dǎo)管閉塞術(shù))的手術(shù)的研究中，病人的植入物的直徑范圍為18-32毫米，平均手術(shù)時間為92.7分鐘。然而，在25％的病人中，最初的裝置被移去并用一個不同尺寸的裝置來代替。同樣地，改進(jìn)的、用于為LAA解剖確定有效的路線圖以及適當(dāng)?shù)臅r候?yàn)橛行У腖AA隔離和/或閉塞確定路線圖的系統(tǒng)和方法是必需的。

發(fā)明內(nèi)容
通過一種用于為病人設(shè)計左心房附器(LAA)閉塞的方法來克服或緩和以前技術(shù)的上述的和其他的缺點(diǎn)和不足。在一個示例性的實(shí)施方案中，所述方法包括從醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)得到非侵入式的探測數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)生病人左心房的3D模型。在該3D模型上確定一個或多個左心房的解剖標(biāo)志，并將被保存的3D模型的視圖在介入系統(tǒng)上登記。使用該介入系統(tǒng)來顯示一個或多個已登記的被保存的視圖。
在另一個方案中，用于為病人設(shè)計左心房附器(LAA)閉塞的方法包括從使用以左心房為目標(biāo)的協(xié)議的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)得到探測數(shù)據(jù)。使用3D協(xié)議將該探測數(shù)據(jù)分段以顯示包括LAA的左心房。產(chǎn)生病人左心房的3D模型，并在該3D模型上確定一個或多個左心房的解剖標(biāo)志。將被保存的3D模型的視圖在介入系統(tǒng)上登記，并在該介入系統(tǒng)上顯示一個或多個已登記的被保存的視圖。從所述的3D模型來確定LAA的方位和大小以及此外任何有關(guān)的異常。
在另一個方案中，用于為病人設(shè)計左心房附器(LAA)閉塞的方法包括從使用以左心房為目標(biāo)的協(xié)議的、例如計算機(jī)X線斷層造影(CT)掃描儀的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)得到探測數(shù)據(jù)。使用3D協(xié)議將該探測數(shù)據(jù)分段，使得包括LAA的左心房可見。產(chǎn)生病人左心房的3D模型，并在該3D模型上確定一個或多個左心房的解剖標(biāo)志。將被保存的3D模型的視圖在熒光透視檢查系統(tǒng)上登記，并用該熒光透視檢查系統(tǒng)來顯示一個或多個已登記的被保存的視圖。從所述的3D模型來確定LAA的方位和大小以及此外任何有關(guān)的異常。
在另一個方案中，用于為病人設(shè)計左心房附器(LAA)閉塞的系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生非侵入式探測數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，以及用于接收探測數(shù)據(jù)并產(chǎn)生一個或多個病人左心房的圖像的圖像產(chǎn)生子系統(tǒng)。操作控制臺或后處理裝置被設(shè)計用于在一個或多個圖像上確定一個或多個左心房解剖標(biāo)志。工作站包括用于保存3D模型的視圖的后處理軟件。所述3D模型的視圖可以在一個介入系統(tǒng)上登記。該接入系統(tǒng)被設(shè)計用于顯示一個或多個在此已登記的被保存的視圖以及確定LAA的方位和大小。
在另一個方案中，用于為病人設(shè)計左心房附器(LAA)閉塞的系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生探測數(shù)據(jù)的心臟計算機(jī)X線斷層造影(CT)成像系統(tǒng)，該CT成像系統(tǒng)使用以左心房為目標(biāo)的協(xié)議。圖像產(chǎn)生子系統(tǒng)接收探測數(shù)據(jù)并產(chǎn)生一個或多個病人左心房的圖像。圖像產(chǎn)生子系統(tǒng)還被設(shè)計用于使用3D協(xié)議將探測數(shù)據(jù)分段，使得包括LAA的左心房可見。操作控制臺被設(shè)計用于在一個或多個圖像上確定一個或多個左心房解剖標(biāo)志，以及工作站包括用于在熒光透視檢查系統(tǒng)上登記被保存的3D模型的視圖的后處理軟件。該熒光透視檢查系統(tǒng)被設(shè)計用于顯示一個或多個在此已登記的被保存的視圖以及確定LAA的方位和大小。


參考示例性的附圖，其中在幾個附圖中以相同的方式將相似元件編號圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的、適合設(shè)計左心房附器(LAA)隔離的例如計算機(jī)X線斷層造影(CT)系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的示意圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案的、用于設(shè)計左心房附器(LAA)隔離的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在這里公開的是用于LAA隔離/閉塞的心臟計算機(jī)X線斷層造影(CT)系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法提供用于設(shè)計介入手術(shù)的信息，該信息使電生理學(xué)家、心臟病專家和/或外科醫(yī)生能夠預(yù)先設(shè)計一個理想的手術(shù)方法。另外，專業(yè)人員可以利用如可從例如CT、磁共振(MR)和超聲的成像方式得到的更詳細(xì)的LAA的三維(3D)幾何圖像來確定LAA的方位、大小和任何異常。因此，在設(shè)計的時候可以選擇正確尺寸的裝置或植入物，以避免錯誤尺寸的植入物與這個手術(shù)沖突的問題。得到的3D圖像也可以被用于設(shè)計從外側(cè)隔離LAA(即從心外膜)。
雖然在CT成像系統(tǒng)的上下文中描述了在下文中說明的示例性的實(shí)施方案，但是應(yīng)理解，關(guān)于LAA隔離/閉塞的設(shè)計也可考慮在本領(lǐng)域中已知的其他成像系統(tǒng)。
首先參考圖1，示出了示例性的支持心臟成像的心臟計算機(jī)X線斷層造影(CT)系統(tǒng)100的概觀。此外，應(yīng)理解心臟CT系統(tǒng)100只是作為例子而介紹，因?yàn)樵诒绢I(lǐng)域中已知的其他成像系統(tǒng)(例如磁共振、超聲)也可用于本發(fā)明的實(shí)施方案。系統(tǒng)100的掃描儀部分102包括心電圖(EKG)監(jiān)控器104，其將R峰事件經(jīng)掃描儀接口板108輸出到掃描儀106。掃描儀接口板108的一個適當(dāng)?shù)睦邮强捎糜趯KG系統(tǒng)連接到掃描儀的Gantry接口板。由掃描儀部分102定義的心臟CT子系統(tǒng)利用EKG門控探測或圖像重建的能力以使心臟在其舒張的階段以及在多個收縮和舒張的早期階段無運(yùn)動地成像。
數(shù)據(jù)從掃描儀部分102輸出到包括用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)探測、數(shù)據(jù)控制和圖像產(chǎn)生的軟件的子系統(tǒng)110。此外，從掃描儀106輸出的、包括R峰時間標(biāo)志的數(shù)據(jù)被存儲在探測數(shù)據(jù)庫112中。根據(jù)一個或多個對于心臟成像以及尤其是對于左心房成像為最優(yōu)化的探測協(xié)議來實(shí)現(xiàn)探測。使用一個或多個最優(yōu)化的、用于對LAA的內(nèi)表面的CT圖像數(shù)據(jù)組自動地進(jìn)行圖像分割的3D協(xié)議來實(shí)現(xiàn)圖像產(chǎn)生。
圖像數(shù)據(jù)流114被發(fā)送到操作控制臺116。由在用于檢查命令和顯像的操作控制臺114上的軟件使用的數(shù)據(jù)連同來自圖像數(shù)據(jù)流114的數(shù)據(jù)一起被存儲在圖像數(shù)據(jù)庫118中。顯示屏120被提供用于檢查命令和顯像過程的操作。圖像數(shù)據(jù)可以被存檔，放在膠片上或經(jīng)網(wǎng)絡(luò)122發(fā)送到用于進(jìn)行包括3D后處理的分析和觀察的工作站124。在工作站124中描述的后處理軟件提供可從內(nèi)部觀察的LAA口和LAA體的“可浸入的”視圖，這些特殊的視圖可由專業(yè)人員保存和觀察。
后處理軟件的3D協(xié)議使軟件能夠在提供LAA的確定的定量的特征、例如在離心房附器的末端不同距離的以及在心門、LAA和肺靜脈之間的心房的輪廓、位置方位和尺寸(例如周長)?？梢詾檫@些特征自動地或半自動地提供用戶輸入和交互作用，并且將這些特征存入3D透視圖文件126中以便為專業(yè)人員的介入設(shè)計和手術(shù)而使用。后處理軟件還提供輸出左心房和LAA的詳細(xì)的3D模型128。該3D模型128(可以在由與工作站124聯(lián)合的顯示屏132上觀察)被設(shè)計用于包括在感興趣的標(biāo)志處插入體積的幾何標(biāo)識符，使得以具有不透明的幾何標(biāo)志的透明方式來顯示左心房和LAA。
此外，該3D模型128可以用下列幾種格式的任何一種來輸出，這幾種格式包括但不局限于線網(wǎng)幾何模型、一組表面輪廓、二進(jìn)制圖像的分段的量、以及使用放射治療(RT)DICOM(數(shù)字圖像和醫(yī)學(xué)通信)對象標(biāo)準(zhǔn)的DICOM對象或相似的對象。也可以使用本領(lǐng)域中已知的其他格式來存儲和輸出3D模型128。
現(xiàn)在參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案示出了說明設(shè)計LAA隔離的方法的流程圖。在方框202開始，使用優(yōu)選地對于心臟的左心房(LA)區(qū)域?yàn)樽顑?yōu)化的協(xié)議開始在心臟CT系統(tǒng)上獲得大量的數(shù)據(jù)。在方框204，以使用優(yōu)選地對于LA為最優(yōu)化的3D協(xié)議的后處理軟件將圖像數(shù)據(jù)組分段，并且設(shè)計該圖像數(shù)據(jù)組以提取包括LA的心臟房室的表面。適當(dāng)?shù)臅r候可以使用具有或不具有操作隊列(例如前后、左前斜肌的、后外側(cè)斜肌和右前斜肌的視圖位置)的自動手術(shù)。
然后，如方框206所示，使用3D表面和/或體積透視圖來顯示LAA以產(chǎn)生LAA的3D模型，該模型也優(yōu)選地包括可浸入的視圖(即來自房室內(nèi)部的視圖)。如方框208所示，用這種方式可以測量LAA的心門大小和輪廓。如方框210所示，明確的幾何標(biāo)識符被插入在感興趣的標(biāo)志處的體積內(nèi)，其中隨后可以用透明的方式顯示該標(biāo)識符。然后，如方框212所示，作為所期望的用于隨后的在介入設(shè)計期間的視覺參考以及為在介入手術(shù)期間的使用而保存特定的3D透視圖和軸向圖(例如DICOM圖像、視頻剪輯、電影、多媒體格式等)。然后，如方框214所示，被保存的視圖被輸出，并且用投影圖像在熒光透視檢查系統(tǒng)上或可選地用3D熒光透視檢測系統(tǒng)的層析X射線照相組合圖像來顯示所保存的視圖。
如方框216所示，訪問介入系統(tǒng)并且由專業(yè)人員來顯示與此輸入的顯示模型。最后，在方框218，專業(yè)人員確定LAA的方位。大小和任何異常，使得可以選擇適當(dāng)尺寸的裝置或植入物并在LAA內(nèi)植入。需理解通過利用幾個有效的計算機(jī)輔助的檢測、定位和顯示方法中的一個或多個而使用自動技術(shù)以實(shí)現(xiàn)任何上述步驟。此外，當(dāng)手術(shù)或感興趣的器官是指定的或是部分地與用戶的輸入交互時，這些方法可以為全自動的。
此外，需理解通過使用上述的方法和系統(tǒng)實(shí)施方案，LAA閉塞設(shè)計在以下方面有改進(jìn)，即產(chǎn)生和顯示的圖像信息允許適當(dāng)修改介入手術(shù)的方法。在選擇適當(dāng)?shù)姆椒〞r，手術(shù)本身的持續(xù)時間被降低并且去除了任何不必要的步驟。更特別地是，通過提供在離心房附器的末端不同距離的以及在心門、LAA和肺靜脈之間的心房的輪廓、位置方位和尺寸(例如周長)，LAA壁詳細(xì)的3D幾何圖像增加了隔離/閉塞手術(shù)的精度。此外，可以用輸入和交互作用自動地或半自動地提供這些特征。
當(dāng)參考優(yōu)選實(shí)施方案描述本發(fā)明時，需理解那些本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以不離開本發(fā)明的范圍而做出各種修改以及用等價物來替換其中的元件。此外，可以做出許多修改以使特殊的情況或材料適合于本發(fā)明的學(xué)說而不離開它的基本范圍。因此，這意味者本發(fā)明不應(yīng)局限于特殊的、作為考慮用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式而公開的實(shí)施方案，但是本發(fā)明將包括所有在從屬權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施方案。
附圖標(biāo)記列表100 心臟計算機(jī)X線斷層造影(CT)系統(tǒng)102 掃描儀部分104 心電圖(EKG)監(jiān)控器106 掃描儀108 掃描儀接口板110 子系統(tǒng)112 探測數(shù)據(jù)庫114 圖像數(shù)據(jù)流116 操作控制臺118 圖像數(shù)據(jù)庫120 顯示屏122 網(wǎng)絡(luò)124 工作站126 3D透視圖128 詳細(xì)的3D模型132 顯示屏200 方法202 方框204 方框206 方框208 方框210 方框212 方框214 方框216 方框218 方框220 方框
權(quán)利要求
1.用于為病人設(shè)計左心房附器(LAA)閉塞的方法(200)，所述方法(200)包括從醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)獲得探測數(shù)據(jù)(202)；產(chǎn)生病人左心房的3D模型(206)；在所述3D模型上確定一個或多個左心房的解剖標(biāo)記(210)；在介入系統(tǒng)上登記所保存的所述3D模型(130)(216)；用所述介入系統(tǒng)顯示一個或多個所述已登記的所保存的視圖(218)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法(200)，還包括從所述3D模型確定LAA的方位和大小(220)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法(200)，其中獲得所述探測數(shù)據(jù)(202)用被控制用于左心房成像的協(xié)議來實(shí)現(xiàn)(204)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法(200)，還包括利用后處理軟件來處理所述探測數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生LAA口的可浸入的視圖。
5.如權(quán)利要求4所述的方法(200)，其中通過與所述介入系統(tǒng)相連的顯示屏來顯示所述的3D模型和所述可浸入的視圖。
6.如權(quán)利要求1所述的方法(200)，還包括測量LAA門的大小和輪廓(208)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法(200)，其中所述獲得的探測數(shù)據(jù)是EKG門控的。
8.用于為病人設(shè)計左心房附器(LAA)閉塞的系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生探測數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(102)；用于接收所述探測數(shù)據(jù)并產(chǎn)生一個或多個病人左心房的圖像的圖像產(chǎn)生子系統(tǒng)(110)；用于在所述一個或多個圖像上確定一個或多個左心房解剖標(biāo)記的操作控制臺(116)；工作站(124)，其包括用于在介入系統(tǒng)上登記保存的所述3D模型(128)視圖的后處理軟件；以及其中所述介入系統(tǒng)被設(shè)計用于顯示一個或多個所述在此已登記的保存的視圖并確定LAA的方位和大小。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中用被控制用于左心房成像的協(xié)議來設(shè)計所述圖像產(chǎn)生子系統(tǒng)(110)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述后處理軟件還被設(shè)計用于處理所述探測數(shù)據(jù)以產(chǎn)生LAA口的可浸入的視圖。
全文摘要
用于為病人設(shè)計左心房附器閉塞的方法(200)，包括從醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)獲得探測數(shù)據(jù)(202)，以及產(chǎn)生病人左心房的3D模型(130) (206)。在所述3D模型(130)上確定一個或多個左心房的解剖標(biāo)記(210)，以及在介入系統(tǒng)上登記所保存的所述3D模型(130)(216)。用所述介入系統(tǒng)顯示一個或多個所述已登記的所保存的視圖(218)。
文檔編號A61B6/00GK1550224SQ200410038648
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月7日
發(fā)明者D·R·奧克倫德, J·S·斯拉, M·L·瓦斯, S·B·雷迪, D R 奧克倫德, 斯拉, 瓦斯, 雷迪 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司