專利名稱：左心房和肺靜脈的三維重建的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及左心房和肺靜脈的三維(3D)重建。
背景技術(shù)：
計算機(jī)斷層成像(CT)和磁共振成像(MRI)可以用于獲得人體(如 左心房和肺靜脈)的圖像。左心房是人體心臟中的4個腔室之一。它從肺 靜脈接收充氧血，并且將其泵入左心室。4根肺靜脈將富氧血從肺運(yùn)送到心 臟的左心房。肺從肺動脈接收血液。
計算機(jī)斷層成像(CT)和^磁共振成像(MRI)用于產(chǎn)生左心房和肺靜 脈的圖像。這些圖像可以被用于確定左心房的形態(tài)以及肺靜脈的數(shù)量、大 d、以及位置。因為左心房中的消融(ablation )主要圍繞肺靜脈的開口執(zhí)行， 所以該解剖信息是期望的。
在采集圖像和治療之間可能經(jīng)過了數(shù)天。在該時間期間，解剖結(jié)構(gòu)經(jīng) 常移位。此外，心房的形狀和大小可能在該時間期間改變。
通過使用用于治療的X射線系統(tǒng)，可以獲得兩個不同的3D數(shù)據(jù)組。 3D數(shù)據(jù)的成像可以緊接(直接)在治療之前或在治療過程中執(zhí)行。左心房 的兩個不同數(shù)據(jù)組被獲得。第一數(shù)據(jù)組是左心房和肺靜脈的一半，而第二 數(shù)據(jù)組是左心房和肺靜脈的另一半。第一和第二數(shù)據(jù)組被用于獲得左心房 和肺靜脈的兩個不同3D表示。獲得該數(shù)據(jù)組要求對于第一和第二數(shù)據(jù)組 的每個，都向患者注射造影劑和施加輻射劑量。換句話說，給患者兩次注 射造影劑以及患者兩次經(jīng)受輻射劑量。這兩個3D表示被融合到一起以獲得 左心房和肺靜脈的單個3D表示。
因為用于電生理學(xué)和心臟病學(xué)的X射線系統(tǒng)配備有小的(例如，20 cm x20cm)探測器，所以要求獲得第一和第二數(shù)據(jù)組。因為探測器的大小， 難以獲得表示左心房和肺靜脈的單個數(shù)據(jù)組。探測器的大小使得難以定位 探測器，以便使得探測器獲得可以用于生成左心房和肺靜脈的3D表示的數(shù) 據(jù)組。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及左心房和肺靜脈的三維(3D)重建。重建數(shù)據(jù)組可以在電 生理學(xué)的治療(例如，消融)過程中使用。
本發(fā)明可以避免一個或多個相關(guān)技術(shù)中固有的缺點(diǎn)或限制。例如，在 一個實施例中，左心房和肺靜脈的3D表示使用 一次造影劑注射和一次3D 數(shù)據(jù)組采集。該方法減少了注射到患者的造影劑和施加給患者的X射線劑 量。
提供了一種用于產(chǎn)生左心房和開口到左心房中的肺靜脈的3D表示的 方法。X射線探測器(例如，20cmx20cm)可以用于獲得(采集)可以被 用于產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示的3D數(shù)據(jù)組。該3D數(shù)據(jù)組可被用于 治療中。該方法可使用任何大小的探測器，如小的心臟學(xué)探測器或更大的 探測器。
在一個實施例中，該方法包括基于解剖結(jié)構(gòu)(脊柱)和已經(jīng)引入的(定 位的)注射導(dǎo)管，在具有透視控制(能力)的C型弓的等中心(isocenter) 中定位左心房。導(dǎo)管可用于注射造影劑(核子造影劑)到左心房中。定位 發(fā)生在記錄幾何形狀中，例如在其中3D圖像采集隨后被執(zhí)行的源圖像距離 (SID )。
解剖結(jié)構(gòu)和導(dǎo)管可以被用于在成像設(shè)備的等中心上定位左心房和肺靜 脈。能夠由探測器探測的感興趣的容積僅僅約12cm。表示左心房和肺靜脈 的區(qū)域約為10到11 cm。
對患者的大量分割圖像的檢查和測量已經(jīng)顯示不管患者的大小和塊 頭如何，脊柱和左心房中心的距離幾乎相等。居中協(xié)i義(centering protocol ) 包括在成像設(shè)備的等中心上定位解剖結(jié)構(gòu)(例如，脊柱以及已經(jīng)插入的導(dǎo) 管)。因為解剖結(jié)構(gòu)在透視圖像中可見，所以可以不用使用造影劑而定位左 心房。
可以利用數(shù)字減影血管造影(DSA)確定造影劑注射到肺靜脈中與造 影劑在左心房中積累之間的時間差。從該延遲時間中計算從注射至X射線 的延遲時間?？梢詫SA圖像用于左心房的定位。在使用該延遲時間的條 件下，3D圖像采集(例如，利用DynaDR系列)可以包括自動造影劑注射 以及設(shè)置X射線延遲。利用數(shù)字減影血管造影(DSA)可以將測試推注(test bolus)用來確定 X射線延遲時間。因為造影劑注射到肺動脈的主干中，或到左和右肺動脈 的分叉中，所以造影劑采取經(jīng)由肺的路徑并具有幾秒的延遲，最后經(jīng)由肺 靜脈到達(dá)左心房。3D圖像采集在該時間點(diǎn)開始。
因為不同患者的該延遲時間不同(大約5到10 s ),并且注射的長度(例 如，注射的造影劑的量)不同，所以延遲時間通過短的測試注射(測試推 注)以及同步DSA系列確定。在隨后的3D圖像采集的記錄幾何形狀內(nèi)取 得的DSA圖像可被用于對患者的精確精細(xì)定位。
導(dǎo)管可以在終止造影劑注射時立即漂洗。所述漂洗可以是手動的或自 動的。在其中仍有造影劑的導(dǎo)管可能導(dǎo)致在重建的容積數(shù)據(jù)組中的偽影。
注射導(dǎo)管在采集3D數(shù)據(jù)組之前被漂洗。注射導(dǎo)管中的造影劑可能導(dǎo)致 重建的分割圖像和3D數(shù)據(jù)組中的強(qiáng)偽影?？梢栽谠煊皠┳⑸浣Y(jié)束時漂洗導(dǎo) 管，例如，利用鹽溶液漂洗。導(dǎo)管的該漂洗可以利用雙活塞注射器手動和/ 或自動i也進(jìn)行。
3D數(shù)據(jù)組可以被采集。該3D數(shù)據(jù)組可以包括來自兩個或更多方向的 二維(2D)圖像。
可以使用用于軟組織重建的算法產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示。該算 法可以包括截斷校正、雜散輻射校正和過輻射校正。
在3D重建之后，可以從3D數(shù)據(jù)組中分割出來左心房(包括肺靜脈)。 左心房和肺靜脈的圖像分割可以是自動或手動的。這可以例如，借助于修 剪平面和打孔)手動地進(jìn)行，或者使用分割工具(例如，InspaceEP)自動 地進(jìn)行。圖像分割可以包括標(biāo)識圖像的某些部分并且將這些部分與圖像的 其他部分區(qū)分。
容積數(shù)據(jù)(3D數(shù)據(jù)組)可以被集成到治療系統(tǒng)中。左心房和肺靜脈的 3D數(shù)據(jù)可以被集成到治療或檢查系統(tǒng)中。容積數(shù)據(jù)組可以被導(dǎo)入治療系統(tǒng) 以用于導(dǎo)航和消融。分割的數(shù)據(jù)可以被直接導(dǎo)入，或者可以將治療系統(tǒng)用 于分割。來自X射線系統(tǒng)的幾何形狀信息可被用于映射治療系統(tǒng)的3D數(shù)據(jù)。 借助于該形態(tài)信息可以直接執(zhí)行治療(消融)。在透視檢查期間幾何地校正 3D數(shù)據(jù)的混合或重疊。


圖1圖示成像系統(tǒng)的一個實施例。
圖2圖示用于產(chǎn)生左心房和肺靜脈的三維表示的方法的一個實施例。
具體實施例方式
圖1圖示用于產(chǎn)生三維(3D)表示的成像系統(tǒng)10。該成像系統(tǒng)10可 以包括成像設(shè)備20和圖像處理系統(tǒng)30。另外，可以提供不同的或更少的組件。
成像系統(tǒng)IO是醫(yī)療工作站、x射線系統(tǒng)、雙平面系統(tǒng)、計算才幾斷層成 像(CT)系統(tǒng)、血管造影系統(tǒng)、磁共振系統(tǒng)、透視系統(tǒng)、C型臂系統(tǒng)、核 醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層成像(PET)系統(tǒng)、臨床前成像系統(tǒng)、放射成像 系統(tǒng)、放射肺瘤系統(tǒng)、或其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的成像系統(tǒng)。成像系 統(tǒng)IO產(chǎn)生表示患者區(qū)域的數(shù)據(jù)庫，并且可以使用該數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生該區(qū)域的圖 像或表示。
可以將成像系統(tǒng)IO用于計劃和監(jiān)視醫(yī)療過程，如消融、心臟手術(shù)或其 他醫(yī)療操作。成像系統(tǒng)IO可以獲得數(shù)據(jù)并使用該數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像。成像系統(tǒng) 10為醫(yī)師提供自動協(xié)助，以便計劃和監(jiān)視醫(yī)療介入。對于計劃，成像系統(tǒng) 10可以在醫(yī)療過程之前產(chǎn)生醫(yī)療介入?yún)^(qū)域的三維(3D)表示，并且使用該 3D表示計劃和/或準(zhǔn)備醫(yī)療過程。例如，成像系統(tǒng)10可用于獲得左心房和 肺靜脈的3D數(shù)據(jù)組，并產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示。
成像設(shè)備20可以包括成像源21和成像探測器22。此外，可以提供不 同的或更少的組件。例如，成像設(shè)備20可以包括兩個或更多源和/或兩個或 更多探測器，如在雙平面設(shè)備中那樣。
成像設(shè)備20可以是計算機(jī)斷層成像(CT)設(shè)備、雙平面系統(tǒng)、磁共振 系統(tǒng)、血管造影系統(tǒng)、透視系統(tǒng)、基于X射線系統(tǒng)的C型臂、核醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、 其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的成像系統(tǒng)，或它們的任意組合。例如，成像 設(shè)備20可以是雙平面設(shè)備。雙平面設(shè)備可以作為CT設(shè)備(如DynaCT設(shè) 備)操作來獲得表示2D區(qū)域的數(shù)據(jù)組；例如，通過圍繞要成像的區(qū)域旋轉(zhuǎn) 源和探測器?？梢詫⒈硎?D區(qū)域的該數(shù)據(jù)組用于獲得3D數(shù)據(jù)組并產(chǎn)生3D 表示。雙平面設(shè)備還可以操作為具有兩個探測器和兩個源的雙平面透視設(shè) 備。所述雙平面透視設(shè)備可以在相同時間點(diǎn)上從至少兩個不同的角度中獲得數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)可被用于產(chǎn)生2D陰影投影。該投影可以是透視投影。
可以將成像源21和成像探測器22相互相對地放置。例如，可以將成 像源21和成像探測器22放置在C型臂的直徑上的相對兩端。在另一示例 中，源21和探測器22在機(jī)架內(nèi)連接。要成像的區(qū)域(成像區(qū)域)位于源 21和探測器22之間?？梢哉{(diào)整輻射的量、形狀和/或角度以便掃描該區(qū)域。 可以將患者的全部、部分或沒有放置在成像區(qū)域中。例如，可以將患者中 的醫(yī)療介入?yún)^(qū)域(如人體器官或身體部分)放置在成像區(qū)域中，用于產(chǎn)生 介入點(diǎn)的圖像。
在一個實施例中，成像設(shè)備20可以包括兩個或更多源和/或探測器。例 如，成像設(shè)備20可以是具有第一和第二C型臂的雙平面設(shè)備，每個C型臂 具有放置在C型臂的直徑上的相對兩端的源和探測器?？梢詫⒌谝缓偷诙?C型臂相互相對地移動，以便在相同時間點(diǎn)上從兩個不同方向獲得成像區(qū)域 的圖像數(shù)據(jù)。
成像源21可以是輻射源，如X射線源。成像源21可以發(fā)射輻射到探 測器22。成像探測器22可以是輻射探測器，如數(shù)字的或基于薄膜的X射 線探測器。成像探測器22可以檢測從成像源21發(fā)射的輻射?；跈z測的 輻射的量或強(qiáng)度產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。例如，成像探測器22檢測在成像探測器22 中接收的輻射的強(qiáng)度，并基于輻射的強(qiáng)度產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。在替代的實施例 中，成像源21是磁共振源或其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的源。
探測器22檢測表示二維(2D)區(qū)域的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)從一個方向表示 2D成像區(qū)域。表示2D區(qū)域的數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)生2D圖像或與來自不同方向的 數(shù)據(jù)結(jié)合來產(chǎn)生三維(3D)表示。例如，可以將雙平面系統(tǒng)用于同時從兩 個不同方向獲得表示2D區(qū)域的數(shù)據(jù)?？梢詫⒃摂?shù)據(jù)用于產(chǎn)生成像區(qū)域的 2D陰影投影。
可以將成像設(shè)備20通信地耦合到圖像處理系統(tǒng)30?？梢詫⒊上裨O(shè)備 20通過通信線、電纜、無線設(shè)備、通信電路或其他通信設(shè)備連接到圖像處 理系統(tǒng)30。例如，成像設(shè)備20可以傳輸圖像數(shù)據(jù)到圖像處理系統(tǒng)30。在 另一示例中，圖像處理系統(tǒng)30可以傳達(dá)指令(如位置或角度指令)到成像 設(shè)備20。可以將圖像處理系統(tǒng)30的全部、部分或沒有放置在成像設(shè)備20 中。例如，可以將圖像處理系統(tǒng)30與成像設(shè)備20放置在相同或不同的房 間內(nèi)、或者放置在相同或不同的設(shè)備中。圖像處理系統(tǒng)30可以包括處理器31、存儲器32以及監(jiān)視器33。此外， 可以提供不同或更少的組件。例如，圖像處理系統(tǒng)30可以包括輸入設(shè)備， 如鍵盤、鼠標(biāo)、光驅(qū)或其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的輸入設(shè)備。
處理器31是通用處理器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路、場可編程 門陣列、模擬電路、數(shù)字電路或它們的組合，或者其他現(xiàn)在已知的或以后 開發(fā)的處理器。處理器31可以是單個設(shè)備或設(shè)備的組合，如與網(wǎng)絡(luò)或分布 式處理相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的組合?？梢允褂萌魏蔚母鞣N處理策略，如多處理、 多任務(wù)、并行處理等。處理器31響應(yīng)作為部分軟件、硬件、集成電路、固 件、微代碼等存儲的指令。
處理器31可以使用圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像、圖像表示、或圖像投影。處理 器31處理從成像設(shè)備20接收的圖像數(shù)據(jù)，并從該圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個或多 個透視圖像、頂視圖像、平面圖像、正交圖像、側(cè)視圖像、2D圖像、3D 表示、2D投影、級數(shù)圖像(progression images )、多平面重建圖像，或者其 他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的圖像或它們的組合。例如，處理器31可以從在 醫(yī)療介入之前獲得的圖像數(shù)據(jù)中產(chǎn)生3D表示，以及從在醫(yī)療介入期間獲得 的圖像數(shù)據(jù)中產(chǎn)生2D投影圖像。
處理器31可以從至少兩個不同方向產(chǎn)生至少兩幅2D圖像。這些2D 圖像可以表示在醫(yī)療手術(shù)(如記錄幾何形狀)期間要成像的區(qū)域。例如， 該至少兩幅2D圖像可以從用于監(jiān)視醫(yī)療進(jìn)程的雙平面系統(tǒng)中獲得。
處理器31可以從3D圖像數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生3D表示。該3D數(shù)據(jù)組可以包 括來自多個不同方向、表示2D平面的數(shù)據(jù)。處理器31組合來自多個不同 方向的2D數(shù)據(jù)以便獲得3D表示。
處理器31可以定位待定位的成像設(shè)備20 ，使得左心房和肺靜脈被定位 在成像設(shè)備的等中心。成像設(shè)備20可以定位在前/后位置(例如，利用C 型臂設(shè)備)。處理器31可以使成像設(shè)備和/或患者支架結(jié)合地移動，使得左 心房和肺靜脈被定位在等中心位置。如在監(jiān)視器33上顯示的那樣，推骨(脊 柱)可以位于監(jiān)視器33的中心，并且導(dǎo)管(引線)位于顯示在監(jiān)視器33 上顯示的圖像的頂部。推骨可以被顯示在正顯示在監(jiān)視器33上的圖像中心 的稍左或稍右(例如，1.5 cm )。
處理器31可以計算X射線延遲時間。處理器31可以確定造影劑的測 試推注從注射導(dǎo)管傳遞到左心房所花的時間。處理器可以使用數(shù)字減影血管造影(DSA )來確定造影劑注入肺靜脈與造影劑在左心房中累積之間的 時間?？梢詫SA圖像用于左心房的定位。
處理器31可以啟動造影劑的注射。處理器31可以從輸入設(shè)備接收命 令或自動啟動注射。例如，醫(yī)師可以提供命令來注射造影劑。處理器31可 以確定造影劑注射發(fā)生的時間。
處理器31可以啟動(導(dǎo)致)注射導(dǎo)管的漂洗。處理器31可以檢測造 影劑的注射并啟動注射導(dǎo)管的漂洗。注射導(dǎo)管可以在3D數(shù)據(jù)組采集前被漂 洗。
處理器31可以啟動待采集的3D數(shù)據(jù)組。使用延遲時間，3D圖像采集 (例如，利用DynaDR系列)可以包括自動的造影劑注射和設(shè)置X射線延 遲。例如，處理器31可以使用造影劑注射出現(xiàn)的時間和X射線延遲時間來 確定何時應(yīng)該采集3D數(shù)據(jù)組。
處理器31可以使用算法來產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示?？梢詫⑷?何其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的算法用于構(gòu)建3D表示。例如，可以將用于 軟組織重建的算法用于構(gòu)建3D表示。各算法可用于截斷校正、雜散輻射校 正和過輻射4交正。
處理器31可以從3D數(shù)據(jù)組中分割左心房和肺靜脈。處理器31可以改 變3D數(shù)據(jù)組，使得分割的區(qū)域不同于其他區(qū)域。鄰近區(qū)域?qū)τ谙嗤?各) 特性顯著不同。例如，左心房和肺靜脈可以暗于圍繞左心房的其他區(qū)域， 如肺。圍繞左心房和肺靜脈的其他區(qū)域可以是"重影"圖像。圖像分割可以是 自動的或手動的。
處理器31可以將3D數(shù)據(jù)組集成(混合)到X射線圖像中。處理器31 可以將3D數(shù)據(jù)組傳輸?shù)街委熛到y(tǒng)或?qū)?D數(shù)據(jù)組集成到利用成像設(shè)備20 執(zhí)行的治療過程中?？梢詫⒆笮姆亢头戊o脈的幾何形狀信息(例如，斷層 成像)用于根據(jù)治療系統(tǒng)或成像設(shè)備20映射3D表示。例如，3D表示可以 與檢查過程的X射線圖像對準(zhǔn)?？梢詫⒃跈z查期間獲得的X射線圖像幾何 地疊加到3Dlt據(jù)組或3D表示上。
處理器31可以與存儲器32通信。處理器31和存儲器32可以通過電 纜、電路、無線連接或其他通信耦合連接。可以將圖像、數(shù)據(jù)或其他信息 從處理器31傳輸?shù)酱鎯ζ?2,反之亦然。例如，處理器31可以將所產(chǎn)生 的圖像、數(shù)據(jù)或其他信息傳輸?shù)酱鎯ζ?2。處理器31可以從存儲器32接收信息、圖像、圖像數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)。
存儲器32是計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以包括各種
類型的易失性和非易失性存儲介質(zhì)，包括但不限于隨機(jī)存取存儲器、只讀 存儲器、可編程只讀存儲器、電可編程只讀存儲器、電可擦除只讀存儲器、
閃存、磁帶或盤、光介質(zhì)等。存儲器32可以是單個設(shè)備或設(shè)備的組合。存 儲器32可以鄰近處理器31、為處理器31的部分、與處理器31聯(lián)網(wǎng)和/或 遠(yuǎn)離處理器31。
存儲器32可以是具有存儲在其中的數(shù)據(jù)的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，該數(shù) 據(jù)表示由編程的處理器31可執(zhí)行的、用于監(jiān)視醫(yī)療介入的指令。存儲器32 存儲用于處理器31的指令。處理器31用該指令編程并執(zhí)行該指令。在附 圖中所示的或在此描述的功能、動作、方法或任務(wù)由#^亍存儲在存儲器32 中的指令的、編程的處理器31執(zhí)行。例如，這些指令可以包括動作220、 240和250。所述功能、動作、方法和任務(wù)獨(dú)立于指令組、存儲介質(zhì)、處理 器或處理策略的特定類型，并且可以由軟件、硬件、集成電路、固件、微 代碼等執(zhí)行，單獨(dú)或組合操作。該指令用于實現(xiàn)在此描述的過程、技術(shù)、 方法或動作。
在一個實施例中，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲表示由編程處理器31可執(zhí) 行的、用于監(jiān)視醫(yī)療介入的指令的數(shù)據(jù)。這些指令可以包括獲得3D數(shù)據(jù)組 和產(chǎn)生3D表示。
監(jiān)視器33為CRT、監(jiān)視器、平板、通用顯示器、LCD、投影儀、打印 機(jī)或其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)的用于輸出確定的信息的顯示設(shè)備。監(jiān)視 器33可以顯示圖像、表示或信息。例如，監(jiān)視器33可以顯示左心房和肺 靜脈的3D表示。該3D表示可以是左心房和肺靜脈的分割。在另 一示例中， 監(jiān)視器33可以在醫(yī)療過程期間顯示治療或手術(shù)區(qū)域的圖像?？梢允褂昧硪?成像設(shè)備獲得這些圖像，并傳輸?shù)匠上裣到y(tǒng)10用于在監(jiān)視器33上顯示。
監(jiān)視器33可以顯示脊柱和注射導(dǎo)管的圖像。例如，成像設(shè)備可用于獲 得左心房和肺靜脈的圖像，使得脊柱和注射導(dǎo)管同時顯示在監(jiān)視器33上。
圖2顯示用于產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示的方法。該方法使用圖1 的系統(tǒng)10或不同的系統(tǒng)實現(xiàn)。可以按照顯示的順序或不同順序執(zhí)行各動作。
該方法可以包括定位導(dǎo)管[動作210];定位成像設(shè)備[動作220];確定 造影劑延遲時間[動作230];獲得左心房和肺靜脈的3D數(shù)據(jù)組[動作240];以及產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示[動作250]。此外，可以提供不同于或 少于圖2所示的動作。例如，該方法可以包括將在醫(yī)療過程之前獲得的左 心房和肺靜脈的3D表示與在醫(yī)療過程期間獲得的左心房和肺靜脈的表示 進(jìn)行對準(zhǔn)。
在動作210中，導(dǎo)管被定位用于在醫(yī)療過程期間使用。任何的導(dǎo)管插 入身體腔室、管道或血管中。導(dǎo)管可用于提供排出、液體注射、和/或由手 術(shù)裝置訪問。例如，在心臟手術(shù)期間，注射導(dǎo)管(例如，引線)可放置在 肺動脈的分叉中?？梢詫⒆⑸淦鬟B接到導(dǎo)管以將造影劑注入肺動脈。造影 劑從肺動脈移到肺，隨后進(jìn)入肺靜脈，肺靜脈連接到心臟的左心房。
可以將成像系統(tǒng)用于協(xié)助動作210。例如，成像系統(tǒng)可提供導(dǎo)管相對于 肺動脈的分叉的圖像，使得醫(yī)師能夠手動將導(dǎo)管定位在期望位置。
動作220可以包括定位患者支架、患者和/或成像設(shè)備。此外，可以提 供不同的或更少的定位動作?？梢远ㄎ换颊咧Ъ?、患者和/或成像設(shè)備使得 左心房和肺靜脈被放置在用于獲得3D數(shù)據(jù)組的成像設(shè)備的等中心。
患者支架(臺)可以被定位?；颊咧Ъ芸梢韵蛏匣蛳蛳乱苿?，或者可 以以縱向或橫向移動。可以將患者支架移動到手術(shù)、治療或檢查位置。例 如，醫(yī)師可能更喜歡在手術(shù)期間使患者處于限定高度?；颊咧Ъ芸梢哉{(diào)整 以將患者定位在限定高度或傾斜度?；颊咧Ъ芸梢越Y(jié)合成像設(shè)備的定位(以 下討論)來定位。例如，可以患者支架移動來補(bǔ)償成像設(shè)備移動的限制。
可以將患者定位在患者支架上。可以將患者定位為側(cè)臥、仰臥或俯臥。 可以基于要執(zhí)行的手術(shù)、治療或檢查過程來定位患者。例如，可以將患者 在心臟手術(shù)期間定位為仰臥。
可以將成像設(shè)備定位到定義的手術(shù)、治療或檢查成像設(shè)備位置。例如， 可以將成像設(shè)備(結(jié)合患者支架)移動到期望的位置?？梢詫⒊上裨O(shè)備用 于在3D數(shù)據(jù)組的采集(例如記錄幾何形狀)期間查看在成像的區(qū)域的一部 分。例如，成像設(shè)備可以采集左心房和肺靜脈的2D圖像。
可以手動、自動或結(jié)合兩者地移動成像設(shè)備。為了獲得左心房和肺靜 脈的3D數(shù)據(jù)組，成像設(shè)備應(yīng)該移動到前/后(A/P)位置。例如，可以將C 型臂成像設(shè)備放置為放射源面向(并且最靠近)患者胸部，同時探測器面 向(并且最靠近)患者背部。
使用解剖結(jié)構(gòu)，可以等中心地定位左心房和肺靜脈?？梢砸苿映上裨O(shè)備和/或患者支架，使得將左心房和肺靜脈置于等中心位置。例如，使用監(jiān) 視器來圖示成像設(shè)備視圖，可以移動成像設(shè)備或患者支架來將推骨居中在 監(jiān)視器上并且導(dǎo)管(引線)在圖像頂部。推骨應(yīng)當(dāng)顯示在顯示器中心的稍
左或稍右(例如，1.5 cm )。
在動作230中，確定X射線延遲時間。動作230可以包括使用測試推 注和數(shù)字減影血管造影(DSA)來確定X射線延遲時間。此外，可以提供 不同的或更少的動作。
如下所討論的那樣，在采集3D數(shù)據(jù)組之前，通過注射導(dǎo)管將造影劑注 入患者。因為造影劑被注入肺動脈的主干，或者被注入左和右肺動脈的分 叉中，所以造影劑在到達(dá)左心房之前通過肺和肺靜脈。因為一旦造影劑到 達(dá)左心房就采集3D數(shù)據(jù)組，所以從注射造影劑的時間直到造影劑到達(dá)左心 房的時間為X射線延遲時間。X射線延遲時間可以依賴于患者而變化。X 射線延遲時間可以為約5到10秒。
可以通過將測試推注注射到注射導(dǎo)管和使用DSA系列來確定X射線延 遲時間。數(shù)字減影血管造影(DSA)是一種用于可視化在骨或致密軟組織 環(huán)境中的血管的透視技術(shù)。 一旦造影劑已經(jīng)被引入到結(jié)構(gòu)中，使用造影劑、 通過從稍后的圖像中減去預(yù)對比推注圖像或掩模就產(chǎn)生圖像。測試推注可 以是在3D數(shù)據(jù)組采集之前使用的造影劑注射的全部、 一些或沒有。例如， 對測試推注導(dǎo)管注射的造影劑的量可以少于就在3D數(shù)據(jù)組采集之前注射 的量。使用DSA圖像可以確定X射線延遲時間。可以自動地或手動地確定 X射線延遲時間。
在動作240中，采集左心房和肺靜脈的3D數(shù)據(jù)組。動作240可以包括 輸入變量、注射造影劑、漂洗注射導(dǎo)管、以及采集左心房和肺靜脈的3D數(shù) 據(jù)組。此外，可以提供不同的或更少的動作。例如，可以不輸入變量。
可以將變量輸入到成像系統(tǒng)中?？梢詫⒂绊?D數(shù)據(jù)采集的任何變量輸 入到成像系統(tǒng)中。例如，可以將X射線延遲時間用作變量。X射線延遲時 間可以由成像系統(tǒng)自動確定，或從遠(yuǎn)程系統(tǒng)輸入成像系統(tǒng)中或手動確定。
可以使用注射導(dǎo)管將造影劑注入患者體內(nèi)。例如，可以從位于肺動脈 的分叉處的注射導(dǎo)管將造影劑注入患者體內(nèi)。
注射導(dǎo)管可以被漂洗。漂洗注射導(dǎo)管可包括從導(dǎo)管內(nèi)部移除造影劑。 在造影劑被注入患者體內(nèi)之后但在采集3D數(shù)據(jù)組之前，可以漂洗注射導(dǎo)管?？梢詫Ⅺ}溶液用于漂洗注射導(dǎo)管。漂洗可以是自動的或手動的。例如， 可以將雙活塞注射器用于自動漂洗注射導(dǎo)管。
可以采集左心房和肺靜脈的3D數(shù)據(jù)組。3D數(shù)據(jù)組可以包括來自不同 方向的兩幅或更多二維(2D)圖像?？梢詫⒊上裨O(shè)備用于獲得3D數(shù)據(jù)組。 例如，3D數(shù)據(jù)組的采集可以包括旋轉(zhuǎn)成像。成像設(shè)備可以在定位過程期間 獲得透視圖像并且在3D數(shù)據(jù)組的獲取過程期間獲得來自兩個或更多方向 的X射線圖像。
在動作250中，產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示。動作250可以包括重 建左心房和肺靜脈的3D表示以及對3D表示的分割。
可以從3D數(shù)據(jù)組中構(gòu)建左心房和肺靜脈的3D表示。可以將任何現(xiàn)在 已知的或以后開發(fā)的算法用于構(gòu)建3D表示。例如，用于軟組織重建的算法 可用于構(gòu)建3D表示。該算法可用于截斷校正、雜散輻射校正和過輻射校正。
可以從3D表示中分割左心房和肺靜脈。圖像分割可以包括將數(shù)字圖像 分割為多個區(qū)域(像素組)。圖像分割將圖像表示簡化或改變?yōu)楦幸饬x和 易于分析。圖像分割被典型地用于定位圖像中的對象和邊界(線、曲線等)。 圖像分割提供選擇性地覆蓋整個圖像的 一組區(qū)域或從圖像中提取的 一組輪 廓(例如，邊緣檢測)。相對于一些特性或計算的屬性(如顏色、密度、或 紋理)，區(qū)域中的每個像素是類似的。相對于相同的(各)特性，鄰近區(qū)域 顯著不同。例如，左心房和肺靜脈可能暗于圍繞左心房的區(qū)域，如肺。圍 繞左心房和肺靜脈的其他區(qū)域可以是"重影，，圖像。圖像分割可以是自動的或 手動的。
可以將3D表示或3D數(shù)據(jù)組集成到治療系統(tǒng)中。治療系統(tǒng)可以使用左 心房和肺靜脈的幾何信息(例如，斷層成像)來根據(jù)治療系統(tǒng)映射3D表示。 例如，可以將分割的數(shù)據(jù)組或3D數(shù)據(jù)組導(dǎo)入治療系統(tǒng)中。
可以將3D表示或3D數(shù)據(jù)組與在檢查或治療手術(shù)期間獲得的X射線圖 像混合。例如，可以將3D表示與檢查過程的X射線圖像對準(zhǔn)?？梢詫⒃跈z 查期間獲得的X射線圖像幾何地疊加到3D數(shù)據(jù)組或3D表示上。
在此描述的各種實施例能夠被單獨(dú)或相互結(jié)合地使用。前面詳細(xì)的描 述已經(jīng)描述了本發(fā)明的多種可能的實現(xiàn)中的一些。因為這個原因，詳細(xì)描 述的意圖是用于說明而不是限制。只有權(quán)利要求(包括全部等效)的意圖 才在于定義本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于產(chǎn)生左心房和肺靜脈的三維(3D)表示的方法作為注射導(dǎo)管和解剖結(jié)構(gòu)的函數(shù)，將左心房定位在成像設(shè)備的等中心；使用左心房被定位在等中心的成像設(shè)備，獲得左心房和肺靜脈的3D數(shù)據(jù)組；以及使用所述3D數(shù)據(jù)組產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述解剖結(jié)構(gòu)是患者的脊柱。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述將左心房定位在成像設(shè)備的 等中心包括將所述注射導(dǎo)管和解剖結(jié)構(gòu)定位在用于獲得所述3D數(shù)據(jù)組的 記錄幾何形狀中，其中使用透視檢查說明該記錄幾何形狀。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用測試推注和DSA成像來確 定X射線延遲時間。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括在注射造影劑之后并且在獲得3D 數(shù)據(jù)組之前，漂洗所述注射導(dǎo)管。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，產(chǎn)生包括使用用于軟組織重建 的算法。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括在所述3D數(shù)據(jù)組中分割左心房 和肺靜脈。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，將所述3D表示集成到治療系統(tǒng)中。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括將所述3D表示與左心房和肺靜 脈的檢查圖像重疊。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括將所述導(dǎo)管定位在肺動脈的分 叉處。
11. 一種用于產(chǎn)生左心房和肺靜脈的三維(3D)表示的系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括成像設(shè)備，可操作地來獲得左心房和肺靜脈的圖像；以及 具有監(jiān)視器的圖像處理設(shè)備，其可操作地來顯示左心房和肺靜脈的圖像，其中，所述成像設(shè)備被可操作地定位，使得監(jiān)視器同時顯示患者的脊柱和注射導(dǎo)管。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述成像設(shè)備被定位在前面或 后面位置。
13. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述注射導(dǎo)管被放置在肺動脈 的分叉處。
14. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述成像設(shè)備被可操作地來獲 得左心房和肺靜脈的透視圖像和3D數(shù)據(jù)組。
15. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述3D數(shù)據(jù)組包括兩幅或更 多來自不同方向的左心房和肺靜脈的二維(2D)圖像。
16. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像處理設(shè)備被可操作地 產(chǎn)生作為3D數(shù)據(jù)組的函數(shù)的左心房和肺靜脈的3D表示。
17. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像處理設(shè)備被可操作地 從所述3D表示中分割左心房和肺靜脈。
18. —種成像系統(tǒng)，包括圖像處理設(shè)備，可操作地來指令成像設(shè)備獲得包括和/或環(huán)繞左心房和 肺靜脈的區(qū)域的前或后透視圖像，其中，所述圖像處理設(shè)備被可操作地來 移動所述圖像設(shè)備、患者支架或它們的組合，使得注射導(dǎo)管和患者的脊柱 顯示在透視圖像中。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像處理設(shè)備被可操作地 將成像設(shè)備圍繞患者旋轉(zhuǎn)，以便從不同方向獲得左心房和肺靜脈的二維(2D)圖像。
20. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像處理設(shè)備從所述二維 (2D)圖像中產(chǎn)生左心房和肺靜脈的3D表示。
全文摘要
本發(fā)明涉及左心房和肺靜脈的三維重建。提供了一種用于將左心房和肺靜脈居中在成像設(shè)備的等中心的方法。該方法包括將注射導(dǎo)管定位在肺動脈的分叉處；獲得包括和/或環(huán)繞左心房和肺靜脈的區(qū)域的前或后的透視圖像；以及移動所述成像設(shè)備、患者支架或它們的組合，使得將注射導(dǎo)管和患者的脊柱顯示在透視圖像中。
文檔編號A61B19/00GK101301224SQ20081010926
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月7日
發(fā)明者簡·貝澤, 阿洛伊斯·內(nèi)特林 申請人:西門子公司