利用自動(dòng)遠(yuǎn)程圖像標(biāo)注的靶位點(diǎn)選擇、錄入和更新的制作方法
【專利說明】利用自動(dòng)遠(yuǎn)程圖像標(biāo)注的靶位點(diǎn)選擇、錄入和更新 相關(guān)申請的奪叉引用
[0001] 本申請要求于2013年1月8日提交的臨時(shí)申請?zhí)?1/750, 226 (代理人案 號29181-703. 101);于2013年1月8日提交的臨時(shí)申請?zhí)?1/750,233(代理人案號 29181-704. 101);以及于2013年1月8日提交的臨時(shí)申請?zhí)?1/750,237(代理人案號 29181-705. 101)的優(yōu)先權(quán)，上述文獻(xiàn)的全部內(nèi)容均通過引用而并入于此。
【背景技術(shù)】
[0002] 1.發(fā)明領(lǐng)域。本發(fā)明總體h涉及成像樽式,并且更具體地涉及用于解剖結(jié)構(gòu)的熒 光透視成像以及遠(yuǎn)程標(biāo)注圖像以示出在外科手術(shù)期間有用的附加圖像或者其他信息的方 法和系統(tǒng)。
[0003] 諸如MRI、CT和超聲心動(dòng)描記術(shù)等成像模式用于心血管診斷應(yīng)用中，并且可以使 用定制軟件而融合至X射線熒光透視，以疊合和疊加來源于MRI、CT或超聲心動(dòng)描記術(shù)的二 維（2D)和三維（3D)心臟圖像，從而將心內(nèi)膜、心外膜、梗死區(qū)域和其他區(qū)域和/或感興趣 的數(shù)據(jù)顯示在實(shí)況X射線熒光透視圖像上。
[0004] 心血管疾病在工業(yè)化國家是一個(gè)主要死亡原因，并且在美國是頭號死亡原因。超 過790萬美國成年人患有心肌梗死（MI)，且每年有110萬新增的或復(fù)發(fā)的MI病例。MI的 特征在于血液流動(dòng)受限從而造成缺氧和最終大規(guī)模的心肌損失一一其無法自發(fā)再生一一 最終導(dǎo)致心力衰竭。目前用于在心肌損傷之后恢復(fù)心臟功能的現(xiàn)有治療到目前為止限于嚴(yán) 格的藥物治療方案和作為最后手段的心臟移植。然而，對健康供體心臟的需求遠(yuǎn)超過供給， 使得心血管學(xué)界努力實(shí)現(xiàn)包括組織工程、基因療法和細(xì)胞療法在內(nèi)的有前途的新型治療策 略。最近的臨床試驗(yàn)已經(jīng)測試了使用諸如包括心外膜注射和經(jīng)心內(nèi)膜注射在內(nèi)的心肌內(nèi)注 射、冠狀動(dòng)脈內(nèi)輸注、靜脈輸注和退行遞送等若干種遞送途徑的不同類型的干細(xì)胞、基因和 生長因子。然而已經(jīng)證明，心肌內(nèi)經(jīng)心內(nèi)膜注射在侵入性最小的同時(shí)，還相比于其他遞送途 徑改善了急性留滯。這樣的在經(jīng)心內(nèi)膜遞送中改善的留滯導(dǎo)致了用于組織再生和功能恢復(fù) 的治療的巨大潛力，并且已被證明會(huì)減緩并最終逆轉(zhuǎn)在心肌梗死之后的不良重塑。在最近 的MI患者中，梗死區(qū)可能非常脆弱，并且在梗死區(qū)或梗死周圍區(qū)中的心肌內(nèi)注射可能有增 大的穿孔和心包積液風(fēng)險(xiǎn)，這可能導(dǎo)致心臟壓塞一一一種危及生命的情況。在這些情況下， 生物治療劑的準(zhǔn)確位點(diǎn)尋靶和注射對于患者的安全而言是至關(guān)重要的。
[0005] 在常規(guī)心血管導(dǎo)管插入術(shù)操作中，通常使用X射線熒光透視來輔助心臟介入醫(yī)生 在血管成形術(shù)期間將導(dǎo)管（諸如球囊導(dǎo)管）引導(dǎo)至心臟中閉塞的動(dòng)脈；或者在心臟活檢期 間引導(dǎo)在末端處具有微型抓取裝置的導(dǎo)管；或者向心肌或在心肌內(nèi)引導(dǎo)經(jīng)皮注射導(dǎo)管，用 于經(jīng)心內(nèi)膜注射諸如細(xì)胞、基因、肽、蛋白質(zhì)（例如，生長因子和趨化因子）等生物治療劑。 因此，在心血管導(dǎo)管插入術(shù)操作中所采用的導(dǎo)管被設(shè)計(jì)成X射線可見的，以便可以在操作 期間清晰地看見并跟蹤它們。然而，對于諸如經(jīng)心內(nèi)膜注射等更復(fù)雜的操作，僅使用X射線 熒光透視存在一些缺點(diǎn)，并且所述缺點(diǎn)可能對導(dǎo)管引導(dǎo)和圖像解譯造成顯著影響。（I)X射 線成像是一種投影成像模式，并且通常需要兩個(gè)正交視圖一一右前斜位（RAO)和左前斜位 (LAO)一一以得到對心臟中的導(dǎo)管在三維（3D)空間中的位置和定向的準(zhǔn)確感知。（2)由于 需要兩個(gè)視圖，因此如果導(dǎo)管插入術(shù)套件配備有單平面X射線熒光透視系統(tǒng)，則在整個(gè)操 作中，X射線C形臂需要不斷在這兩個(gè)視圖之間旋轉(zhuǎn)以獲得所需的投影，從而允許將經(jīng)心內(nèi) 膜導(dǎo)管正確引導(dǎo)至選定的心肌內(nèi)靶注射位點(diǎn)。如果導(dǎo)管插入術(shù)套件配備有雙平面X射線熒 光透視系統(tǒng)，則這無疑會(huì)變得更容易。（3)雖然X射線成像提供極佳的裝置可視化，但其對 心臟組織可視化卻提供很少的洞悉。X射線熒光透視不將健康組織與梗死組織或梗死周圍 區(qū)的區(qū)域中的組織區(qū)分開來，也不提供患者心臟的3D解剖視圖和形貌視圖。這對于心臟介 入醫(yī)生根據(jù)所選擇的療法而試圖準(zhǔn)確尋靶健康組織、梗死組織、梗死周圍區(qū)組織或其組合 以便進(jìn)行生物治療劑的心肌內(nèi)注射可能特別重要。出于這些原因，可將X射線熒光透視與 從磁共振（MR)或計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)圖像重建的解剖和功能3D模型相結(jié)合，從而提供導(dǎo) 管的實(shí)時(shí)信息和可視化的圖像融合系統(tǒng)是這些應(yīng)用所特別關(guān)注的。
[0006] 磁共振成像（MRI)是最準(zhǔn)確的診斷成像模式，其可提供患者心臟的高質(zhì)量3D解剖 和功能路線圖，并且因此其通常與X射線熒光透視一起用于這些融合成像系統(tǒng)中。獲得具 有極佳的組織對比度的、可從中重建心臟圖像的心臟MRI段。這些心臟圖像允許在健康組 織、梗死組織以及梗死周圍區(qū)組織之間的準(zhǔn)確而高效的區(qū)分。然而，大多數(shù)導(dǎo)管和其他心臟 裝置雖然使用安全并且用X射線熒光透視可視化，但并不完全與MRI兼容。這些裝置中的 大多數(shù)含有鐵磁材料，該鐵磁材料可能導(dǎo)致成像偽影并且對于在MRI期間暴露于強(qiáng)磁場的 患者是一種安全隱患。此外，即使利用可用的最先進(jìn)的技術(shù)和儀器，根據(jù)正在獲取的圖像類 型和正在運(yùn)行的MRI序列，捕捉MRI圖像仍然可能花費(fèi)15到60分鐘。因此，在介入操作之 前進(jìn)行MRI掃描是有意義的。從這些掃描段重建的心臟圖像可繼而與X射線熒光透視同時(shí) 使用，以引導(dǎo)心臟介入醫(yī)生在經(jīng)心內(nèi)膜操作期間準(zhǔn)確而安全地尋靶健康組織、梗死組織和/ 或梗死周圍區(qū)組織的區(qū)域，無論是用于生物治療劑的注射還是心臟組織的取樣。
[0007] 2.背景摶術(shù)描沭。在美國專利號6, 466, 813、美國專利公開號2008/0043901、 2011/0087088 和 2011/0087110 中，以及在 Tomkowiak 等人（2011)Catheterization and Cardiovascular Interventions 78:468-478中描述了用于在實(shí)時(shí)焚光透視圖像上融合術(shù) 前圖像和信息的方法和系統(tǒng)。另見美國專利號7, 848, 553和美國公開號2013/0102890。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于促進(jìn)在患有心血管疾?。òǖ幌抻诼孕募∪毖⒓毙孕?肌梗死；包括缺血性和非缺血性心力衰竭的慢性心力衰竭以及擴(kuò)張型心肌病）的患者體內(nèi) 選擇和尋靶注射位點(diǎn)，以供使用在導(dǎo)管的遠(yuǎn)端處配備有穿透元件的經(jīng)心內(nèi)膜注射導(dǎo)管在心 肌內(nèi)遞送生物治療藥物或其他注射劑。生物治療藥物遞送包括細(xì)胞療法、基因療法、蛋白質(zhì) 和肽治療劑以及小分子藥物。注射劑遞送包括但不限于合成聚合物、天然生物聚合物、在 15 μπι至150 μπι范圍內(nèi)的微粒。本發(fā)明還可以用于選擇和尋革El取樣位點(diǎn)，以供針對下列患 者體內(nèi)的免疫排斥的心臟活檢操作檢測，所述患者：正在或已經(jīng)經(jīng)受心臟移植；顯示出心 肌病、心肌淀粉樣變性和心肌炎的跡象；或者其心臟細(xì)胞被采集用于其他治療或診斷目的。
[0009] 通過將患者定位在無菌場所中并使用該無菌場所內(nèi)的X射線熒光透視系統(tǒng)對心 臟進(jìn)行成像來進(jìn)行對患者心臟的熒光透視成像，以產(chǎn)生二維圖像。在所述無菌場所內(nèi)或與 之相鄰的手術(shù)顯示器上以及在手術(shù)場所之外的遠(yuǎn)程圖像處理器的顯示器上同時(shí)顯示所述 二維圖像。手動(dòng)標(biāo)記或標(biāo)注所述遠(yuǎn)程顯示器的二維圖像以示出被同時(shí)顯示在所述手術(shù)顯示 器上的解剖信息或治療信息。
[0010] 手動(dòng)標(biāo)記所述圖像可以包括操縱所述遠(yuǎn)程圖像處理器上的圖形用戶界面，并且所 述圖形用戶界面包括觸摸屏、鼠標(biāo)、滾動(dòng)球或操縱桿。手動(dòng)標(biāo)記所述二維圖像可以包括標(biāo)記 所述心臟或其部分的輪廓、靶治療區(qū)域以及要避免治療的區(qū)域和類似等中的任何一個(gè)或多 個(gè)。
[0011] 在本發(fā)明的第二方面中，使用導(dǎo)管對患者心臟進(jìn)行成像以產(chǎn)生實(shí)時(shí)圖像。將所述 圖像呈現(xiàn)在屏幕上并將其發(fā)送至圖像處理器。向所述圖像處理器輸入治療參數(shù)，并且所述 圖像處理器計(jì)算在所述屏幕上顯示的多個(gè)靶治療位點(diǎn)的位置。推進(jìn)所述導(dǎo)管以將導(dǎo)管上的 治療元件定位于緊鄰靶治療位點(diǎn)的位置之處，其中所述治療元件的實(shí)際位置可不同于計(jì)算 出的位置。在所述實(shí)際治療位置處進(jìn)行治療之后，圖像處理器計(jì)算所計(jì)算出的治療位點(diǎn)與 實(shí)際治療位點(diǎn)的位置之間的差異。所有其余的靶治療的位置可由所述圖像處理器重新計(jì) 算。
[0012] 成像可以包括使用X射線熒光透視來產(chǎn)生二維