用于为了在微创的Ｘ射线引导的介入中减少Ｘ射线剂量而产生覆盖经分割的目标结构或病变的减小视场的、具有自动快门适应的血管造影图像采集系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及可以在微创的图像引导的介入的范围内有益地使用的血管造影图像采集系统和方法。特别是，本发明专利技术涉及用于对在将要进行三维重建的患者的心血管系统的感兴趣区域中的患者冠状动脉树的血管段的介入前的虚拟３Ｄ表示进行图形可视化的系统和方法。可选地，随后，可以将该３Ｄ表示与采用介入工具在手术中采集的荧光２Ｄ实时图像进行融合。根据本发明专利技术，所述方法包括以下步骤：为了在感兴趣区域内找到将要检查并且介入处置的目标结构或病变的轮廓，使与预计算的最佳视角相关联的３Ｄ表示的图像数据集经历３Ｄ分割算法（Ｓ４），并且基于作为所述分割结果所获得的指示所述目标结构或病变的轮廓和大小的数据自动调整（Ｓ５）用于对由基于Ｃ臂的３Ｄ旋转血管造影装置或基于旋转扫描架的ＣＴ成像系统的Ｘ射线源所发射的Ｘ射线射束进行准直的快门机构的孔径和／或准直器楔入位置，其中，在图像引导的放射摄影检查过程期间将所述患者曝露给所述Ｘ射线射束。目的是将感兴趣区域减小到覆盖所述目标结构或病变以及周围脉管系统的用户可定义部分的视场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以在微创的图像引导的介入的范围内有益地使用的血管造影图像采集系统和方法，其中，基于三维成像在手术中采集示出了引导通过患者的心血管和/或心脏解剖体时的介入工具的图像数据，并且借助于MR、CT、基于C臂的3DRA、或者任何其它成像模态对用于对该解剖体进行三维重建的一图像数据集进行介入前采集。具体地，本专利技术涉及用于对介入前生成的、在将要进行三维重建的患者心血管系统的感兴趣区域中的患者冠状动脉树的血管段的3D表示进行图形可视化的系统和方法，其中，借助于常规磁共振成像系统、基于C臂的3D旋转血管造影设备、旋转扫描架类型或者任何其它3D成像模态类型的计算机断层摄影装置执行所述图像采集。因而，介入前生成的3D表示被用于心脏介入处置规划并且具有自动减小的视场，其有助于减少在图像引导的介入过程期间所需的暴露给患者的X射线剂量。
技术介绍
由于诸如动脉粥样硬化、高血压和局部缺血的心血管疾病(CVD)对心脏和血管造成可能导致慢性心力衰竭、心绞痛或心肌梗塞(心脏病发作)的永久损伤，心血管疾病在大多数发达国家中依然是主要死亡原因。对于表现出心血管疾病症状的患者，在心脏导管插入实验中，通常经由介入心脏病学进行主要诊断和处置。因而，心脏导管插入意味着将小管子(导管)经过动脉和/或静脉插入到心肌。为了利用实时X射线成像可视化冠状动脉和心室，通过导管注入造影剂。造影剂必须是对X射线不透明的，并且随着它流入冠状动脉系统内或者心室内提供良好的图像对比度。该过程产生了被称为血管造影片的图像，它是用于诊断心血管疾病的标准。在最近30年中，微创X射线引导的介入心脏病学由人口统计学、技术和经济因素推动有显著发展。新的基于导管的介入工具(诸如气囊导管和支架)允许医师处置更多情况和更复杂的患者病例。因为这些新的微创、图像引导过程具有积极患者效果并且比心内直视(open heart)过程花费更少，政府和私人支付者积极鼓励医师使用这些过程处置患者。当今，基于X射线的心脏导管插入系统代表当前护理标准，并且为心脏病学中的诊断和治疗过程提供了成像模态。它们应用于生成冠状动脉中血流栓塞的实时图像。当对栓塞进行识别时，利用实时X射线成像引导尖端为气囊的导管插入栓塞点用于通过血管成形术(其意味着通过对动脉中受限流动区域的气囊扩张)进行处置和支架放置(即通过扩张支撑结构以保持新扩大的动脉开口)。对具有冠状动脉疾病的患者治疗的目的是通过使用用于重新张开冠状动脉的技术和装置减轻心绞痛的症状并且减少死亡或者心肌梗塞的风险。如上所述的心脏导管插入系统实际上使得能够进行导管插入实验中的所有微创过程。当前所开发的系统都具有相同的基本体系结构并且使用将X射线射束透射经过患者并到达大面积检测器上的点X射线源，大面积检测器用于将所生成的荧光图像转换成用于显示在监视器上的电信号。因而，获得患者的阴影图像。通常地，常规采用的心脏导管插入系统执行两种不同类型的实时X射线成像诊断血管造影术和介入成像。为了产生高质量图像，以高辐射曝光执行诊断血管造影术。该诊断(活动摄影)模式产生所注入的造影剂流经冠状动脉的图像，以诊断冠状动脉的初始状况、确定所需的介入、并且在介入之后重新评估冠状动脉。利用产生低质量图像的规则化辐射曝光执行介入成像。从而，该介入(荧光(fluoro))模式提供了患者解剖体的实时成像以引导介入，并且在将装置插入解剖体时使用。介入模式用于大约90%的过程成像时间。当今，实际上所有当前可利用的常规基于X射线的心脏导管插入系统，例如由 Philips医疗保健公司、Siemens医疗保健公司、GE医疗保健公司和Toshiba医疗系统所开发和推向市场的那些系统，都使用相同的基本成像技术，其在过去40年来没有很大改变。 数十年来，对个体部件的逐渐改进已经将系统性能优化到接近理论极限。然而，当前系统仍然呈现高辐射曝光。因而，关键是与成像、辐射危害和操作相关的问题。在心脏导管插入实验室中最困难的成像任务之一是以陡峭视角对患者进行成像。 利用常规系统，接近患者的大面积检测器造成与图像辐射相比更加散射的辐射到达检测器，其因此可能严重降低所获得的图像质量。因此，医师在介入期间通常使用高辐射诊断 (活动摄影)模式获得更好质量的图像。实际上另一个严重的问题在于交叠的解剖体可能抑制观察和导航。常规心脏导管插入系统产生阴影图像，该阴影图像显示无深度信息的对象。从这些平的图像辨识3D解剖是困难的。另外，由肋骨或者脊柱导致的心脏的图像杂乱和遮蔽经常降低图像清晰度。基于常规X射线的心脏导管插入系统通常面对的另一个问题是把患者和介入实施者都曝露给大量辐射。延长的曝露可能对患者造成辐射皮肤烧伤，并且增大介入实施者和导管插入实验室工作人员患癌症的风险。对于医师的预防性措施包括使用沉重并且累赘的环绕铅围裙、背心和甲状腺防护。如上简述，经皮腔内冠状血管造影过程与大量X射线剂量有关。该过程的主要任务是将导管或者心血管支架分别放置在心肌内部或者心脏血管中的给定位置上。该过程通常在手术中X射线成像的指导下完成，以便可视化导管尖端的位置。荧光X射线成像的手术中应用通常必须要对大量问题提供应答。例如，如果介入实施者需要可视化心脏血管的形态，尤其是这样。除了应用于各种介入科目中以辅助放置心脏起搏器、外科手术支架和引导线之外，该成像模态还可以在整形外科手术创伤学中使用以使得能够对医学植入物、整形外科假体以及外科手术螺丝和钉子的位置进行监控。另一方面，在心脏X射线图像中，特定的高密度解剖结构(例如脊椎、特定脊骨等)或者外部物体(例如起搏器引线和外科手术缝线等)绝大部分时间在X射线图像中是可见的，并且可能由此至少部分妨碍或者危害介入工具的可见度、检测和/或跟踪，因为它们创建了类似的图案或者因为它们在应该被检测的对象上投下阴影。经典的图像减影技术在缓慢移动介入工具的情况下是没有帮助的， 并且每次2D视图改变都将需要采集新的参考序列。为了诊断和预测冠状动脉疾病以及基于导管的冠状动脉介入的性能，对冠状动脉树(包括其3D几何形状)的定量描述是有利的(当前，对大多数心脏病专家，仅2D图像是可用的)。从现有技术中，用于从在C臂系统的不同扫描架位置采集的二平面投影图像或者多个单平面投影图像中重建冠状动脉树的三维视图的许多计算机辅助技术是已知的。然而，由于血管交叠和透视缩短的问题，必须要多个投影以利用动脉造影术充分重建冠状动脉树。消除或者至少部分减少透视缩短和交叠对于诸如确定2D显示中的冠状动脉间长度的精确定量冠状动脉分析OiCA)是必要的先决条件。相关文献描述了，在CT成像中可以将为了试图减少透视缩短而生成的最佳浏览图(OVM)应用于辅助用户获得带来最佳视图的成像装置的扫描架位置。例如，G. Finet和 J. Lienard 的文章Optimizing Coronary AngiographicViews“ (Int. Journal Cardiac Imaging, Supplement Ι,νο . Ι,ρρ. 53-54,1995)仅关注于使血管透视缩短相对于单一动脉段最小化。从本领域的相关发展状况中已知，在对患者身体体积的特定感兴趣区域(例如其可以包括患者冠状动脉树或者心室解剖)重建虚拟3D表示的过程之前，可以提供计本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种血管造影图像采集方法，用于基于将要被图形可视化的患者的心血管系统中的感兴趣区域的虚拟３Ｄ表示确定（Ｓ３）经分割的目标结构或病变关于交叠和透视缩短的最佳投影方向，所述方法包括以下步骤：基于作为所述分割的结果而获得的指示所述目标结构或病变的轮廓和大小的数据自动调整（Ｓ５）用于对由Ｘ射线源发射的Ｘ射线射束进行准直的快门机构的孔径和／或准直器楔入位置，以便将所述感兴趣区域减小到覆盖所述目标结构或病变以及周围脉管系统中的用户可定义部分的视场，其中，在图像引导的放射摄影检查过程期间所述患者曝露于所述Ｘ射线射束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP08166304.92008年10月10日1.一种血管造影图像采集方法，用于基于将要被图形可视化的患者的心血管系统中的感兴趣区域的虚拟3D表示确定(S3)经分割的目标结构或病变关于交叠和透视缩短的最佳投影方向，所述方法包括以下步骤基于作为所述分割的结果而获得的指示所述目标结构或病变的轮廓和大小的数据自动调整(S5)用于对由X射线源发射的X射线射束进行准直的快门机构的孔径和/或准直器楔入位置，以便将所述感兴趣区域减小到覆盖所述目标结构或病变以及周围脉管系统中的用户可定义部分的视场，其中，在图像引导的放射摄影检查过程期间所述患者曝露于所述X 射线射束。2.如权利要求1所述的血管造影图像采集方法，所述方法包括在所述确定、重建和调整步骤(S3、S4和S5)之前，使用于重建所述3D表示所需的所采集的图像数据集经历3D分割算法，以便找到所述感兴趣区域内的所述目标结构或病变的轮廓的步骤(S2)。3.如权利要求2所述的血管造影图像采集方法，其中，所述快门机构的孔径和/或准直器楔入位置的自动调整还取决于用于采集所述虚拟3D表示的图像数据的基于C臂的旋转血管造影装置或者基于旋转扫描架的CT成像系统的已知几何设置参数。4.如权利要求1至3中的任何一项所述的血管造影图像采集方法，其中，通过由用户手动重新调整，可重新调整通过自动调整所述快门机构的孔径和/ 或准直器楔入位置所获得的所述视场的大小。5.如权利要求4所述的血管造影图像采集方法，其中，通过由所述用户定义封闭所述目标结构或病变的经分割轮廓的框架的厚度来对所述周围脉管系统的将要与所述目标结构或病变一起显示的部分进行手动预定义。6.如权利要求4所述的血管造影图像采集方法，其中，用于生成所述3D表示的图像数据是在对所述患者的心血管系统执行的用于介入处置所述目标结构或病变的微创的图像弓I导的介入过程之前介入前采集的，所述方法另外包括将所述虚拟3D表示与所选择的在所述微创的图像引导的介入过程期间手术中采集(S6)的二维荧光实时图像的图像数据进行配准(S7)的步骤。7.如权利要求6所述的血管造影图像采集方法，其另外包括在血管造影工作站的监控器屏幕或显示器上显示(S8)所述虚拟3D表示和所述手术中采集的二维荧光实时图像的经配准的融合版本的步骤。8.如权利要求7所述的血管造影图像采集方法，其中，借助于MR成像、CT成像、基于C 臂的3DRA成像或者任何其它类型的成像方法和/或模态介入前采集用于对所述感兴趣区域进行三维重建的图像数据。9.一种血管造影图像采集方法，用于基于用于对将要被图形可视化的患者的心血管系统的感兴趣区域中的经分割的目标结构或病变随着时间进行跟踪的虚拟3D表示的序列确定(S3)对于这些3D表示中的每个3D表示该目标结构或病变关于交叠和透视缩短的最佳投影方向，其中，通过在用于介入处置所述目标结构或病变的微创的图像引导的介入过程期间所执行的基于3DRA的图像采集进程中所采集的图像数据集的直接3D...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格拉斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL