CN102871729A - 使用医疗器械规划血管内操作用的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及规划血管内操作的装置和方法，其中将医疗器械、特别是导管导入血管中并经过该血管引至应用区域。在所提出的方法和相关装置中，由医学成像的容积数据集自动地确定沿着标记出的血管走向的血管直径和曲率半径，并将其与规划使用的医疗器械的最大直径和最小曲率半径进行比较。标记的血管走向内部具有太小血管直径或曲率半径的位点或区域在血管树或血管走向的显示图像中用颜色作标记。以此方式，使用者可以即刻识别出临界区域，并且可以任选地改变他的规划或使用具有不同几何参数的器械。该方法和装置使得规划血管内操作成为可能，甚至对没有经验的使用者也是如此。

Description

使用医疗器械规划血管内操作用的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于规划(Planung)血管内操作的装置和方法，其中将医疗器械、特别是导管导入血管中并经过该血管引至应用区域。
背景技术
在各种动脉和静脉疾病中，治疗能以血管内方式实现，也就是说通过血管实现。其应用类型是多种多样的，包括例如在腹或胸主动脉瘤中、在脑动脉的动脉瘤中、在颈动脉或冠状动脉的血管狭窄或在主动脉瓣/二尖瓣不全或微创瓣膜置换(例如TAVI)中引入支架移植物(Stentkrafteinbringung)。在这些血管内微创操作中需要术前规划，并常常通过电脑断层扫描(CT)或核磁共振成像(MRT)进行。
在很多微创应用中会使用导管，通过导管将例如支架或主动脉瓣导引至应用区域。根据应用的类型，导管会具有不同的直径和不同的导管末端(尖端)。导管的尖端越厚越长，通常越难实现到达使用区域或应用区域的合适通路，因此导管的刚性越大。在刚性厚导管经过血管时，必须小心谨慎地操作。这需要精确规划微创介入治疗以便确定血管具有足够血管直径和曲率半径的血管走向
Figure BDA00001662729200011
所述血管走向适用于规划出的操作和相应的导管。但是通常这是很难实现的，且需要使用者具有丰富的经验知识。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于使用医疗器械规划血管内操作
Figure BDA00001662729200012
的装置和方法，由此能够可靠地进行规划，甚至没有经验的使用者也可以。
该目的通过根据权利要求1和7的装置和方法实现。所述装置和方法的有利实施方案为从属权利要求的主题，或通过以下说明以及示例性实施方案可以获取。
根据本发明所提出的装置包括至少一个将来自医学成像容积数据集(Volumendatensatz)的血管树在屏幕上可视化的可视化模块，还包括交互模块、确定模块和评估模块。设计交互模块使得使用者可以经由图形用户界面在显示图像内部标记血管走向，或设置操作的起点和终点，以及输入医疗器械的最大直径和最小曲率半径，或输入可以确定医疗器械的最大直径和最小曲率半径的信息。确定模块基于上述容积数据集确定沿着标记出的血管走向的血管直径和弯曲的曲率半径。在此，可以使用现有技术中的已知技术，例如基于血管走向的分割(Segmentierung)确定这些参数。然后，评估模块将医疗器械的最大直径和最小曲率半径与根据容积数据集确定的血管走向的直径和曲率半径进行比较，并确定血管走向内部的以下血管区域：在该血管区域中，血管走向的直径或曲率半径小于器械的最大直径或最小曲率半径。接着将关于该血管区域的信息传送至可视化模块，之后在显示图像中用颜色突出表示这些区域。
沿着标记出的血管走向的血管直径和弯曲的曲率半径的确定以及临界区域的评估和颜色编码均可自动化地进行。并且无需使用者干预。这在规划微创操作中提供了极大的时间优势。借助颜色编码，使用者可以即刻以肉眼观察到数据集或血管走向中的困难的和不可通行的位点，以及如有需要可以规划其他手术路径，或使用不同的导管或不同的医疗器械。因此，即使是没有经验的使用者也可以进行复杂的血管内介入治疗的规划。应用导管时通过对窄位点进行颜色编码，可以降低随后的介入治疗中的并发症发生率。
本发明方法和装置使用的医学成像的容积数据集优选涉及CT数据集或MRT数据集。这些可以是时间顺序的3D数据集，其中例如记录了多个心脏时相(Herzphasen)。确定模块随后确定所有数据集或所记录的时相中沿着血管走向的血管直径和曲率半径。涉及评估模块使得在多相容积数据集时，针对血管走向的各个位点分别使用最小的血管直径和最小的曲率半径用于比较。以此方式，要考虑的是，在一定心脏时相中血管直径或曲率半径对于所使用的特定器械或导管而言可能会太小。通过考虑心脏和与其连接的血管系统的复杂运动以及它们对直径和曲率半径的影响，可以再次降低所规划的介入治疗中的并发症发生率。
所提出的装置优选也包括规划模块，其根据所述血管树内部的起点和终点确定在起点和终点之间具有最短路径的血管走向，并作为血管走向标记用于进一步的评估，其中通过使用者在血管树的显示图像中设置所述起点和终点。以此方式，使用者可以标记出器械进入血管的接入点以及器械针对所规划的应用靶标，并且自动地获得这两个位点之间经过血管的最短路径。
通过所提出的装置和相应方法，使用者甚至也可以通过点击在显示图像中标出血管，使用者通过点击可以操作器械。另一可能方案是分别点击血管树上的标记出血管走向的各单个位点。
输入关于器械的最大厚度(相应于器械的引入部分的最厚点)的信息以及相应的器械引入部分所允许的最小曲率半径的信息可以，例如，通过直接输入这些数据实现。在另一有利的实施方案中，使用者仅键入器械的名称(Bezeichnung)，可以通过该名称唯一地识别出所述器械。在该情况中，装置连接至数据库，或包括例如如下的数据库，其中针对每个器械或导管名称给出了相应的最大直径和最小曲率半径。评估模块从所述数据库中读出该数据用于待进行的比较。
附图说明
在下文中借助示例性实施方案以及参考附图对所提出的方法和相应装置再次进行简要的说明，其中：
图1示意性示出所提出的装置的结构实施例，以及
图2示出了实施所提出方法中的方法步骤的实施例。
具体实施方式
以下将通过例如使用TAVI导管的规划实例对所提出的装置和相应方法进行说明。TAVI导管约7mm厚，由于其刚性而需要参与的血管具有相对大的曲率半径。对于该规划，记录了由腹股沟至主动脉弓的CT血管造影术数据集。在所提出的装置中，所述容积数据集储存在数据存储器1中。通过屏幕3上的可视化模块2将具有通过血管造影术清楚标出的血管的数据集呈现给使用者。使用者可以选择屏幕上的血管，其中导管的路径稍后应该经过该血管。通常，这借助于图形输入装置如鼠标4通过交互模块5进行。由此，血管可以例如以已知的方式通过鼠标点击进行选择。
在一有利的实施方案中，使用者也可以在屏幕上设置起点(例如经腹股沟、股间肌的入口)和终点(主动脉瓣)。由此，规划模块6自动地确定血管树内的连贯路径，其表示了起点和终点之间的最短连接。之后，在确定模块7中，沿着经确定的中心线计算出经标记的血管走向的每个位点上的血管直径。对此，现有技术中已有合适的方法。
如果仍未自动地找到血管，则使用图形输入装置点击显示图像中的各血管段，如现今常见的。由此手动形成彼此相连的中心线。之后再一次地，如上所述，在确定模块7中确定血管直径和弯曲的曲率半径。
现有技术中用于确定沿着中心线的血管直径的已知方法用于例如血管壁检测和狭窄测量的领域中。在标记了所需的或所确定的血管走向以及确定了所述血管走向中的血管直径和弯曲的曲率半径后，使用者可以通过交互模块5(例如通过键盘8)输入针对使用而规划的导管的最大直径和最小曲率半径。评估模块9将该数据与血管走向中所确定的数据进行比较，并确定血管走向中的血管直径小于导管最大直径的位点和曲率半径小于导管最小曲率半径的区域。经确定的位点或区域传送至可视化模块2，相应的位点或血管区域通过颜色叠加在显示图像中可视化，从而向使用者警告太小或太窄的血管半径。
在一有利的实施方案中，装置与数据库连接，其包括与各导管相关的导管几何信息。通过输入确定的导管或导管类型，该装置随后访问所述数据库以便传送所需的关于导管的数据，即它的主要尺寸，特别是厚度，以及它的最小曲率半径，并用于比较。
使用所提出的方法或所提出的装置借助直径和曲率半径数据进行规划的结果是用颜色编码设置的CT血管造影术数据集或MRT血管造影术数据集的显示图像。在此，红色可以表示例如太小的直径或太窄的血管半径。黄色可以表示过渡区域。自由区域，即可以无风险地由导管通过的血管区域可以不用颜色表示。在此也可以考虑血管窄位点例如狭窄(Stenosen)或斑(Plaque)。已经可以通过已知的血管壁分割算法
Figure BDA00001662729200041
Figure BDA00001662729200042
或经由CT双能量直接造影对上述血管窄位点很好地进行确定或量化自由小血管腔。
本文所提方法的方法步骤再次示意性地示出在图2中。
在该方法又一有利的方案中，在多相数据集(multiphasischen Datensatz)的情况中考虑了血管的运动。通常这样的数据集经由EKG耦合(EKG-Kopplung)进行记录。这里也可考虑升主动脉的复杂运动。因此，例如，在经确定的心脏时相中，曲率半径或直径可以是很小的。这在通过所提出的方法或所提出的装置对所述数据集进行评估时需要进行考虑。
借助颜色编码，使用者可以即刻观察到数据集的血管走向或血管树中的困难的和不可通行的位点，以及如有需要规划不同的手术路径，或使用不同的导管。

Claims (10)

1.用于规划血管内操作的装置，在该操作中将医疗器械、特别是导管导入血管中并经过该血管引至应用区域，其中该装置具有
-可视化模块(2)，其将来自医学成像的容积数据集的血管树在屏幕(3)上可视化，
-交互模块(5)，其使得使用者经由图形用户界面在屏幕(3)上的显示图像内部标记血管走向或设置操作的起点和终点，以及输入医疗器械的最大直径和最小曲率半径，或输入可以确定医疗器械的最大直径和最小曲率半径的信息，
-确定模块(7)，其根据容积数据集确定沿着标记出的血管走向的血管直径和弯曲的曲率半径，
-评估模块(9)，其对医疗器械的最大直径和最小曲率半径与经确定的血管走向的直径和曲率半径分别进行比较，确定血管走向内部的以下血管区域并将其传送至可视化模块(2)：在所述血管区域中，血管走向的直径或曲率半径小于器械的最大直径或最小曲率半径，
-其中将所述可视化模块(2)设计为将传送的区域用颜色突出表示在显示图像中。
2.根据权利要求1所述的装置，其具有规划模块(6)，所述规划模块(6)根据使用者在所述血管树中设置的操作的起点和终点来确定和标记在起点和终点之间具有最短路径的血管走向。
3.根据权利要求1所述的装置，
其特征在于，
将所述交互模块(5)设计为使用者可以设置位点以形成经过血管树单个血管段的中心线，并标记由此获得的血管走向。
4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，
其特征在于，
将所述交互模块(5)设计为在输入医疗器械的名称时从数据库提取该医疗器械的最大直径和最小曲率半径。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，
其特征在于，
将所述确定模块(7)设计为其也识别由斑或狭窄引起的血管直径的减小并且在确定血管直径时予以考虑。
6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，
其特征在于，
将所述评估模块(9)设计为其在多相容积数据集的情况中捕获血管直径和曲率半径随时间的变化，并且分别与血管走向的各血管段的最小血管直径和曲率半径进行比较。
7.用于规划血管内操作的方法，其中将医疗器械、特别是导管导入血管中并且经过该血管引至应用区域，在该方法中，
-将来自医学成像的容积数据集的血管树在屏幕(3)上可视化，
-使用者可以经由图形用户界面在屏幕(3)的显示图像内部标记血管走向或设置操作的起点和终点，以及输入医疗器械的最大直径和最小曲率半径，或输入可以确定医疗器械的最大直径和最小曲率半径的信息，
-根据容积数据集以自动化方式确定沿着标记出的血管走向的血管直径和弯曲的曲率半径，
-以自动化方式对医疗器械的最大直径和最小曲率半径与经确定的血管走向的直径和曲率半径分别进行比较，并确定血管走向内部的以下血管区域：在该血管区域中血管走向的直径或曲率半径小于器械的最大直径或最小曲率半径，以及
-在显示图像中用颜色突出表示确定出的血管区域。
8.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
根据使用者在所述血管树中设置的操作的起点和终点以自动化方式确定和标记在起点和终点之间具有最短路径的血管走向。
9.根据权利要求7或8所述的方法，
其特征在于，
还自动地识别由斑或狭窄引起的血管直径的减小，并且在确定血管直径时予以考虑。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，
其特征在于，
在多相容积数据集中捕获血管直径和曲率半径随时间的变化，并且分别与血管走向的各血管段的最小血管直径和曲率半径进行比较。
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