CN201683906U - 基于ct三维重建与血管造影的实时血管走形显像系统 - Google Patents
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Abstract
基于CT三维重建与血管造影的实时血管走形显像系统是一种血管造影机的辅助血管真实走型显像系统，包括：1、血管造影机：由C型臂影像增强器，图像核准器，X射线源和C型臂显像系统组成，用于对手术区域进行图像采集；2、光学检测跟踪装置：通过红外线定位系统和参照单元间的信息传递，捕捉C型臂的位置信息；3、控制单元：由图像单元，配准单元，注册单元构成，其中图像单元接收术前CT三维重建和造影两部分图像，配准单元接收红外定位系统传来的C型臂位置信息，注册单元将上述信息融合完成注册，建立图像和定位信息的匹配关系；4、跟踪显示部分：根据注册单元的信息，实时显示造影及跟踪的CT三维血管图像。
Description
技术领域
本实用新型有关一种计算机辅助血管造影设备的显像系统，尤其是涉及有关利用CT三维重建影像指导辅助血管造影图像的显像设备。
背景技术
血管疾病是危害我国和世界人类健康的″第一杀手″。在我国乃至全世界其患病率和死亡率一直为各类疾病之首，患病率已达30％。血管介入治疗手术是当前治疗血管疾病的重要手段，据统计数字显示，2007年我国仅经皮冠状动脉手术(PCI)的手术量就有近20万例，且近年来以每年以30％的速度增长；2007年美国PCI手术量为100万例，而美国人口不足我国的四分之一，随着我国居民生活水平的提高，预测手术量将会逐年上升。
血管造影(DSA)是介入诊断治疗的重要工具，被誉为是诊断血管的“金标准”，但普通DSA需要多次注药才能观察正位、侧位及斜位，对比剂的用量大，对患者不利，有时常常因为投照体位等因素而受到一定的局限，有时可造成误诊及漏诊。
DSA一直被认为是血管病变检查的金标准，但DSA毕竟是一种有创伤性的检查，随着多排CT技术的发展，使得非创性CT血管三维成像成为可能，从而为血管疾病的诊断开辟了一条新的扫描方法。
螺旋CT可很好地显示冠脉的钙化、狭窄等病变形态，与冠脉造影相比，其优点在于无创伤、对比剂用量少，病人接受的X线剂量少、费用少，适用范围广，简便易行，一般在10-20分钟内即可完成检查；特别是通过CT扫描或独立影像工作站中配置的三维影像处理软件，对CT扫描获取的原始影像数据进行后期影像处理的一门技术，可以进行血管真实三维走型的显示，为疾病的治疗提供清晰明确的路径，为手术治疗提供可靠的依据。
目前定位系统有两种追踪定位模式，一种是电磁系统，一种是光学系统。电磁系统是利用一个电磁波发生器在手术区域内产生一定大小的电磁场，手术器械上安装有电磁波感应器，系统通过接收电磁感应器的信号判断手术器械的具体位置。电磁系统一般价格较高，电磁辐射对导管室的设备造成一定影响。光学系统是利用红外线进行追踪定位，利用红外线摄像机发射和接收红外线，摄像机通过接收手术工具上发射或反射的红外线判断手术工具的具体位置。
针对血管造影检查，医生需要尽可能多的丰富血管结构信息，通过C型臂的旋转、不同体位采集图像，便于观察病灶，凭经验重建血管三维解剖结构。基于CT三维重建指引的血管造影实时血管走形显像系统，将术前接收的CT血管三维图像与需要在手术中C型臂的位置信息与造影图像进行信息融合，从而达到与造影机同角度实时显示CT血管三维走型的功能，由于术中要实时进行造影机C型臂的定位跟踪，因此本发明采用光学定位装置。
发明内容
本实用新型的目的在提出一种基于CT三维重建指引的血管造影实时血管走形显像系统，其包括：
1、血管造影机：其由C型臂影像增强器，图像校准器，X射线源和C型臂显像系统组成，用于对患者手术区域进行图像采集；
2、光学检测跟踪装置：通过红外线定位系统和参照单元间的信息传递，捕捉造影机C型臂移动的位置信息；
3、控制单元：由图像单元，配准单元，注册单元构成，其中图像单元接收两部分影像，一为手术部位术前CT三维重建影像，二为来自C型臂显像系统的血管二维造影图像，配准单元接收红外定位系统传来的关于C型臂位置信息，注册单元将上述信息融合完成注册过程，建立图像和定位信息的匹配关系；
4、跟踪显示部分：根据从注册单元传送过来的图像信息，根据C型臂位置移动，实时显示造影及跟踪的CT三维血管影像。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：由于造影机安装了光学定位装置，所以使其在手术中可以与术前CT三维重建影像实时匹配，从而快速准确的向术者提供血管三维真实走型信息。
附图说明
图1是本实用新型应用在导管室中的结构组成示意图。
图2是用本实用新型的第一例基于CT三维重建指引的血管造影实时血管走形显像检查的流程图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实用新型在导管室的结构组成如下：
1、造影机C型臂，2、造影机导管床，3、造影机近床操作台，4、造影机显示器，5、造影机控制室显示屏，6、三维血管造影系统光学定位发生器，7、三维血管造影系统光学定位工具，8、3D三维血管造影系统实时影像显示器，9、三维血管造影系统影像工作站，9-1、视频输出接口，9-2、视频输入接口，9-3、DVD光驱设备，9-4、数据硬盘设备，9-5、鼠标键盘设备。
本实用新型的三维血管造影系统包括有光学定位发生器(6)、光学定位工具(7)、实时影像显示器(8)、影像工作站(9)。上述影像工作站与光学定位发生器和实时影像显示器相连，其上设有视频输出接口(9-1)、视频输入接口(9-2)，所述视频输出接口(9-1)可与视频输出设备相连，视频输出设备可以为影像工作站(9)自带的显示器及实时影像显示器(8)。图像输入接口(9-2)连接医学影像设备，从而将造影机的影像输入到系统内，将造影影像与系统重建影像并列显示，便于观察。上述影像工作站(9)上还连接有DVD光驱设备(9-3)、数据硬盘设备(9-4)，用于将病人CT影像传输到系统内进行重建。光学定位发生器(6)连接光学定位工具(7)及影像工作站(9)，可以在光学定位发生器(6)产生的可见光范围内实时追踪光学定位发生工具(7)的位置，该定位工具安装在造影机C型臂上，因此，光学定位器(6)在术中实时追踪光学定位工具(7)的时候即可实时追踪造影机C型臂的位置。并且影像工作站(9)上还连接有鼠标和键盘(9-5)，可以对影像工作站进行操作。
请参阅图2所示，本实用新型基于CT三维重建指引的血管造影实时血管走形显像检查的流程如下：
1、首先将CT光盘中的CT影像数据导入基于CT三维重建指引的血管造影实时血管走形显像系统中，然后进行三维重建。
2、再通过视频采集卡实时采集造影机输出的造影图像。
3、然后系统将对三维重建的CT图像和实时采集的造影图像进行配准。配准过程可以采用两种方式，分别是手动配准和自动配准。
4、在配准完成后，三维重建的CT图像将和造影机实时采集的造影图像达到同步，可以相互定位跟踪。定位跟踪方式分为两种，一种是正向追踪，就是随着造影机的C型臂的转动，三维重建的CT图像将转到与C型臂投射相对应的角度；另一种是逆向追踪，就是操作人员拖动三维重建的CT图像转动，系统实时计算出C型臂相对应的转动角度。
5、系统完成配准后，可以储存配准的位置信息和造影图像及其相应的C型臂造影投射角度。
在手术中的具体操作过程：首先在造影机C型臂上粘贴光学定位工具(7)至少两个，光学定位工具(7)应在光学定位发生器(6)产生的可视光范围内，用于在术中让光学定位发生器(6)实时追踪C型臂的位置。将系统按图一所示连接，然后开机。运行影像工作站中的三维血管造影系统，将病人CT影像数据输入到系统，可通过DVD光驱设备传输病人数据，数据的形式为CT影像。接着进行手术部位(心脏)的图像三维重建。三维模型可以进行角度变化及方法缩小平移显示。手术过程中三维血管造影系统连接造影机，当造影机的C型臂改变角度时，光学定位发生器(6)会实时追踪C型臂的角度位置并传输至影像工作站，同时造影影像数据会通过图像输入接口(9-2)传输至影像工作站，三维血管造影系统自动将重建的三维影像数据的观察角度转动到与当前造影影像的观察角度一致，然后进行注册配准，即将实际病人的造影影像和病人术前CT影像重建的三维影像放在同一个平面中进行一一对应，让造影影像的血管走形与CT重建的血管走形形成一一对应的关系。然后进行术中跟踪，由于此时光学定位发生器(6)会实时追踪C型臂的位置和角度，因此在术中改变C型臂的投影角度时，三维血管造影系统会自动调整三维模型至同一个观察角度，同时造影的血管走形与三维模型的血管走形会进行一一对应。医生通过观察实时影像显示器(8)看到的三维血管走形与二维血管走形的对应关系来确定介入工具是否在手术路线上、距离病变部位的距离、周围有无闭塞等，通过上述设置可以有效的完成对心脏及其周边血管的介入手术。
Claims (6)
1.一种计算机辅助血管造影设备的显像系统，其特征在于包括：
1.1、血管造影机：其由C型臂影像增强器，图像校准器，X射线源和C型臂显像系统组成，用于对患者手术区域进行图像采集；
1.2、光学检测跟踪装置：通过红外线定位系统和参照单元间的信息传递，捕捉造影机C型臂移动的位置信息；
1.3、控制单元：由图像单元，配准单元，注册单元构成，其中图像单元接收两部分影像，一为手术部位术前CT三维重建影像，二为来自C型臂显像系统的血管二维造影图像，配准单元接收红外定位系统传来的关于C型臂位置信息，注册单元将上述信息融合完成注册过程，建立图像和定位信息的匹配关系；
1.4、跟踪显示部分：根据从注册单元传送过来的图像信息，根据C型臂位置移动，实时显示造影及跟踪的CT三维血管影像。
2.如权利要求1所述的计算机辅助血管造影设备的显像系统，其特征在于：所述的光学定位系统的光学定位工具一般固定在造影机的C型臂或其相关位置，并且至少安装2个光学定位工具。
3.如权利要求1所述的计算机辅助血管造影设备的显像系统，其特征在于：所述的光学定位系统通过发射红外线，并接收由光学定位工具反射回的红外线信息来确定C型臂的空间位置。
4.如权利要求1所述的计算机辅助血管造影设备的显像系统，其特征在于：所述的光学定位系统的有效检测范围为950mm-3000mm。
5.如权利要求1所述的计算机辅助血管造影设备的显像系统，其特征在于：所述的控制单元的图像单元包括存储部分，存储多个实时采集的造影图像，包括至少两个不同角度的造影图像。
6.如权利要求1所述的计算机辅助血管造影设备的显像系统，其特征在于：所述的控制单元的注册单元的图像融合部分用于建立造影图像与光学跟踪装置之间的有机联系。
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