DE112018006643T5

DE112018006643T5 - Einrichtung und verfahren zur unterstützung einer punktionsplanung

Info

Publication number: DE112018006643T5
Application number: DE112018006643.6T
Authority: DE
Inventors: Yinan Chen; Li Fan
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-09-10
Also published as: JP7278289B2; JP2021508535A; CN111655183A; US20200315710A1; WO2019129606A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Einrichtung und ein Verfahren zum Unterstützen eines Benutzers vor, eine Punktionstrajektorie innerhalb eines Bereichs von Interesse eines Subjekts zu planen. Die Einrichtung umfasst: eine Schnittstelle 211, konfiguriert zum Empfangen von anatomischen Daten von der Region von Interesse des Subjekts und zur Ausgabe zumindest einer Kandidaten-Punktionstrajektorie, und einen Prozessor 213 zur Berechnung der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie auf Basis der anatomischen Daten, mehreren Kriterien, und eines Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien. Die anatomischen Daten des Subjekts umfassen dreidimensionale Daten des Bereichs von Interesse. Der Prozessor 213 ist ferner dazu konfiguriert, beim Empfang einer ersten Benutzereingabe zum Anpassen des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien, den Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien auf der Grundlage der ersten Eingabe durch den Benutzer anzupassen, und die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie auf Basis der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und dem angepassten Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien, zu berechnen. Anders als bei herkömmlichen automatischen Planungswerkzeugen, die in allen Fällen einen universellen besten Kompromiss zwischen mehreren Kriterien bieten, ermöglicht die vorgeschlagene Einrichtung dem Benutzer, den Kompromiss maßzuschneidern und somit die automatische Berechnung der Kandidaten-Punktionstrajektorien so anzupassen, dass sie den tatsächlichen klinischen Anforderungen besser entspricht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Punktionsplanung und insbesondere auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum Unterstützen eines Benutzers, um eine Punktionstrajektorie zwischen beispielsweise zwei Gefäßen eines Subjekts zu planen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die portale Hypertonie, eine wichtige Konsequenz der chronischen Lebererkrankung, resultiert in der Entwicklung einer signifikanten kollateralen Zirkulation zwischen dem Portalsystem und der systemisch-venösen Drainage. Die portale venöse Kongestion bewirkt, dass venöses Blut, das den Magen und den Darm verlässt, entlang Hilfsrouten mit geringerem Widerstand abgelenkt wird, um in die systemische Zirkulation abzufließen. Mit der Zeit werden die kleinen Gefäße, die einen Kollateralweg für die porta-cavale Zirkulation umfassen, verstopft und erweitert. Diese Gefäße sind fragil und bluten häufig in den Magen-Darm-Trakt. Ein transjuguläres intrahepatisches portosystemisches Shunt-Verfahren (TIPS-Verfahren) verringert den effektiven Gefäßwiderstand der Leber durch die Schaffung eines alternativen Weges für die portalvenöse Zirkulation. Ein Shunt wird verwendet, um einen künstlichen Kanal zwischen der zufließenden Pfortader (PV) und der abfließenden Lebervene (HV) herzustellen. Sie gilt als palliative Behandlung der portalen Hypertonie, die häufig zu Darmblutungen, lebensbedrohlichen Ösophagusblutungen und Flüssigkeitsansammlungen innerhalb des Bauchraums (z.B. Aszites) führt.
TIPS wird in der Regel von einem interventionellen Radiologen unter fluoroskopischer Anleitung durchgeführt. Der Zugang zur Leber erfolgt, wie der Name „transjugular“ andeutet, über die Vena jugularis interna im Nacken. Sobald der Zugang zur Halsvene bestätigt ist, werden in der Regel ein Führungsdraht und eine Einführschleuse platziert, um die Platzierung des Shunts zu erleichtern. Dies ermöglicht dem interventionellen Radiologen (IR) den Zugang zur Lebervene des Patienten, indem er von der oberen Hohlvene in die untere Hohlvene (Vena Cava Inferior - IVC) und schließlich in die Lebervene wandert. Von der IVC führt der IR den Katheter in einen Zweig der HV ein. Eine spezielle Nadel wird durch das Leberparenchym geführt, um die Lebervene mit der großen PV zu verbinden. Der Kanal für den Shunt wird als nächstes durch Aufblasen eines Angioplastie-Ballons innerhalb der Leber entlang des durch die Nadel erzeugten Trakts erzeugt. Der Shunt wird vervollständigt, indem ein spezielles Netzrohr platziert wird, das als Stent oder Endotransplantat bekannt ist, um den Trakt zwischen der Pfortader mit höherem Druck und der Lebervene mit niedrigerem Druck aufrechtzuerhalten. Der Shunt ermöglicht eine Dekompression der portalen Hypertonie, da PV-Blut nun in den systemischen Kreislauf umgeleitet wird.
1 veranschaulicht schematisch eine Punktionstrajektorie (auch als Punktionsbahn bezeichnet) im TIPS-Verfahren. Es gibt viele HV-Zweige und PV-Zweige. 1 veranschaulicht 3 HV-Zweige 120-1, 120-2 und 120-3 und 2 PV-Zweige 130-1, 130-2, aber im klinischen Fall ist entweder die Anzahl der HV-Zweige und die Anzahl der PV-Zweige zufällig und kann eine beliebige Anzahl von Zweigen sein. 1 veranschaulicht eine Punktionstrajektorie 140, die vom Austrittspunkt 141 auf dem HV-Zweig 120-1 beginnt, durch das Leberparenchym 110 voranschreitet und am Eintrittspunkt 142 auf dem PV-Zweig 130-1 ankommt. Theoretisch kann ein Punktionstrakt zwischen einem beliebigen Punkt auf einem PV-Zweig und einem beliebigen Punkt auf einem beliebigen HV-Zweig als alternativer Weg für die portalvenöse Zirkulation dienen, und daher gibt es viele mögliche Punktionstrakte, um die Verbindung zwischen HV und PV herzustellen. In der Praxis führt die Auswahl der Trakte zu mehreren Auswirkungen auf das klinische Ergebnis, und die Auswahl einer äußerst wünschenswerten Punktionstrajektorie ist für IR eine ziemlich herausfordernde Aufgabe.
US 2010/217117 A1 offenbart Systeme und Verfahren zur Unterstützung/Durchführung eines bildgeführten transjugulären intrahepathischen portosystemischen Shunt-Verfahrens (TIPS-Verfahrens). Es konzentriert sich auf das Führen der Punktionsnadel zu der Zielportalvene durch Verfolgen der Spitzenposition und Orientierung der Punktionsnadel. Es wird nicht erwähnt, wie eine Punktionstrajektorie überhaupt zu planen ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Daher wäre es vorteilhaft, eine technische Lösung zur Unterstützung der Planung einer Punktionstrajektorie bereitzustellen. Die Punktionstrajektorie wird auch als Punktionsbahn bezeichnet, und beide Begriffe werden hierin austauschbar verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform eines ersten Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, um einen Benutzer beim Planen einer Punktionstrajektorie zwischen einer Pfortader und einer Lebervene eines Subjekts zu unterstützen. Die Einrichtung umfasst eine Datenschnittstelle, die konfiguriert ist, um anatomische Daten des Subjekts zu empfangen, und einen Datenprozessor, der konfiguriert ist, um mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie basierend auf den anatomischen Daten, mehreren Kriterien und einem Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien, zu berechnen. Die anatomischen Daten des Subjekts umfassen dreidimensionale Daten von mindestens einer Pfortader und mindestens einer Lebervene des Subjekts. Die mehreren Kriterien umfassen den räumlichen Abstand der Punktionstrajektorie und mindestens eines der folgenden Kriterien: (a) räumlicher Abstand zwischen der Gabelung des Hauptzweiges der Pfortader und dem Punktionspunkt auf der Pfortader, (b) Steilheit der Punktionstrajektorie in Bezug auf die Querebene des Subjekts und (c) Punktionsschnittabstand (Z_H-P) entlang der Längsrichtung (z) des Subjekts.
Der räumliche Abstand der Punktionstrajektorie wird als wesentlicher Faktor zur Vorhersage der einjährigen Shunt-Durchgängigkeit und des Risikos des Auftretens von HEP angesehen. Je kleiner der räumliche Abstand der Punktionstrajektorie ist, desto geringer ist das Risiko von Shunt-Okklusion und HEP. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass zusätzlich zum räumlichen Abstand der Punktionstrajektorie jeder der anderen drei Faktoren eine wichtige Rolle bei der Planung der Punktionstrajektorie spielen kann. Die mehreren Kriterien stehen im Allgemeinen in Konflikt miteinander und müssen daher ausgewogen sein, oder mit anderen Worten, der Kompromiss zwischen mehreren Kriterien muss hergestellt werden. Die Auswirkungen der verschiedenen Kriterien oder Faktoren können bei verschiedenen Probanden und/oder verschiedenen IR unterschiedlich sein. Indem der Kompromiss zwischen dem räumlichen Abstand der Punktionstrajektorie und einem der anderen Faktoren ermöglicht wird, können die verschiedenen Kriterien miteinander in Einklang gebracht werden, wobei die vorgeschlagene Einrichtung Unterstützung bei der Planung der Punktionstrajektorie ermöglicht, die flexibler und kontrollierbarer ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben beobachtet, dass die Auswahl von Punktionstrakten mehrere Auswirkungen auf das klinische Ergebnis hat, wobei die IR bei der Auswahl eines höchst wünschenswerten Punktionstrakts normalerweise mehrere klinische Metriken berücksichtigen müssen, die sich gegenseitig stören können, und die IR möglicherweise Kompromisse zwischen den klinischen Metriken eingehen werden müssen. Darüber hinaus haben die Erfinder erkannt, dass Details von anatomischen Strukturen, wie die Strukturen von HV-Zweigen und PV-Zweigen, eines Subjekts von einem anderen Subjekt unterschiedlich sein können, wobei die wünschenswerte Wahl für ein bestimmtes Subjekt durch einen IR abweichend von einem anderen IR sein kann, basierend auf den Fähigkeiten, Erfahrungen und Vorlieben des IR, sowie die wünschenswerte Wahl auch von den körperlichen Bedingungen eines bestimmten Subjekts abhängen kann.
In einigen Ausführungsformen ist der Datenprozessor ferner konfiguriert, wenn er eine erste Benutzereingabe zum Anpassen des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien empfängt, um den Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien auf der Basis der ersten Benutzereingabe anzupassen, und die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie auf der Basis der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und des angepassten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien zu berechnen, und die Datenschnittstelle ist ferner konfiguriert, um die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie auszugeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des ersten Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung vorgeschlagen, um einen Benutzer beim Planen einer Punktionstrajektorie innerhalb eines interessierenden Bereichs eines Subjekts zu unterstützen. Die Einrichtung umfasst: eine Schnittstelle, konfiguriert zum Empfangen von anatomischen Daten von der Region von Interesse des Subjekts und zur Ausgabe mindestens einer Kandidaten-Punktionstrajektorie, und einen Prozessor zur Berechnung der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie auf Basis der anatomischen Daten, mehreren Kriterien, und eines Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien. Die anatomischen Daten des Subjekts umfassen dreidimensionale Daten des Bereichs von Interesse. Der Prozessor ist ferner dazu konfiguriert, beim Empfang einer ersten Benutzereingabe zum Anpassen des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien, den Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien auf der Grundlage der ersten Eingabe durch den Benutzer anzupassen, und die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie auf Basis der anatomischen Daten, den mehreren Kriterien und dem angepassten Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien zu berechnen. In einigen Ausführungsformen liegt die Punktionstrajektorie zwischen zwei Gefäßen. Die mehreren Kriterien können klinische Metriken oder nicht-klinische Metriken umfassen.
Durch die Verwendung eines einstellbaren Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien kann die Einrichtung nicht nur automatisch eine oder mehrere mögliche Punktionstrajektorien bereitstellen, welche die mehreren Kriterien unter allen Möglichkeiten besser erfüllen, der Benutzer kann jedoch auch den Kompromiss zwischen den verschiedenen Kriterien nach Bedarf anpassen, um beispielsweise ein Kriterium in einem Fall und ein anderes Kriterium in einem anderen Fall je nach Wahl des Benutzers stärker bevorzugen zu können. Anders als bei herkömmlichen automatischen Planungswerkzeugen, die in allen Fällen einen universellen besten Kompromiss zwischen mehreren Kriterien bieten, ermöglicht die vorgeschlagene Einrichtung dem Benutzer, den Kompromiss maßzuschneidern und somit die automatische Berechnung der Kandidaten-Punktionstrajektorien so anzupassen, dass sie den tatsächlichen klinischen Anforderungen besser entsprechen, wie von den Erfindern anerkannt.
In einigen Ausführungsformen ist der Datenprozessor ferner konfiguriert, um mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie auf der Basis der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und eines vorbestimmten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien zu berechnen, und der vorbestimmte Kompromiss stellt eine extreme Wahl des Kompromisses unter den mehreren Kriterien dar.
Die Berechnung der Kandidaten-Punktionstrajektorie unter Berücksichtigung mehrerer Kriterien und des Kompromisses zwischen diesen ist ein Teil der MCDM-Probleme (Multiple Criteria Decision Making). In der Regel ist der Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien schwer festzulegen, da die Beziehung zwischen den mehreren Kriterien sowie die Auswirkungen des Kompromisses auf das Ergebnis normalerweise nicht einfach und schwer vorherzusagen sind. Daher wäre es für den Benutzer, insbesondere für unerfahrene Benutzer, ziemlich schwierig, den Kompromiss anzupassen, obwohl eine solche Flexibilität wünschenswert ist. Die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie, die auf der Grundlage einiger extremer Auswahlmöglichkeiten des Kompromisses unter den mehreren Kriterien berechnet wurde, stellt die entsprechenden Grenzfälle für ein bestimmtes Subjekt dar, und solche Grenzfälle können den Benutzern helfen, den Kompromiss für dieses bestimmte Subjekt abzustimmen oder anzupassen. Mit anderen Worten, die Erfinder haben eine sehr einzigartige Strategie vorgeschlagen, um dem Benutzer zunächst die Grenzfälle unterschiedlicher Kriterien vorzustellen, und dann den Benutzern zu ermöglichen, die Kandidaten-Punktionstrakte durch Anpassen des Kompromisses zwischen den unterschiedlichen Kriterien in Abhängigkeit von ihrer Beurteilung fein abzustimmen.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die vorgeschlagene Einrichtung ferner eine Benutzerschnittstelle, die konfiguriert ist, um die erste Benutzereingabe zu empfangen und die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie darzustellen. Zusätzlich und alternativ kann die vorgeschlagene Einrichtung kommunikativ mit einer Benutzerschnittstelle verbunden sein, die konfiguriert ist, um die erste Benutzereingabe zu empfangen und die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie darzustellen, und die Datenschnittstelle der vorgeschlagenen Einrichtung ist konfiguriert, um mit der Benutzerschnittstelle zu kommunizieren.
In einigen Ausführungsformen ist die Benutzerschnittstelle ferner konfiguriert, um die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie zusammen mit dem zugehörigen Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien darzustellen. In einigen anderen Ausführungsformen ist der Datenprozessor ferner konfiguriert, um ein Bild des Bereichs von Interesse zu erzeugen, der mit der mindestens einen möglichen Punktionstrajektorie überlagert ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird der Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien durch mindestens ein Gewicht dargestellt, wobei jedes Gewicht einem der mehreren Kriterien zugeordnet ist. In einigen Ausführungsformen, die mit dem mindestens einen Gewicht bereitgestellt werden, können die mehreren Kriterien in ein einzelnes Kriterium umgewandelt werden, indem jedes Kriterium mit dem zugehörigen Gewicht multipliziert und die gewichteten Kriterien aufsummiert werden. Auf diese Weise kann der Benutzer das Mindestgewicht anpassen, um die Berechnung der möglichen Punktionstrajektorien anzupassen. Die Vorrichtung kann so konfiguriert sein, dass einige der Kriterien einem vorbestimmten festen Gewicht zugeordnet sind, während andere dem mindestens einen Gewicht zugeordnet sind, das von den Benutzern eingestellt werden kann.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist der Datenprozessor ferner konfiguriert, um historische Daten zu speichern, wobei die historischen Daten die berechnete mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie umfassen, die jeder ersten empfangenen Benutzereingabe zugeordnet ist, und der Datenprozessor ferner konfiguriert ist, um bei einer zweiten Benutzereingabe zum Auswählen einer empfangenen ersten Benutzereingabe die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie abzurufen, die der ausgewählten ersten Benutzereingabe aus den gespeicherten historischen Daten zugeordnet ist. Auf diese Weise kann der Benutzer die früheren Benutzereingaben zum Kompromiss und die zugehörigen Kandidaten-Punktionstrajektorien überprüfen.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist der Datenprozess ferner konfiguriert, um für jedes von mindestens einem der mehreren Kriterien einen Zielwert zu berechnen, der durch eine der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorien erreicht wird, und die Datenschnittstelle ist konfiguriert, um den/die berechneten Zielwert(e) auszugeben. Der/die objektive(n) Wert(e) können es dem Benutzer ermöglichen, quantitativ zu bewerten, wie die mindestens eine mögliche Kandidaten-Punktionstrajektorie die mehreren Kriterien erfüllt.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfassen die anatomischen Daten dreidimensionale Ultraschalldaten von anatomischen Strukturen in dem Bereich von Interesse. Zusätzlich und alternativ können die anatomischen Daten dreidimensionale Daten anderer Bildgebungsmodalitäten wie MR, CT, Röntgen usw. umfassen.
Gemäß einigen Ausführungsformen liegt die Punktionstrajektorie zwischen zwei Gefäßen, wie einer Pfortader und einer Lebervene in dem Bereich von Interesse des Subjekts, und die anatomischen Daten umfassen anatomische Daten der beiden Gefäße, wie beispielsweise anatomische Daten von mindestens einem Pfortaderzweig und mindestens einem Lebervenenzweig. Zusätzlich und alternativ kann die Punktion in anderen Bereichen durchgeführt werden, beispielsweise im Magen-Darm-Trakt.
In einigen Ausführungsformen umfassen die vorbestimmten mehreren Kriterien einen (1) räumlichen Abstand der Punktionstrajektorie D_H-P und (2) mindestens eines von Folgendem: (a) räumlichen Abstand zwischen der Gabelung des Hauptzweiges der Pfortader und dem Punktionspunkt auf der Pfortader D_P-B, (b) Steilheit θ_x-y der Punktionstrajektorie in Bezug auf die Querebene (d.h. die x-y-Ebene) des Subjekts, und (c) Punktionsscheibenabstand Z_H-P entlang der Längsrichtung z des Subjekts.
Gemäß einer Ausführungsform eines zweiten Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, das einen Benutzer beim Planen einer Punktionstrajektorie zwischen einer Pfortader und einer Lebervene eines Subjekts unterstützt. Das computerimplementierte Verfahren umfasst: Empfangen von anatomischen Daten des Subjekts über eine Datenschnittstelle; Berechnen mindestens einer Kandidaten-Punktionstrajektorie über einen Datenprozessor auf der Grundlage der anatomischen Daten, mehrerer Kriterien und eines Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien; und Ausgeben der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie über die Datenschnittstelle, die dem angepassten Kompromiss zugeordnet ist. Die anatomischen Daten des Subjekts umfassen dreidimensionale Daten von mindestens einer Pfortader und mindestens einer Lebervene des Subjekts. Die mehreren Kriterien umfassen: räumliche Entfernung der Punktionstrajektorie (D_H-P); und mindestens eines von Folgenden: (a) räumlicher Abstand zwischen der Gabelung des Hauptzweiges der Pfortader und dem Einstichpunkt auf der Pfortader (D_P-B); (b) Steilheit (θ_x-y) der Punktionstrajektorie in Bezug auf die Querebene (x-y) des Subjekts; und (c) Punktionsscheibenabstand (Z_H-P) entlang der Längsrichtung (z) des Subjekts.
In einigen Ausführungsformen umfasst das computerimplementierte Verfahren ferner: Empfangen einer ersten Benutzereingabe zum Anpassen des Kompromisses zwischen mehreren Kriterien; und Anpassen des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien auf der Basis der ersten Benutzereingabe. Die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie wird auf der Grundlage der anatomischen Daten, mehrerer Kriterien und des angepassten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien berechnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, um einen Benutzer beim Planen einer Punktionstrajektorie zwischen innerhalb eines Bereichs von Interesse eines Subjekts zu unterstützen. Das Verfahren umfasst: Empfangen anatomischer Daten des Subjekts, wobei die anatomischen Daten des Bereichs von Interesse dreidimensionale Daten des interessierenden Bereichs umfassen; Empfangen einer ersten Benutzereingabe zum Anpassen des Kompromisses zwischen mehreren Kriterien; Anpassen des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien auf der Grundlage der ersten Benutzereingabe; Berechnen mindestens einer Kandidaten-Punktionstrajektorie auf der Grundlage der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und des angepassten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien; und Ausgeben der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie, die mit dem angepassten Kompromiss verbunden ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das vorgeschlagene Verfahren ferner: vor dem Empfang der ersten Benutzereingabe das Berechnen mindestens einer Kandidaten-Punktionstrajektorie auf der Basis der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und eines vorbestimmten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien; und Ausgeben der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie, die dem vorbestimmten Kompromiss zugeordnet ist. In einigen Ausführungsformen stellt der vorbestimmte Kompromiss eine extreme Wahl des Kompromisses unter den mehreren Kriterien dar.
Gemäß einer Ausführungsform eines dritten Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung wird ein computerlesbares Medium vorgeschlagen, das ausführbare Anweisungen umfasst, die bei Ausführung einen Prozessor veranlassen, eines der vorgeschlagenen Verfahren auszuführen.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher und können unter Bezugnahme auf die in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommene Beschreibung leicht verstanden werden.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in Kombination mit Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben und erläutert, wobei:

1 schematisch eine Punktionstrajektorie im TIPS-Verfahren veranschaulicht;
2 schematisch eine Einrichtung zur Unterstützung eines Benutzers bei der Planung einer Punktionstrajektorie innerhalb einer interessierenden Region eines Subjekts gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 schematisch ein Verfahren zur Unterstützung eines Benutzers bei der Planung einer Punktionstrajektorie innerhalb einer Region von Interesse eines Subjekts gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 schematisch eine beispielhafte Ansicht veranschaulicht, die von einer Benutzerschnittstelle gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt wird;
5 schematisch beispielhaft mehrere Kriterien für die Planung einer Punktionstrajektorie für ein TIPS-Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6a eine dreidimensionale Ansicht mehrerer Kandidaten-Punktionstrajektorien veranschaulicht, die mit den HV- und PV-Zweigen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überlagert sind;
6b eine zweidimensionale Ansicht veranschaulicht, die durch Projektion der verschiedenen Kandidaten-Punktionstrajektorien und der HV- und PV-Zweige von 6a auf die koronale Ebene (d.h. x-z-Ebene) des Subjekts erhalten wird;
7a eine dreidimensionale Ansicht mehrerer Kandidaten-Punktionstrajektorien veranschaulicht, die mit den HV-Zweigen und PV-Zweigen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überlagert sind;
7b die objektiven Werte der beiden Kriterien veranschaulicht, nämlich den räumlichen Abstand der Punktionstrajektorie und die Steilheit der Punktionstrajektorie in Bezug auf die Querebene (d.h. x-y-Ebene) des Subjekts, die unter unterschiedlichen Werten des mit der Steilheit verbundenen Gewichts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht werden; und
8 die Längsrichtung, die Querebene, die Koronalebene und die Sagittalebene eines Subjekts veranschaulicht.

Die gleichen Bezugszeichen in den Figuren zeigen ähnliche oder entsprechende Merkmale und/oder Funktionen an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf bestimmte Zeichnungen beschrieben, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche. Die beschriebenen Zeichnungen sind nur schematisch und nicht einschränkend. In den Zeichnungen ist die Größe einiger Elemente möglicherweise übertrieben und zur Veranschaulichung nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
8 veranschaulicht die Längsrichtung, die Querebene, die Koronalebene und die Sagittalebene eines Subjekts. Unter Bezugnahme auf 8 sind in der Regel drei Hauptebenen in der menschlichen und tierischen Anatomie definiert:

Die Sagittalebene oder Mittelebene 810 (longitudinal, anteroposterior) ist eine Ebene parallel zur Sagittalnaht. Sie teilt den Körper in links und rechts.

Die koronale Ebene oder Frontalebene 820 (vertikal) unterteilt den Körper in dorsale und ventrale (hintere und vordere oder posteriore und anteriore) Abschnitte.
Die Querebene oder Axialebene 830 (lateral, horizontal) unterteilt den Körper in kraniale und kaudale (Kopf und Schwanz) Abschnitte.
Zusätzlich wird ein xyz-Koordinatensystem definiert, um die Ausrichtung der Ebenen zu unterscheiden, nämlich die y-Achse von vorne nach hinten, die x-Achse von links nach rechts und die z-Achse von oben nach unten, wie in 8 veranschaulicht. Die z-Achse wird auch als Längsrichtung bezeichnet.
2 veranschaulicht schematisch eine Einrichtung 200 zur Unterstützung eines Benutzers bei der Planung einer Punktionstrajektorie innerhalb einer interessierenden Region eines Subjekts gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die Einrichtung 200 umfasst eine Datenschnittstelle 211, die konfiguriert ist, um anatomische Daten des Bereichs von Interesse des Subjekts zu empfangen und die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie auszugeben.
Die anatomischen Daten des Subjekts umfassen dreidimensionale Daten des interessierenden Bereichs. In einer Ausführungsform der Planung einer Punktionstrajektorie für ein TIPS-Verfahren umfasst der Bereich von Interesse die Leber oder einen Teil der Leber, der HV-Zweige und PV-Zweige umfasst, und die anatomischen Daten umfassen mindestens dreidimensionale Daten der HV-Zweige und der PV-Zweige. Die Datenschnittstelle 211 kann die anatomischen Daten von einer oder mehreren Datenquellen 230 über eine beliebige Art von Kommunikationsverbindung empfangen. Die Datenquelle 230 kann eine beliebige Bilderfassungsvorrichtung sein, beispielsweise eine Ultraschallsonde und/oder ein flüchtiges oder nicht-flüchtiges Speichermedium eines anderen Informationssystems oder einer anderen Datenbank.
Die Einrichtung 200 umfasst ferner einen Datenprozessor 213, der kommunikativ mit der Datenschnittstelle 211 verbunden ist. Die Datenschnittstelle 211 und der Datenprozessor 213 können eine integrierte Einheit oder zwei getrennte Einheiten sein, und die Funktionen der Datenschnittstelle 211 und/oder des Datenprozessors 213 können durch die Verwendung von dedizierter Hardware sowie Hardware, die Software in Verbindung mit geeigneter Software ausführen kann, bereitgestellt werden. Wenn sie von einem Prozessor bereitgestellt werden, können die Funktionen von einem einzelnen dedizierten Prozessor, von einem einzelnen gemeinsam genutzten Prozessor oder von eine Vielzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt werden, von denen einige gemeinsam genutzt werden können.
Der Datenprozessor 213 ist konfiguriert, um mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie auf der Basis der anatomischen Daten, mehrerer Kriterien und eines Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien zu berechnen.
Die Berechnung der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie unter Berücksichtigung mehrerer Kriterien und des Kompromisses zwischen diesen gehört zu Entscheidungsproblemen mit mehreren Kriterien (MCDM). Jeder existierende Weg oder Wege, die in Zukunft zur Lösung der MCDM-Probleme entwickelt wurden, können angewendet werden, um die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie zu berechnen. Jede Punktionstrajektorie kann durch die Koordinaten der Punktionstrajektorie dargestellt werden. In einigen Ausführungsformen, in denen die Punktionstrajektorie eine gerade Linie sein soll, umfassen die Koordinaten der Punktionstrajektorie die Koordinaten der zwei Endpunkte der Trajektorie. Die mehreren Kriterien können von verschiedenen Typen sein. Einige können als eine Minimierung oder Maximierung einer bestimmten Größe in Abhängigkeit von Koordinaten der Trajektorie definiert werden, einige können als eine obere und/oder untere Grenze einer bestimmten Größe als Funktion der Koordinaten der Trajektorie definiert werden. Der Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien gibt grundsätzlich die Prioritäten oder die Wichtigkeit der mehreren Kriterien an.
In einigen Ausführungsformen kann der Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien durch mindestens ein Gewicht dargestellt werden, wobei jedes Gewicht einem der mehreren Kriterien zugeordnet ist. Ein größeres Gewicht zeigt normalerweise eine höhere Priorität der zugehörigen Kriterien an. Darüber hinaus können die mehreren Kriterien durch Gewichtung zu einem einzigen Kriterium kombiniert werden, z. B. indem jedes Kriterium mit einer Gewichtung multipliziert und die gewichteten Kriterien aufsummiert werden. Beispielsweise können die mehreren Kriterien mathematisch als eingeschränkte, gewichtete Kostenfunktion formuliert werden. Mathematisch kann jedes Kriterium einem Gewichtswert zugeordnet sein, aber einige der Gewichte können als vorbestimmte Werte festgelegt werden, sodass der Kompromiss durch eine geringere Anzahl von Gewichten als die Anzahl der mehreren Kriterien dargestellt werden kann.
Der Datenprozessor 213 ist ferner dazu konfiguriert, beim Empfang einer ersten Benutzereingabe zum Anpassen des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien, den Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien auf der Grundlage der ersten Eingabe durch den Benutzer anzupassen, und die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie auf Basis der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und dem angepassten Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien, zu berechnen. In den Ausführungsformen, in denen der Kompromiss durch mindestens ein Gewicht dargestellt wird, kann die erste Benutzereingabe eine Anpassung an einem oder mehreren der mindestens einen Gewichte anzeigen. Die Anpassung kann ein absoluter Wert oder ein Inkrementierungs-/Dekrementierungswert sein.
Die Datenschnittstelle 211 ist ferner konfiguriert, um eine oder mehrere Benutzereingaben zu empfangen, welche die erste Benutzereingabe umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Einrichtung 200 ferner eine Benutzerschnittstelle 250 zum Empfangen der einen oder mehreren Benutzereingaben. Zusätzlich oder alternativ kann die Einrichtung 200 kommunikativ mit einer separaten Benutzerschnittstelle 250 verbunden sein. Die Benutzerschnittstelle 250 kann ferner konfiguriert sein, um die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie darzustellen. Beispielsweise kann die Benutzerschnittstelle 250 eine Anzeige zum Bereitstellen einer visuellen Darstellung der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie umfassen.
Die Anzeige kann jede Vorrichtung sein, die zur visuellen Darstellung in der Lage ist, wie z. B. ein Monitor, ein Projektor usw. Die Benutzerschnittstelle 250 kann eine einzelne Vorrichtung sein oder mehrere Vorrichtungen umfassen.
Der Datenprozessor ist ferner konfiguriert zum Berechnen mindestens einer in Frage kommenden Punktionstrajektorie auf Basis der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien, und eines vorbestimmten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien, und der vorbestimmte Kompromiss stellt eine extreme Wahl des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien dar. In einigen Ausführungsformen wird der anpassbare Kompromiss durch einen oder mehrere Kompromiss-Parameter (wie z. B. Gewichte) dargestellt, und es gibt einen vorbestimmten Bereich für die Einstellung jedes Parameters. Somit bezieht sich die extreme Wahl des Kompromisses auf eine Wahl, bei der mindestens ein Kompromiss-Parameter als der Extremwert (z. B. Minimal- oder Maximalwert) des vorbestimmten Bereichs eingestellt wird.
Der Datenprozessor 213 kann ferner konfiguriert sein, um historische Daten zu speichern. Die historischen Daten können eine Vielzahl von Einträgen umfassen, und jeder Eintrag umfasst einen Kompromiss und die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie, die unter Verwendung des Kompromisses berechnet wurde. In einigen Ausführungsformen können die historischen Daten jeden Kompromiss umfassen, der in früheren Berechnungen verwendet wurde, zusammen mit der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie, die jedem Kompromiss zugeordnet ist. Der verwendete Kompromiss kann ein vorbestimmter Kompromiss sein oder kann ein Kompromiss sein, der durch eine erste zuvor empfangene Benutzereingabe dargestellt wird. Der Datenprozessor 213 ist ferner konfiguriert, um bei einer zweiten Benutzereingabe zum Auswählen eines zuvor verwendeten Kompromisses die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie, die dem ausgewählten Kompromiss zugeordnet ist, aus den gespeicherten historischen Daten abzurufen.
3 veranschaulicht schematisch eine Methode zur Unterstützung eines Benutzers bei der Planung einer Punktionstrajektorie innerhalb einer Region von Interesse eines Subjekts gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 3 werden in Schritt 310 anatomische Daten des Subjekts empfangen. In Schritt 340 wird eine erste Benutzereingabe empfangen, und die erste Benutzereingabe gibt eine Anpassung an den Kompromiss unter mehreren Kriterien an. In Schritt 350 wird der Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien auf der Basis der ersten Benutzereingabe angepasst. In Schritt 360 wird die Berechnung mindestens einer Kandidaten-Punktionstrajektorie auf der Grundlage der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und des angepassten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien durchgeführt. In Schritt 370 wird die mindestens eine in Schritt 360 erhaltene Kandidaten-Punktionstrajektorie ausgegeben, um dem Benutzer präsentiert zu werden. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren zwischen Schritt 310 und Schritt 340 ferner die Schritte 320 und 330. In Schritt 320 wird mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie auf der Grundlage der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und eines vorbestimmten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien berechnet. In Schritt 330 wird die mindestens eine in Schritt 340 erhaltene Kandidaten-Punktionstrajektorie ausgegeben, um dem Benutzer präsentiert zu werden. In einigen Ausführungsformen stellt der vorbestimmte Kompromiss eine extreme Wahl des Kompromisses unter den mehreren Kriterien dar. Somit stellt die mindeste Kandidaten-Punktionstrajektorie, die mit dem vorbestimmten Kompromiss verbunden ist, die Grenzfälle dar, und der Benutzer kann solche Grenzfälle verwenden, um sein Urteil über die Anpassung an den Kompromiss zu unterstützen.
4 veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Ansicht 400, die von einer Benutzerschnittstelle gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt wird.
Wie zuvor beschrieben ist die Datenschnittstelle 211 konfiguriert, um die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie auszugeben. In einigen Ausführungsformen ist der Datenprozessor 213 ferner konfiguriert, um ein Bild des interessierenden Bereichs zu erzeugen, der mit der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie überlagert ist. Das Bild der Region von Interesse ist im weitesten Sinne zu interpretieren. In einigen Ausführungsformen kann das Bild des Bereichs von Interesse das Bild einiger anatomischer Strukturen sein, die aus dem interessierenden Bereich extrahiert wurden. Beispielsweise kann das Bild von das Bild von extrahierten HV-Zweigen und PV-Zweigen sein. Bezugnehmend auf 4 kann die Ansicht 400 einen Bereich 410 zum Darstellen des Bildes des Bereichs von Interesse umfassen, der mit der mindestens einen möglichen Punktionstrajektorie überlagert ist.
In einigen Ausführungsformen ist der Datenprozessor 213 ferner konfiguriert, um für jedes von mindestens einem der mehreren Kriterien einen Zielwert zu berechnen, der durch eine der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie erreicht wird, und die Datenschnittstelle 211 ist konfiguriert, um den berechneten Zielwert (die berechneten Zielwerte) auszugeben. Bezugnehmend auf 4 kann die Ansicht 400 einen Bereich 430 zum Darstellen der Zielwerte einer oder mehrerer der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorien umfassen.
Bezugnehmend auf 4 kann die Ansicht 400 einen weiteren Bereich 420 zum Präsentieren und/oder Empfangen der ersten Benutzereingabe umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der weitere Bereich 420 einen oder mehrere gleitähnliche steuerbare Balken oder einen oder mehrere Texteingabekästen oder irgendein anderes geeignetes Eingabemittel für den Benutzer umfassen, um den bevorzugten Kompromiss einzugeben. In einigen anderen Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstelle so konfiguriert sein, dass sie die erste Benutzereingabe auf andere geeignete Weise empfängt, beispielsweise über Audio oder über Gestensteuerung usw.
5 veranschaulicht schematisch beispielhafte mehrere Kriterien für die Planung einer Punktionstrajektorie für ein TIPS-Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 5 veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht eines Leberbereichs. In 5 ist gezeigt, dass HV 520 und PV 530 sich in das Leberparenchym 510 erstrecken. HV 520 umfasst mehrere Zweige. PV 530 umfasst auch mehrere Zweige. Eine Punktionstrajektorie für ein TIPS-Verfahren muss am Austrittspunkt eines HV-Zweigs beginnen, durch das Leberparenchym vorrücken und am Eintrittspunkt eines PV-Zweigs ankommen. Eine in 5 veranschaulichte Punktionstrajektorie 540 beginnt am Austrittspunkt H eines HV-Zweigs und endet am Eintrittspunkt P eines HV-Zweigs. Das x-y-z-Koordinatensystem in 5 ist das x-y-z-Koordinatensystem, das für ein Subjekt definiert ist, wie in 8 veranschaulicht.
In einigen Ausführungsformen umfassen die mehreren Kriterien die folgenden Kriterien:

Räumlicher Abstand der Punktionstrajektorie, bezeichnet als D_H-P, der als wesentlicher Faktor zur Vorhersage der einjährigen Shunt-Durchgängigkeit und des Risikos des Auftretens von HEP angesehen wird. Je kleiner der Wert von D_H-P ist, desto geringer ist das Risiko von Shunt-Okklusion und HEP.

Räumlicher Abstand zwischen der Gabelung 550 des Hauptzweiges der Pfortader und dem Einstichpunkt auf der Pfortader, bezeichnet als D_P-B. Sie sollte größer als ein vorgegebener Schwellenwert sein, z.B. 3 cm, um genügend Hauptzweig der Pfortader ohne Stentinvasion zu erhalten, wenn beim Patienten in Zukunft eine Lebertransplantation durchgeführt werden soll.
Steilheit der Punktionstrajektorie in Bezug auf die Querebene (d.h. x-y-Ebene) des Subjekts, bezeichnet als θ_x-y. Wenn die Punktionstrajektorie senkrecht zur x-y-Ebene ist, mit anderen Worten, parallel zur z-Achse, erreicht die Steilheit θ_x-y das Maximum. Ein großer Steilheitswert ist gut, um Stentverzerrungen zu vermeiden und eine bessere Punktionsvisualisierung unter DSA (Digital Subtraction Angiography) zu erzielen, die im Wesentlichen ein dreidimensionales Bild in die x-z-Ebene projiziert.
Punktionsscheibenabstand entlang der Längsrichtung z des Subjekts, bezeichnet als Z_H-P. Eine Punktion mit kleinem Z_H-P-Wert kann bevorzugt werden, um eine extrahepatische Punktion vermeidbar zu machen.
Wie zuvor beschrieben, können die mehreren Kriterien als eine eingeschränkte, gewichtete Kostenfunktion formuliert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Berechnung der Kandidaten-Punktionstrajektorie auf der Basis der obigen vier Kriterien mathematisch formuliert werden als: $m i n_{(H, P)} f (H, P) = w_{1} D_{H - P} + w_{2} Z_{H - P} + w_{3} θ_{x - y} s o d a s s D_{P - B} > T$
wobei f(H,P) die Kostenfunktion ist, H die Koordinaten der Austrittsstelle der Punktionstrajektorie darstellt, P die Koordinate des Eintrittspunkts der Punktionstrajektorie darstellt, D_H-P der räumliche Abstand der Punktionstrajektorie ist, Z_H-P der Punktionsscheibenabstand ist, θ_x-y der Winkel in Bezug auf die Achse z ist, _W1, _W2, und _W3 die Gewichte der Strafbedingungen von Z_H-P, bzw. von θ_x-y sind, D_P-B der Abstand zwischen der Eintrittsstelle und der Gabelung 550 auf dem Hauptzweig der Pfortader ist, und T der Wert ist, der die minimale Restlänge des Portalzweiges einschränkt, um die Möglichkeit einer zukünftigen Lebertransplantation aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen kann T als ein Wert zwischen 3 cm und 10 cm sein. Konkreter werden D_H-P, Z_H-P, und D_H-P berechnet als: $\begin{matrix} D_{H - P} = s q r t ({(H x - P x)}^{2} + {(H y - P y)}^{2} + {(H z - P z)}^{2}), \\ Z_{H - P} = a b s (H z - P z), \\ θ_{x - y} = a r c o s (\frac{P z - H z}{s q r t ({(H x - P x)}^{2} + {(H y - P y)}^{2} + {(H z - P z)}^{2})}) \end{matrix}$
wobei H_x, H_y und H_z die x-y-z-Koordinaten der Eintrittsstelle H auf dem HV-Zweig sind, und P_x, P_y und P_z x-y-z-Koordinaten der Austrittsstelle P auf dem PV-Zweig sind.
In einer Ausführungsform kann der Austrittspunkt H auf dem HV-Zweig von dem Benutzer vorbestimmt oder vorgewählt werden, und dann kann die Berechnung der mindestens einen möglichen Punktionstrajektorie mathematisch formuliert werden als: $m i n_{P} f (P) = w_{1} D_{H - P} + w_{2} Z_{H - P} + w_{3} θ_{x - y} s o d a s s D_{P - B} > T$
Mathematisch würde die obige Kostenfunktion der folgenden entsprechen: $m i n_{P} f (P) = D_{H - P} + α Z_{H - P} + β θ_{x - y} s o d a s s D_{P - B} > T$
Das heißt, es müssen zwei Gewichte α, β eingestellt werden. Gemäß der zuvor diskutierten Strategie werden die Kandidaten-Punktionstrajektorien für Grenzfälle zunächst berechnet, indem für die beiden Gewichte extreme Auswahlmöglichkeiten wie α=0 und β=0 oder α>>β oder α<<β berechnet und den Benutzern präsentiert werden. Anschließend kann der Benutzer für jedes Gewicht einen Wertebalken verschieben, um die Gewichte anzupassen und zu sehen, wie sich die Kandidaten-Punktionstrajektorien über die angepassten Gewichte ändern.
6a veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht mehrerer Kandidaten-Punktionstrajektorien 630-1, 630-2 und 630-3 (mit durchgezogenen geraden Linien dargestellt), die den HV-Zweigen 610 (mit gepunkteten Linien dargestellt) und PV-Zweigen 620 (mit durchgezogenen Linien dargestellt) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überlagert sind; 6b veranschaulicht eine zweidimensionale Ansicht, die durch Projektion der verschiedenen Kandidaten-Punktionstrajektorien und der HV- und PV-Zweige von 6a auf die koronale Ebene (d.h. x-z-Ebene) des Subjekts erhalten wird. Das x-y-z-Koordinatensystem in den 6a-6b ist das x-y-z-Koordinatensystem, das für ein Subjekt definiert ist, wie in 8 veranschaulicht.
In den 6a-6b ist jede der Kandidaten-Punktionstrajektorien 630-1, 630-2 und 630-3 die Lösung der folgenden Kostenfunktion unter einem anderen Paar von α- und β-Werten: $m i n_{P} f (P) = D_{H - P} + α Z_{H - P} + β θ_{x - y} s o d a s s D_{P - B} > T wobei T = 10 cm$
Insbesondere wird die mögliche Punktionstrajektorie 630-3 unter α=0 und β=0 erhalten. Die Kandidatentrajektorie 630-3 stellt die minimale Punktionstrajektorie dar, die über den gesamten PV-Zweig gefunden wurde (D_H-P= 12,6651 mm), während die eingeschränkte Bedingung unter D_P-B > 10 mm erfüllt ist. Die Kandidatentrajektorie 630-1 ist das Ergebnis unter α=0 <<β=20 und hat einen räumlichen Abstand D_H-P von 20,666 mm. Die Kandidatentrajektorie 630-2 ist das Ergebnis unter α=20>> β=0 und hat einen räumlichen Abstand D_H-P von 17,7964 mm. Obwohl diese beiden Punktionstrajektorien 630-1 und 630-2 keine minimale Schädigung des Leberparenchyms empfehlen, berücksichtigen sie die operative Durchführbarkeit während des Eingriffs. Nehmen wir 4b zur Veranschaulichung, die den Blickpunkt auf die x-z-Ebene setzt. Die Trajektorie 630-2, die α=20>> β=0 unterliegt, ergibt eine horizontalere Linie zur x-Achse, was eine kleine Schichtdifferenz in der z-Achse impliziert, nämlich, dass der Wert von (H_z-P_z) klein ist. Wenn das Kriterium Z_H-P mit einem viel größeren Gewicht α=20 assoziiert wird, ergibt sich die Trajektorie 630-2, die den IR tatsächlich eine Vorstellung bereitstellt, wie die Punktionsrichtung und der PV-Unterzweig anwendbar sein sollten, um einen Punktionszugang in einer kleinen Schnittspanne zu erreichen. Eine kleine Schnittspanne kann das Risiko einer zusätzlichen Leberpunktion reduzieren. Die Trajektorie 630-1, die α=0<< β=20 unterliegt, ergibt eine vertikalere Linie zur x-y-Ebene, was zu einer großen Punktionssteilheit führt. Im Gegensatz zur Trajektorie 630-2 ist der Schnittabstand der Trajektorie 630-1 relativ groß, und die Punktionsrichtung sollte in Richtung eines anderen PV-Zweigs zeigen. Diese Art von Punktionsempfehlung kann für einige IR besser sein, da die Punktionsrichtung entlang der Wirbelsäule leicht aus der DSA-Ansicht zu beobachten ist. In der Zwischenzeit kann das Risiko einer Stentverzerrung bei dieser Art von Punktionstrakt verringert werden.
7a veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht mehrerer Kandidaten-Punktionstrajektorien 730-1 bis 730-7, die unter unterschiedlichen Gewichtswerten β berechnet wurden, die der Steilheit θ_x-y zugeordnet sind, überlagert mit den HV-Zweigen 710 und PV-Zweigen 720, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das x-y-z-Koordinatensystem in 7a ist das x-y-z-Koordinatensystem, das für ein Subjekt definiert ist, wie in 8 veranschaulicht. 7b veranschaulicht die Zielwerte der beiden Kriterien, nämlich den räumlichen Abstand D_H-P der Punktionstrajektorie in Millimeter-Einheiten und die Steilheit θ_x-y der Punktionstrajektorie in Bezug auf die Querebene (d.h. x-y-Ebene) des Subjekts in Grad-Einheiten, erreicht unter unterschiedlichen Werten des Gewichts β, das der Steilheit θ_x-y zugeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Ausführungsform von 7a-7b ist das Gewicht α auf 1 eingestellt, und das Gewicht β ändert sich von 1 auf 19. Die in 7b veranschaulichten objektiven Werte sind auch in Tabelle 1 wie folgt aufgeführt. Tabelle 1: Räumlicher Abstand und Steilheit der Punktionstrajektorie unter verschiedenen β

β 1 4 7 10 13 16 19

D_H-P (mm) 13,62 14,89 15,98 17,74 19,26 20,67 22,03

θ_x-y(Grad) 39,27 34,91 26,81 17,36 17,36 15,61 15,61
Die drei in 6a-6b veranschaulichten Kandidaten-Punktionstrajektorien können als Initialisierung für einen bestimmten Eintrittspunkt angesehen werden. Sie sind nur die Grenzfälle mit extremen Bedingungen. Nach einer schnellen Beurteilung durch IR können die IR die Strafgewichte α-, β-Wert) der Kostenfunktion diskret oder kontinuierlich mittels eines gleitähnlichen steuerbaren Balkens oder anderer geeigneter Eingabemittel ändern. Nehmen wir zum Beispiel den β-Wert, so zeigt 7a die Arten von Punktionsempfehlungen in der Vielzahl von Änderungen des Steilheitswerts in dreidimensionaler Ansicht. 7b gibt die Neigung der objektiven Werte der beiden Kriterien D_H-P und θ_x-y an, wenn sich der Wert von β von 1 auf 19 ändert. Die Beobachtung aus 7b ist, dass, wenn der Startpunkt auf den H-Punkt gesetzt wird, die Anforderungen eines kleinen Punktionsabstands und einer steilen Punktion gegensätzlich sind. Mithilfe des vorgeschlagenen interaktiven Ansatzes, der mehrere Kriterien berücksichtigt und Sichtbarkeit in der 3D-Ansicht bereitstellt, können die IR den Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien leicht anpassen, um eine gewünschte Punktionstrajektorie zu bestimmen.
Die hierin beschriebenen Verfahren können durch verschiedene Mittel implementiert werden. Zum Beispiel können diese Techniken in Hardware, Software oder einer Kombination davon implementiert werden. Bei einer Implementierung in Hardware, können die technischen Verfahren innerhalb einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), digitale Signalprozessoren (DSP), digitalen Signalverarbeitungsvorrichtungen (DSPDs), programmierbaren Logikvorrichtungen (PLDs), Field Programmable Gate Arrays (FPGA), Prozessoren, Steuerungen, Mikrocontrollern, Mikroprozessoren, anderen elektronischen Einheiten zur Ausführung der hierin beschriebenen Funktionen, oder einer Kombination davon, implementiert werden. Mit Software kann die Implementierung über Module (z. B. Prozeduren, Funktionen usw.) erfolgen, welche die hierin beschriebenen Funktionen ausführen. Die Softwarecodes können in einem flüchtigen oder nicht-flüchtigen Speichermedium gespeichert sein und von den Prozessoren ausgeführt werden.
Darüber hinaus können Gesichtspunkte des beanspruchten Gegenstands als ein Verfahren, eine Einrichtung, ein System oder ein Herstellungsgegenstand unter Verwendung von Standardprogrammier- und/oder -techniken implementiert werden, um Software, Firmware, Hardware oder eine beliebige Kombination davon zur Steuerung eines Computers oder von Computerkomponenten herzustellen, um verschiedene Gesichtspunkte des beanspruchten Gegenstands umzusetzen. Der Begriff „Herstellungsgegenstand“, wie er hierin verwendet wird, soll ein Computerprogramm umfassen, auf das von jeder computerlesbaren Vorrichtung, jedem Träger oder Medium aus zugegriffen werden kann. Zum Beispiel können computerlesbare Medien magnetische Speichervorrichtungen (z. B. Festplatte, Diskette, Magnetstreifen...), optische Datenträger (z. B. CD (CD), digitale vielseitige Datenträger (DVD)...), Smartcards und Flash-Speichervorrichtungen (z. B. Karte, Stick, Key-Drive...) einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt. Natürlich wird der Fachmann erkennen, dass viele Modifikationen an dieser Konfiguration vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Geist dessen, was hierin beschrieben wird, abzuweichen.
Wie in dieser Anwendung verwendet, sollen sich die Begriffe „Datenschnittstelle“, „Controller“, „Prozessor“ wie Datenprozessor auf einen Allzweckprozessor, einen Spezialprozessor, einen Computerprozessor, oder eine computerbezogene Entität, entweder Hardware, eine Kombination aus Hardware und Software, Software oder Software in Ausführung beziehen. Beispielsweise kann eine Komponente ein Prozess sein, der auf einem Prozessor, einem Objekt, einer ausführbaren Datei, einem Ausführungsthread, einem Programm und/oder einem Computer ausgeführt wird, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zur Veranschaulichung kann sowohl eine auf einem Server ausgeführte Anwendung als auch der Server eine Komponente sein. Eine oder mehrere Komponenten können sich innerhalb eines Prozesses und/oder Threads der Ausführung befinden, und eine Komponente kann auf einem Computer lokalisiert und/oder auf zwei oder mehr Computer verteilt sein.
Was oben beschrieben wurde, schließt Beispiele einer oder mehrerer Ausführungsformen ein. Es ist natürlich nicht möglich, jede denkbare Kombination von Komponenten oder Methoden zum Zweck der Beschreibung der vorgenannten Ausführungsformen zu beschreiben, aber ein Durchschnittsfachmann kann erkennen, dass viele weitere Kombinationen und Permutationen verschiedener Ausführungsformen möglich sind. Dementsprechend sollen die beschriebenen Ausführungsformen alle derartigen Änderungen, Modifikationen und Variationen umfassen, die innerhalb des Geistes und des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche fallen. In dem Maße, in dem der Begriff „einschließen“ des Weiteren entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet wird, soll dieser Begriff in ähnlicher Weise einschließend sein, wie der Begriff „umfassen“, wobei „umfassen“ als in einem Anspruch verwendetes Übergangswort interpretiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010217117 A1 [0005]

Claims

Einrichtung zum Unterstützen eines Benutzers, um eine Punktionstrajektorie zwischen einer Pfortader und einer Lebervene eines Subjekts zu planen, wobei die Einrichtung umfasst: eine Datenschnittstelle (211), die konfiguriert ist, um anatomische Daten des Subjekts zu empfangen, wobei die anatomischen Daten des Subjekts dreidimensionale Daten von mindestens einer Pfortader und mindestens einer Lebervene des Subjekts umfassen; dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ferner einen Prozessor (213) umfasst, der zur Berechnung der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie konfiguriert ist, basierend auf den anatomischen Daten, mehreren Kriterien, und eines Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien; und die mehreren Kriterien umfassen: - Räumlichen Abstand der Punktionstrajektorie (D_H-P); und mindestens eines von Folgenden: - Räumlichen Abstand zwischen der Gabelung des Hauptzweigs der Pfortader und dem Punktionspunkt auf der Pfortader (D_P-B), - Steilheit (θ_x-y) der Punktionstrajektorie in Bezug auf die Querebene (x-y) des Subjekts; und - Punktionsscheibenabstand (Z_H-P) entlang der Längsrichtung (z) des Subjekts.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Datenprozessor (213) ferner dazu konfiguriert ist, beim Empfang einer ersten Benutzereingabe zum Anpassen des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien, den Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien auf der Grundlage der ersten Eingabe durch den Benutzer anzupassen, und die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie auf Basis der anatomischen Daten, den mehreren Kriterien und dem angepassten Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien zu berechnen, und die Datenschnittstelle ferner so konfiguriert ist, dass sie die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie ausgibt.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Datenprozessor (213) ferner konfiguriert ist zum Berechnen mindestens einer in Frage kommenden Punktionstrajektorie auf Basis der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und eines vorbestimmten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien, und der vorbestimmte Kompromiss stellt eine extreme Wahl des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien dar.
Einrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Benutzerschnittstelle (250), die konfiguriert ist, um die erste Benutzereingabe zu empfangen und die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie darzustellen.
Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Benutzerschnittstelle (250) ferner konfiguriert ist, um die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie zusammen mit dem zugehörigen Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien darzustellen.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Datenprozessor (213) ferner konfiguriert ist, um ein Bild (410) des Bereichs von Interesse zu erzeugen, das mit der mindestens einer Kandidaten-Punktionstrajektorie überlagert ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kompromiss zwischen den mehreren Kriterien durch mindestens ein Gewicht dargestellt wird, wobei jedes Gewicht einem der mehreren Kriterien zugeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Datenprozessor ferner konfiguriert ist, um historische Daten zu speichern, welche die berechnete mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie umfassen, die jeder ersten empfangenen Benutzereingabe zugeordnet ist, und um bei einer zweiten Benutzereingabe zum Auswählen einer empfangenen ersten Benutzereingabe die mindestens eine Kandidaten-Punktionstrajektorie, die der ausgewählten ersten Benutzereingabe zugeordnet ist, aus den gespeicherten historischen Daten abzurufen.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Datenprozessor ferner konfiguriert ist, um für jedes von mindestens einem der mehreren Kriterien einen Zielwert zu berechnen, der durch eine der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie erreicht wird, und die Datenschnittstelle ist so konfiguriert, dass sie den/die berechneten Zielwert(e) ausgibt.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die anatomischen Daten dreidimensionale Ultraschalldaten der mindestens einen Pfortader und mindestens einer Lebervene des Patienten umfassen.
Verfahren zur Unterstützung eines Benutzers beim Planen einer Punktionstrajektorie zwischen einer Pfortader und einer Lebervene eines Subjekts, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen (310), über eine Datenschnittstelle, anatomischer Daten des Subjekts, wobei die anatomischen Daten des Subjekts dreidimensionale Daten von mindestens einer Pfortader und mindestens einer Lebervene des Subjekts umfassen; Berechnen (360), über einen Datenprozessor, mindestens einer Kandidaten-Punktionstrajektorie auf der Grundlage der anatomischen Daten, mehrerer Kriterien und eines Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien; und Ausgeben (370), über die Datenschnittstelle, der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie, die dem angepassten Kompromiss zugeordnet ist, wobei die mehreren Kriterien umfassen: - Räumlichen Abstand der Punktionstrajektorie (D_H-P); und mindestens eines von Folgenden: - Räumlichen Abstand zwischen der Gabelung des Hauptzweigs der Pfortader und dem Punktionspunkt auf der Pfortader (D_P-B), - Steilheit (θ_x-y) der Punktionstrajektorie in Bezug auf die Querebene (x-y) des Subjekts; und - Punktionsscheibenabstand (Z_H-P) entlang der Längsrichtung (z) des Subjekts.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Empfangen (340) einer ersten Benutzereingabe zum Anpassen des Kompromisses zwischen mehreren Kriterien; und Anpassen (350) des Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien auf der Grundlage der ersten Benutzereingabe; wobei die mindestens eine mögliche Punktionstrajektorie auf der Grundlage der anatomischen Daten, mehrerer Kriterien und des angepassten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, vor dem Empfang der ersten Benutzereingabe ferner umfassend, das Berechnen (320) mindestens einer Kandidaten-Punktionstrajektorie auf der Basis der anatomischen Daten, der mehreren Kriterien und eines vorbestimmten Kompromisses zwischen den mehreren Kriterien; und Ausgeben (330) der mindestens einen Kandidaten-Punktionstrajektorie, die dem vorbestimmten Kompromiss zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der vorbestimmte Kompromiss eine extreme Wahl des Kompromisses unter den mehreren Kriterien darstellt.
Computerlesbares Medium, das ausführbare Anweisungen umfasst, welche bei Ausführung einen Prozessor veranlassen, einen der Schritte der Ansprüche 11-14 auszuführen.