RU2408258C2 - Устройство и способ определения инъекционной точки для целевой доставки лекарственного средства - Google Patents

Устройство и способ определения инъекционной точки для целевой доставки лекарственного средства Download PDF

Info

Publication number
RU2408258C2
RU2408258C2 RU2007130891/14A RU2007130891A RU2408258C2 RU 2408258 C2 RU2408258 C2 RU 2408258C2 RU 2007130891/14 A RU2007130891/14 A RU 2007130891/14A RU 2007130891 A RU2007130891 A RU 2007130891A RU 2408258 C2 RU2408258 C2 RU 2408258C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vascular tree
injection
target
drug
specified
Prior art date
Application number
RU2007130891/14A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007130891A (ru
Inventor
Александра ГРОТ (DE)
Александра ГРОТ
Юрген ВЕСЕ (DE)
Юрген ВЕСЕ
Йорг БРЕДНО (DE)
Йорг БРЕДНО
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Publication of RU2007130891A publication Critical patent/RU2007130891A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2408258C2 publication Critical patent/RU2408258C2/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/507—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for determination of haemodynamic parameters, e.g. perfusion CT
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/481—Diagnostic techniques involving the use of contrast agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/504—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4836—Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
    • A61B5/4839—Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods combined with drug delivery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4887—Locating particular structures in or on the body
    • A61B5/489—Blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M2005/14288—Infusion or injection simulation
    • A61M2005/14292—Computer-based infusion planning or simulation of spatio-temporal infusate distribution
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20004—Adaptive image processing
    • G06T2207/20012—Locally adaptive
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30101—Blood vessel; Artery; Vein; Vascular

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к медицине. Устройство для определения инъекционной точки в области сосуда, через который осуществляют инъекцию лекарственного средства в целевую области организма пациента, содержит: идентификационное средство для идентификации топологии сосудов сосудистого дерева, питающих целевую область; средство определения потока для определения процентного содержания лекарственного средства, доставляемого к цели после инъекции в различные потенциальные инъекционные точки в сосудистом дереве; средство выборки для селекции как оптимальной инъекционной точки потенциальной инъекционной точки, приводящей к более высокому процентному содержанию лекарственного средства, доставленного к цели. Другой вариант устройства дополнительно предполагает наличие дисплейного средства для отображения сосудистого дерева и представления оптимальной инъекционной точки. Способ включает: предварительную идентификацию топологии сосудов сосудистого дерева, питающих целевую область; определение процентного содержания лекарственного средства, доставленного к целевой области после инъекции в различные потенциальные инъекционные точки сосудистого дерева; селекцию как оптимальной инъекционной точки, точки, приводящей к более высокому процентному содержанию лекарственного средства, доставленного к цели. Данная группа изобретений позволит количественно определить и визуализировать как эффективность лечения опухоли, так и негативное действие на здоровые ткани поблизости. 3 н. и 10 з.п.ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству и соответствующему способу определения инъекционной точки для целевой доставки лекарственного средства в организм пациента путем инъекции лекарственного средства в сосуд, питающий целевую область, включающую цель. Далее настоящее изобретение относится к компьютерной программе реализации указанного способа на компьютере.
Химоэмболизация представляет собой эффективной способ лечения нерезектабельных опухолей с помощью минимально-инвазивного средства. Под контролем рентгеновских лучей наконечник катетера направляют в артерии, которые питают опухоль. Затем химоэмболизирующий материал инъекцируют через катетер в опухоль. В результате химиотерапия непосредственно доставляется в опухоль и поток крови к опухоли блокируется.
Для того чтобы определить местонахождение главных питающих артерий опухоли, контрастное вещество инъекцируют в кандидатные сосуды и получают серии DSA (числовая субтракционная ангиография) изображений. При последующей визуальной инспекции распространения контрастного вещества в сосудистом дереве катетер направляют в оптимальную инъекционную точку. Так как данный подход является субъективным и основан только на методе проб и ошибок, некоторые рентгенографические наблюдения необходимы до тех пор, пока представляемая оптимальная инъекционная точка не будет достигнута.
Если место целевой доставки лекарственного средства не будет тщательно выбрано, эмбол может разместиться в неправильном месте и лишить нормальную ткань ее кровоснабжения, что приведет к гибели здоровых клеток. Следовательно, это является критическим для инъекции химоэмболизирущего материала в артерии, питающие преимущественно опухоль, в то же время с сохранением большей части здоровой ткани.
До настоящего времени отсутствует функциональная поддержка планирования вмешательств, основанная на транскатетерной доставке лекарственного средства. Кроме того, обычная визуальная инспекция распространения контрастного вещества позволяет лицу, осуществляющему вмешательство, в основном, определять имеющееся местоположение доставки контрастного вещества. Следовательно, управление движением катетера для исправления инъекционной точки лекарственного средства превращается в процедуру проб и ошибок.
US 5919135 раскрывает способ определения дозы лекарственного средства и избежания того, что лекарственное средство снова покинет опухоль или что лекарственное средство распространится по венозной системе. Предлагается применение места на участке изображения опухоли как инъекционной точки. Однако не применяется (объективного) измерения для определения данной инъекционной точки и не предлагается лучшая инъекционная точка для врачей. Паттерны потока используют для определения количества лекарственного средства, которое должно было быть инъекцировано и для контроля диффузии таких лекарственных средств в венозную систему. Но не описано, как используются паттерны потока. Измерение кровотока выполняют путем инфузии, но характеристики потока не применяют для определения инъекционных точек.
Задачей настоящего изобретения является предоставление устройства и способа, которые предоставляют лицу, осуществляющему вмешательство, объективное и количественное определение потенциальных инъекционных точек лекарственного средства вместо полагания на его субъективное впечатление на основе визуальной инспекции DSA серий. Дальнейшей задачей является то, что возможно с помощью устройства и способа по изобретению количественно определить и визуализировать как эффективность лечения опухоли, так и негативное действие на здоровые ткани поблизости.
Задачи, достигнутые согласно настоящему изобретению с помощью устройства по п.1, включают:
идентификационное средство для идентификации топологии сосудов сосудистого дерева, питающих указанную целевую область;
средство определения потока для определения процентного содержания лекарственного средства, доставляемого к указанной цели после инъекции в различные потенциальные инъекционные точки в указанном сосудистом дереве;
средство выборки для селекции как оптимальной инъекционной точки потенциальной инъекционной точки, приводящей к более высокому процентному содержанию лекарственного средства, доставленного к указанной цели.
Соответствующий способ определен в п.13. Компьютерная программа, включает закодированное программное средство для выполнения компьютером стадий указанного способа, где указанная компьютерная программа, выполняемая на компьютере, определена в п.14. Предпочтительные варианты осуществления по настоящему изобретению определены в зависимых пунктах.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается объективная оценка потенциальных инъекционных точек лекарственного средства, которая возможна всего лишь при единственной инъекции контрастного вещества. В результате информацию об оптимальной инъекционной точке или в предпочтительном варианте осуществления путеводную карту оптимальной инъекционной точки для целевой доставки лекарственного средства получают незамедлительно. Вследствие планомерного направления потребление токсичного контрастного вещества и продолжительности обработки рентгеновскими лучами вещества и пациентов минимизируется и повышается удобство в использовании.
Изобретение основано на идее определения всех потенциальных инъекционных точек лекарственного средства, то есть сегментов сосудистого дерева с объективным и количественным измерением для того, чтобы обеспечить поддержку решения по целевой доставке лекарственного средства и для обеспечения планомерного направления для оптимального места. Для этой цели процентное содержание инъецированного лекарственного средства, например химоэмболизирующего материала, доставляемого к цели, например в опухоль, определяют для различных потенциальных инъекционных точек. Путем использования определенного процентного содержания оптимальную инъекционную точку выбирают как инъекционную точку, имеющую наивысшее процентное содержание, то есть, если лекарственное средство инъецируют в оптимальную инъекционную точку, эффективность доставки лекарственного средства к цели максимизируется и здоровая ткань повреждается в минимальном размере.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления дополнительно определяют количество лекарственного средства, действующего на здоровую ткань. Эта информация может быть получена отдельно от процентного содержания лекарственного средства, доставленного к цели, но также может быть прямо получена из процентного содержания лекарственного средства, доставленного к цели. При определении количества лекарственного средства, действующего на здоровую ткань, принимают в расчет, что повреждение, вызываемое лекарственным средством в здоровой ткани, зависит от типа ткани или органа и, конечно, от типа лекарственного средства. Следовательно, также оценивают риск для здоровья, связанный с потенциальными инъекционными точками. Даже если только незначительное процентное содержание контрастного вещества неправильно введено в несоответствующую область ткани, это может вызвать разрушительное повреждение жизненно важных органов.
В предпочтительном варианте осуществления объемные скорости потока в конечных сегментах сосудистого дерева измеряют для того, чтобы определить количество лекарственного средства, введенного в целевую область, питаемую сосудистым деревом, или артерию, питающую указанное сосудистое дерево. Далее путем обратной проекции объемных скоростей потока в потенциальные инъекционные точки лекарственного средства может быть определена пропорция лекарственного средства, которая должна быть введена в цель.
В соответствии с дальнейшим вариантом осуществления объемные скорости потока взвешивают с помощью весовых факторов, указывающих, какого размера лекарственные повреждения ткани расположены на конце соответствующего конечного сегмента сосудистого дерева. Низкий весовой фактор указывает, что лекарственное средство непосредственно не влияет на ткань, тогда как весовой фактор, близкий к 1, указывает, что лекарственное средство разрушает клетки. Следовательно, весовые факторы зависят от лекарственного средства, применяемого в процедуре, и ткани, на которую воздействует лекарственное средство. Биологическое воздействие определенного лекарственного средства на определенную ткань показано ниже в таблицах. Весовой фактор для ткани с наивысшим воздействием равен единице. Другие вычислены соответствующим образом.
Предпочтительно объемные скорости потока для каждого конечного сегмента сосудистого дерева взвешивают с помощью соответствующего весового фактора ткани, которая питается этой отдельной артерией. Затем определяют путь от конечного сегмента до инъекционной точки. Взвешенную скорость потока оценивают для каждой ветви этого пути. Тем самым устанавливают различие между концевым сегментом, питающим опухоль или здоровую ткань. Эта информация является обратнораспространяемой, то есть с таким же успехом оценивает каждую вышележащую ветвь.
В соответствии с дальнейшим предпочтительным вариантом осуществления по изобретению саму цель, например опухоль или полную целевую область, то есть область, окружающую цель, включая саму цель и окружающие ткани, сегментируют. В последнем случае все сегменты целевой области, питаемые конечным сегментом сосудистого дерева, определяют для каждого конечного сегмента. Например, для печени число и принципиальное местоположение таких различных сегментов хорошо известно.
Цель предпочтительно идентифицируют путем взаимодействия с пользователем, например, путем щелчка мышкой на опухоль. Однако, в общем, автоматическая идентификация цели, например, путем анализа структуры ткани также осуществима. Но так как идентификации цели является очень легкой для врача и щелчок мышкой или перетаскивание вокруг большей области является легкой процедурой, ручная селекция является предпочтительной.
В результате получают определение местоположения оптимальной инъекционной точки. Это местоположение может быть отображено на визуальном изображении сосудистого дерева. Далее могут быть отображены процентное содержание лекарственного средства, доставляемого в различные сегменты указанного сосудистого дерева, или соответствующие результаты оценочного критерия.
Хотя единственная инъекция контрастного вещества должна быть достаточной, возможно также несколько инъекций. Если контрастное вещество инъецируется в нескольких местах, эффективность, полученная в результате всех инъекций, может объединяться. В результате также отображается информация о всех ветвях, которые не были видимы в результате одной отдельной инъекции контрастного вещества. Дополнительно, информация становится более надежной, так как заданная эффективность для отдельных ветвей состоит из нескольких наблюдений. Результаты, полученные для инъекционных точек, наиболее близких к отдельной ветви, являются более надежными, чем другие и, таким образом должны больше влиять на оценку потенциальных инъекционных точек.
Это может быть сделано путем автоматического определения меры неопределенности для каждого видеоденситометрического измерения. Эта мера может быть затем использована для взвешивания различных наблюдений, куда относят более надежные результаты более сильных весовых факторов.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом выполнения изобретения средство определения потока дополнительно включает взвешивающее средство для взвешивания указанных объемных скоростей потока посредством факторов неопределенности, указывающих, какой является неопределенность измеряемой объемной скорости потока.
Теперь изобретение будет объяснено более детально со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает функциональную схему устройства по изобретению;
Фиг.2 показывает иллюстрацию топологии сегментированного сосудистого дерева;
Фиг.3 показывает иллюстрацию измерения объемных скоростей потока в концевых сегментах сосудистого дерева;
Фиг.4 показывает обратное распространение взвешенных объемных скоростей потока к потенциальным инъекционным точкам лекарственного средства;
Фиг.5 показывает эффективность инъекции лекарственного средства в соответствующие сосудистые сегменты;
Фиг.6 показывает путеводную карту оптимального места целевой доставки лекарственного средства.
Вариант осуществления устройства по настоящему изобретению для основанного на рентгеновском излучении определения потенциальных мест для целевой доставки лекарственного средства схематически показан на функциональной схеме Фиг.1. Перед тем как может быть определена оптимальная инъекционная точка для инъекции лекарственного средства в организм пациента 1 данные изображения пациента 1 должны быть получены с помощью средства получения данных изображения 2, такого как рентгеновское устройство для 3D ротационной ангиографии (3DRA) или других медицинских диагностических средств изображения, подобных СТ (КТ, компьютерная томография), MR (магнитно-резонансная томография) или ультразвуковому устройству. Полученные данные изображения обычно хранят в памяти 3. Конечно, последующая обработка данных устройством для обработки данных 4 может быть проведена непосредственно после получения данных или хранения данных, но она может быть также сделана в любое время впоследствии.
Для того чтобы оценить воздействие химоэмболизации во время динамического получения данных, показывающих транспортировку контрастного вещества в сосудистое дерево, анализируют распределение контрастного вещества в сосудистом дереве в целевой области. Для этой цели топологию сосудистого дерева анализируют сначала с помощью идентификационного блока 41. В частности, определение сосудистых конечных точек и разветвлений является важным для последующей обработки. Также может быть идентифицирована указанная цель, например опухоль. В предпочтительном варианте осуществления дополнительно сегментируют здоровую ткань на сегменты, питаемые одной и той же артерией. Такая сегментированная сосудистая топология, которая может быть получена из полученных данных изображения, показана на Фиг.2, в которой указаны ряд разветвлений B1-B4 и ряд сегментов S1-S9. Алгоритм анализа топологии сосудистого дерева для планарного получения данных, подобных рентгенографическим, например, описан у С.Kirbas и F. К. Н. Quek "A Review of Vessel Extraction Techniques and Algoritms", Vision Interfaces and Systems Laboratory (VISLab), Department of Computer Science and Engineering, Wright State University, Dayton, Ohio, November 2002. Другой алгоритм описан у Н. Schmitt с сотр. "An X-ray-based method for the determination of the contrast agent propagation in 3-D vessel structures", IEEE Transactions on Medical Imaging, Vol.21, No.3, March 2002.
Предпочтительно сосудистое дерево сегментируют путем трехмерной сегментации в сегментационном блоке 411. Затем полученное 3D сосудистое дерево делят на сегменты путем увеличения участков. Начиная от зародышевой точки все связанные воксели детектируют. Затем проверяют, все ли воксели этой генерации являются связанными. Если дело обстоит именно так, все воксели принадлежат к одному и тому же сегменту. В случае разветвления сосудистого дерева генерация дробится на два или более связанных компонентов. Воксели метят как новые сосудистые сегменты. На следующей стадии детектируют соседние воксели текущей генерации. Процедуру заканчивают, когда все воксели являются мечеными или оставшиеся воксели не могут быть охвачены с помощью зародышевой точки.
В другом варианте осуществления сначала рассчитывают скелет бинарного сосудистого дерева. Разветвления представляют собой воксели с более чем двумя соседями. В дальнейших подходах, которые также могут быть использованы вместо этого, применяют информацию, предоставляемую динамическими характеристиками контрастного вещества для увеличения дополнительно робастности в планарном сборе данных. Далее следует отметить, что сегментирование и анализ топологии сосудистого дерева также могут быть сделаны предварительно с помощью другого средства и также могут быть использованы в памяти 3.
Так как определенный сегмент органа, в основном, питается единственной артерией, количество химоэмболизирующего материала, транспортируемого через питающую артерию, прямо связано с воздействием химоэмболизации в этой отдельной области. Так как анатомия органа хорошо известна заранее, анатомическое секционирование, предпочтительно в комбинации с ручной повторной регулировкой для индивидуального пациента, выполняют в идентификационном блоке 41. Для того чтобы провести различение между желательным и нежелательным распределением химоэмболизирующего материала, сегменты разделяют на здоровую ткань и опухолевую/целевую область. Так как опухоль сама по себе не видна в рентгенографических проекциях, диагностическое изображение, например, CT/MR применяют для сопоставления с информацией по топологии для определения местоположения целевой области.
В дальнейшем процентное содержание лекарственного средства, доставляемого к цели, определяют в блоке определения потока 42. Сначала объемные скорости потока в конечных сегментах S1, S2, S5, S6 и S7 сосудистого дерева измеряют с помощью измерительного блока 421. Объемная скорость потока Qi конечного сосудистого сегмента указывает, сколько химоэмболизирующего материала поступило в ассоциированный сегмент. Однако биологическое воздействие локальной доставки лекарственного средства зависит не только от количества лекарственного средства, но также от типа ткани. Следовательно, объемная скорость потока предпочтительно взвешенная во взвешивающем блоке 422 с помощью фактора wi, указывает, насколько восприимчивой является ткань. Для измерения объемных скоростей потока в 2D могут быть применены хорошо известные алгоритмы, как описано у S.D.Shpilfougel, R.A.Close, D.J.Valentine и G.R.Duckwiler "X-ray videodensitometric methods for blood flow and velocity measurement: A critical review of literature", Med. Phys. 27(9), p.2008-2023, 2000. Последнее время предпочтительные подходы в 3D являются доступными и могут быть также использованы, как описано в европейской заявке на патент ЕР 05100798.7 (номер в реестре Филипса NL 050108, «Система определения сосудистой геометрии и характеристик потока») в комбинации с хорошо известными видеоденситометрическими способами измерения кровотока, например, по болюсному времени прибытия. Фиг.3 показывает иллюстрацию измерения объемных скоростей потока в конечных сегментах сосудистого дерева, как получено посредством измерительного блока 421.
Обзор хорошо известных видеоденситометрических способов измерения кровотока представлен у S.D.Shpilfougel, R.А.Close, D.J.Valentine и G.R.Duckwiler "X-ray videodensitometric methods for blood flow and velocity measurement: A critical review of literature", Med. Phys. 27(9), p.2008-2023, 2000. Важными алгоритмами являются, например, алгоритмы болюсного времени прибытия, которые определяют время, за которое репрезентативный признак контрастного вещества болюса достигает положения l. По данным двух таких наблюдений получают разность Δt, обозначающую, что болюс переместился на расстояние Δl между двумя фиксированными ROI и, впоследствии, применяют для расчета скорости кровотока и объемной скорости соответственно. Конечно, репрезентативный признак также может быть получен из эмпирически подобранной модели кривой временной интенсивности вместо применения самой кривой временной интенсивности. Вместо алгоритмов болюсного времени прибытия также могут быть использованы алгоритмы слежения за контуром болюса. В данном описании положение болюса в DSA изображении определяют в момент времени. При использовании двух таких наблюдений расстояние ΔZ, на которое болюс был перемещен между двумя фиксированными моментами времени, может быть получено и снова может быть использовано для расчета скорости.
Полный отличающийся подход представляет собой интегральный поверхностный способ. В данном описании объемная скорость потока резервуара с единственным впуском представляет собой разность между содержанием резервуара в двух различных временных событиях, поделенную на временную разность. Объемную скорость потока в данный момент получают, когда данная временная разность сводится к минимуму. Более того, известны подходы, в которых используют уравнение неразрывности для оптического потока. Конечно, этот список алгоритмов измерения объемного потока является неполным, и другие известные алгоритмы также могут быть применены.
Затем взвешенные объемные скорости потока проецируют обратно в точку инъекции контрастного вещества в блок обратного распространения 423. В результате (показано на Фиг.4) взвешенное количество химоэмболизирующего материала вводят в опухоль Т (то есть цель) и поражение здоровой ткани Н целевой области ТА теперь известно для каждого сегмента сосудистого дерева. Здоровая ткань может быть разделена на различные сегменты, каждый питаемый определенной питающей артерией. Результат сегментации также изображен на Фиг.4, где каждый сегмент обозначен специфическим номером.
Пропорция химоэмболизирующего материала, вводимого в опухоль, показывает эффективность η целевой доставки лекарственного средства в определенное место. Следовательно, эффективность рассчитывают в средстве определения потока 42, например, путем деления суммы взвешенных объемных скоростей потока питающих опухоль артерий на общую сумму взвешенных объемных скоростей потока
Figure 00000001
С другой стороны
Figure 00000002
является индикатором повреждения, вызванного химоэмболизацией в здоровой ткани. Если µ близко к 0 и η близко к 1, соответственно, большинство химоэмболизирующего материала будет попадать в опухоль и соответствующий сосудистый сегмент является приемлемым в качестве инъекционной точки лекарственного средства.
Альтернативно, эффективность может быть измерена по-другому. Например, положительные весовые факторы соответствуют опухоли, тогда как отрицательные весовые факторы соответствуют здоровой ткани. Затем взвешенные скорости потока точно также были суммированы в процедуре обратного проецирования. Тогда высокий и положительный результат для отдельной ветви показывает хорошую инъекционную точку, тогда как отрицательные результаты маркируют неприемлемые инъекционные точки.
Так как все сегменты сосудистого дерева являются потенциальными инъекционными точками лекарственного средства, эффективность целевой доставки лекарственного средства теперь рассчитывают для каждого сегмента, применяя уравнение (1). Для примера результат представлен на Фиг.5. Оптимальное место L целевой доставки лекарственного средства выбирают с помощью блока выборки 43 как сегмент с наивысшей эффективностью η. Наконец, для того чтобы поддержать лицо, осуществляющее вмешательство в продвижении катетера, путеводная карта к оптимальной инъекционной точке лекарственного средства может быть опционально выведена на дисплей 5, как показано на Фиг.6. Но, в общем, для визуализации на дисплее эффективности каждой сосудистой ветви достаточно. Конечно, верификация эффективности целевой доставки лекарственного средства в оптимальную инъекционную точку может быть сделана вдобавок путем СА сбора данных и инъекции контрастного материала в обнаруженную оптимальную инъекционную точку.
Главной областью применения предлагаемого изобретения для потенциальных инъекционных точек лекарственного средства является поддержка планирования целевой доставки лекарственного средства во время лечения рака. Так как, в частности, применение химоэмболизации опухолей печени возрастает, предложенные функциональные возможности представляют собой важное расширение диапазона применения известных инструментов. Новое определение потенциальных инъекционных точек для химоэмболизирующего материала может быть добавлено к пакетам программ для плановой перфузии и потока, и увеличивает важности ангиограмм для вмешательств.
Основная идея изобретения состоит в представлении лицу, осуществляющему вмешательство, объективного и количественного определения всех потенциальных инъекционных точек лекарственного средства при всего лишь единственной инъекции контрастного вещества, по крайней мере, если потенциальные инъекционные точки лекарственного средства в сосудистом дереве расположены ниже инъекционных точек от инъекционной точки первой инъекции. Для этой цели процентное содержание инъекцируемого химоэмболизирующего материала, доставляемого в опухоль, и количество лекарственного средства, действующего на здоровую ткань, определяют для каждой потенциальной инъекционной точки. В примере осуществления количество химоэмболизирующего материала, введенного в опухоль, определяют путем измерений объемной скорости кровотока в комбинации с обратным распространением взвешенных скоростей потока в 3D.
Так как предоставляется более сильное фокусирование доставки лекарственного средства, количество ошибочно доставляемого материала уменьшается. В некоторых прежде неизлечимых случаях заболевания целевая доставка лекарственного средства может, поэтому, стать применимой, потому что здоровая ткань повреждается в меньшем размере. В любом случае исход вмешательства улучшается.
Кроме того, как подход предлагаются также карты определения потенциальных инъекционных точек в 3D сосудистом дереве, планомерное наведение на оптимальное местоположение для артериальной доставки лекарственного средства.
Несмотря на то, что единственной инъекции контрастного вещества должно быть достаточно, также возможны несколько инъекций. Если контрастное вещество инъецируют в различные места, эффективность результатов всех инъекций может быть объединена. В результате также представляется информация о ветвях, которые являются невидимыми при одной отдельной инъекции контрастного вещества. Кроме того, информация становится более надежной, так как данная эффективность для отдельных ветвей состоит из нескольких наблюдений. Результаты, которые получены для инъекционных точек, близких к отдельной ветви, являются более надежными, чем другие, и должны поэтому сильнее влиять на определение потенциальных инъекционных точек.
Это может быть сделано путем автоматического определения меры неопределенности для каждого видеоденситометрического измерения. Эта мера может быть затем использована для взвешивания различных наблюдений, куда относят более надежные результаты более сильных весовых факторов. Эта стадия взвешивания может, например, также быть выполнена посредством взвешивающего блока 422 в добавление или альтернативно к вышеописанному взвешиванию.

Claims (13)

1. Устройство для определения инъекционной точки в области сосуда, через который осуществляют инъекцию лекарственного средства в целевую область организма пациента, содержащее: идентификационное средство (41) для идентификации топологии сосудов сосудистого дерева, питающих указанную целевую область; средство определения потока (42) для определения процентного содержания лекарственного средства, доставляемого к указанной цели после инъекции в различные потенциальные инъекционные точки в указанном сосудистом дереве; средство выборки (43) для селекции как оптимальной инъекционной точки потенциальной инъекционной точки, приводящей к более высокому процентному содержанию лекарственного средства, доставленного к указанной цели.
2. Устройство по п.1, в котором указанное средство определения потока (42) включает измерительное средство (421) для измерения объемных скоростей потока конечных сегментов сосудистого дерева, в частности, после инъекции контрастного вещества в питающий сосуд указанного сосудистого дерева, указанные объемные скорости потока показывают, сколько лекарственного средства поступило в целевую область через указанные конечные сегменты и могут применяться для определения процентного содержания доставленного лекарственного средства для различных потенциальных инъекционных точек.
3. Устройство по п.2, в котором указанное средство определения потока (42) дополнительно включает взвешивающее средство (422) для взвешивания указанных объемных скоростей потока с помощью весовых факторов, указывающих, какой участок лекарственных повреждений ткани локализован на конце соответствующего конечного сегмента сосудистого дерева.
4. Устройство по п.2 или 3, в котором указанное средство определения потока дополнительно включает средство обратного распространения (423) для обратной проекции указанных объемных скоростей потока, соответственно, в различные потенциальные инъекционные точки в указанном сосудистом дереве.
5. Устройство по п.2 или 3, в котором указанное средство определения потока (42) адаптировано для определения указанного процентного содержания доставленного лекарственного средства путем определения критерия, применяемого для оценки потенциальных инъекционных точек, указанный критерий определяют путем деления суммы объемных скоростей потока или суммы взвешенных объемных скоростей потока, соответственно, целевых питающих сосудов на полную сумму объемных скоростей потока или взвешенных объемных скоростей потока, соответственно.
6. Устройство по п.1, в котором указанное идентификационное средство (41) адаптировано для различения здоровой ткани в целевой области и для отделения первых конечных сегментов указанного сосудистого дерева, питающего здоровую ткань, от вторых конечных сегментов указанного сосудистого дерева, питающего целевую область.
7. Устройство по п.6, в котором средство определения потока (42) адаптировано для определения процентного содержания лекарственного средства, доставленного к указанной цели и в окружающие здоровые ткани в целевой области после инъекции в различные потенциальные инъекционные точки указанного сосудистого дерева, и средство выборки (43) адаптировано для селекции как оптимальной инъекционной точки потенциальной инъекционной точки, приводящей к более высокому процентному содержанию лекарственного средства, доставленного к указанной цели и более низкому повреждению здоровой ткани.
8. Устройство по п.1, в котором указанное идентификационное средство (41) включает средство сегментации (411) для сегментации указанной цели или для сегментации указанной целевой области на сегменты со здоровой тканью, причем указанные сегменты питаются различными конечными сегментами указанного сосудистого дерева.
9. Устройство по п.1, в котором указанное идентификационное средство (41) адаптировано для идентификации и разделения указанной целевой области на сегменты, питаемые питающей артерией указанного сосудистого дерева.
10. Устройство по п.1, в котором указанное средство определения потока (42) дополнительно включает взвешивающее средство (422) для взвешивания указанных объемных скоростей потока посредством факторов неопределенности, указывающих какой является неопределенность измеряемой объемной скорости потока.
11. Устройство для определения инъекционной точки в области сосуда, через который осуществляют инъекцию лекарственного средства в целевую область организма пациента, содержащее: идентификационное средство (41) для идентификации топологии сосудов сосудистого дерева, питающих указанную целевую область; средство определения потока (42) для определения процентного содержания лекарственного средства, доставляемого к указанной цели после инъекции в различные потенциальные инъекционные точки в указанном сосудистом дереве; средство выборки (43) для селекции как оптимальной инъекционной точки потенциальной инъекционной точки, приводящей к более высокому процентному содержанию лекарственного средства, доставленного к указанной цели, дисплейное средство (5) для отображения сосудистого дерева и представления оптимальной инъекционной точки.
12. Устройство по п.11, в котором указанное дисплейное средство (5) дополнительно адаптировано для отображения в указанном сосудистом дереве процентного содержания лекарственного средства, доставленного в различные сегменты указанного сосудистого дерева, или соответствующих результатов оценочного критерия.
13. Способ определения инъекционной точки в области сосуда, через который осуществляют инъекцию лекарственного средства в целевую область организма пациента, включающий: предварительную идентификацию топологии сосудов сосудистого дерева, питающих указанную целевую область; определение процентного содержания лекарственного средства, доставленного к указанной целевой области после инъекции в различные потенциальные инъекционные точки в области различных сосудов указанного сосудистого дерева; селекцию как оптимальной инъекционной точки, точки, приводящей к более высокому процентному содержанию лекарственного средства, доставленного к указанной цели.
RU2007130891/14A 2005-02-14 2006-02-13 Устройство и способ определения инъекционной точки для целевой доставки лекарственного средства RU2408258C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05101047.8 2005-02-14
EP05101047 2005-02-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007130891A RU2007130891A (ru) 2009-02-20
RU2408258C2 true RU2408258C2 (ru) 2011-01-10

Family

ID=36670003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007130891/14A RU2408258C2 (ru) 2005-02-14 2006-02-13 Устройство и способ определения инъекционной точки для целевой доставки лекарственного средства

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8150490B2 (ru)
EP (1) EP1859405B1 (ru)
JP (1) JP4991573B2 (ru)
CN (1) CN101120381B (ru)
AT (1) ATE527632T1 (ru)
RU (1) RU2408258C2 (ru)
WO (1) WO2006085288A2 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1905466B1 (de) 2006-09-28 2017-05-31 Brainlab AG Bestimmung eines injektionsbereichs in einer heterogenen körperstruktur
US8588492B2 (en) * 2007-11-20 2013-11-19 Koninklijke Philips N.V. Visualization of vascularization
US10719980B2 (en) 2008-03-06 2020-07-21 Koninklijke Philips N.V. Method for analyzing a tube system
US20110060755A1 (en) * 2008-03-06 2011-03-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of selectively and interactively processing data sets
US7941462B2 (en) * 2008-09-24 2011-05-10 Toshiba Medical Visualization Systems Europe, Limited Method and apparatus for classification of coronary artery image data
JP5720108B2 (ja) * 2010-04-02 2015-05-20 セイコーエプソン株式会社 血管表示装置
JP5641792B2 (ja) * 2010-06-24 2014-12-17 株式会社東芝 医用画像診断装置及び医用画像診断装置の制御方法
DE102010043849B3 (de) * 2010-11-12 2012-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Computertomograph zur Bestimmung und Darstellung der Durchblutung des Herzmuskels
DE102011075419A1 (de) * 2011-05-06 2012-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Unterstützen eines optimalen Positionierens einer Verschlussstelle in einem Blutgefäß bei einer Tumor-Embolisation
US20130345559A1 (en) * 2012-03-28 2013-12-26 Musc Foundation For Reseach Development Quantitative perfusion analysis for embolotherapy
JP6479671B2 (ja) * 2013-10-07 2019-03-06 学校法人近畿大学 画像処理装置
WO2015101797A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-09 General Electric Company Three dimensional imaging method of a limited zone of a patient's vasculature
EP3203913A1 (en) * 2014-10-10 2017-08-16 Koninklijke Philips N.V. Tace navigation guidance based on tumor viability and vascular geometry
US11026648B2 (en) 2016-09-23 2021-06-08 Koninklijke Philips N.V. Volume presentation for planning a location of an injection point
JP7160559B2 (ja) * 2017-06-14 2022-10-25 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 医用画像処理装置、医用画像診断装置、及び医用画像処理プログラム
CN108939268A (zh) * 2018-05-30 2018-12-07 上海健康医学院 基于影像视导的经动脉导管双靶向给药监测控制系统
US11672476B2 (en) * 2019-09-17 2023-06-13 Medtronic, Inc. Intrathecal catheter with means to measure quality of drug dispersion
WO2021081842A1 (zh) * 2019-10-30 2021-05-06 未艾医疗技术(深圳)有限公司 基于vrds ai医学影像的肠肿瘤与血管分析方法和相关装置
CN112927199B (zh) * 2021-02-23 2022-05-13 同济大学 一种非静脉注射治疗注射点的选择方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5687208A (en) * 1995-10-06 1997-11-11 Bhb General Partnership Method of and apparatus for predicting computed tomography contrast enhancement with feedback
JPH105213A (ja) * 1996-06-24 1998-01-13 Hitachi Medical Corp Ｘ線造影検査装置
US5919135A (en) * 1997-02-28 1999-07-06 Lemelson; Jerome System and method for treating cellular disorders in a living being
AU7702798A (en) * 1997-05-30 1998-12-30 Alliance Pharmaceutical Corporation Methods and apparatus for monitoring and quantifying the movement of fluid
FI19992673A (fi) * 1999-12-13 2001-06-14 Kci Kone Cranes Int Oy Nostolaite
JP4363833B2 (ja) * 2001-10-16 2009-11-11 株式会社東芝 局所血流動態に関するインデックスを演算する方法及び装置
US6728566B1 (en) * 2001-11-21 2004-04-27 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Vessel tracking and tree extraction method and apparatus
DE50107066D1 (de) * 2001-11-30 2005-09-15 Brainlab Ag Vorrichtung zur Planung einer Infusion
CN1448183A (zh) * 2002-04-04 2003-10-15 深圳市生尔易实业发展有限责任公司 一种肿瘤特异性靶向给药系统及其在制备治疗肿瘤药物中的应用
US20030211036A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-13 Hadassa Degani Method and apparatus for monitoring and quantitatively evaluating tumor perfusion
AU2003247379A1 (en) * 2002-05-17 2003-12-02 Case Western Reserve University Systems and methods for assessing blood flow in a target tissue
WO2004093684A1 (de) * 2003-04-22 2004-11-04 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Gerät für die angiographische röntgen-bildgebung
US8249813B2 (en) * 2003-05-22 2012-08-21 Brainlab Ag System and process for metabolic guidance of introduced cellular material
EP1846753B1 (en) 2005-02-04 2012-11-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. System for the determination of vessel geometry and flow characteristics

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОЗЛОВ А.В. и др. «Химиоэмболизация метастазов нейроэндокринных опухолей в печень», Материалы Межрегиональной научно-практической конференции Актуальные вопросы интервенционной радиологии (рентгенохирургии) РСО-Алания, г.Владикавказ, 2004. Материалы конференции 2004: 86-87. FORBES, Z.G. et al. An approach to targeted drug delivery based on uniform magnetic fields, Magnetics, IEEE Transactions on Volume 39, Issue 5, Sept. 2003 Page(s): 3372-3377, реферат. ZANDRINO F et al. Value of an early arteriographic acquisition for evaluating the splanchnic vessels as an adjunct to biphasic CT using a multislice scanner., Eur Radiol. 2003 May; 13(5): 1072-9. Epub 2002 Sep 3. *
формула, реферат. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101120381A (zh) 2008-02-06
WO2006085288A2 (en) 2006-08-17
US8150490B2 (en) 2012-04-03
JP2008529646A (ja) 2008-08-07
JP4991573B2 (ja) 2012-08-01
US20080194940A1 (en) 2008-08-14
RU2007130891A (ru) 2009-02-20
EP1859405B1 (en) 2011-10-05
EP1859405A2 (en) 2007-11-28
ATE527632T1 (de) 2011-10-15
CN101120381B (zh) 2012-09-26
WO2006085288A3 (en) 2006-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2408258C2 (ru) Устройство и способ определения инъекционной точки для целевой доставки лекарственного средства
US10803994B2 (en) Vascular flow assessment
US7650179B2 (en) Computerized workflow method for stent planning and stenting procedure
US9393361B2 (en) Method to determine a material distribution
US9008752B2 (en) Method to determine distribution of a material by an infused magnetic resonance image contrast agent
US9713451B2 (en) Real-time display of vasculature views for optimal device navigation
JP6106259B2 (ja) 医用イメージングと生検データとを統合する臨床ワークステーション及びこれを使用する方法
Bourquain et al. HepaVision2—a software assistant for preoperative planning in living-related liver transplantation and oncologic liver surgery
EP3250128B1 (en) Systems and methods for medical image registration
KR20150132191A (ko) 시뮬레이션 정확도 및 성능을 위한 이미지 품질 평가
EP2638525B1 (en) Identifying individual sub-regions of the cardiovascular system for calcium scoring
JP6133794B2 (ja) かん流比較及び定量化のためのデータの動的正規化
CN107106096A (zh) 基于肿瘤存活力和血管几何结构的tace导航引导
EP2750102B1 (en) Method, system and computer readable medium for liver analysis
US8811693B2 (en) Method and system for indicating a feeding vessel of a malformation in a medical image
US20070118101A1 (en) Methods and systems for facilitating planning of surgical procedures
JP6981807B2 (ja) 医用情報処理装置、ｘ線ｃｔ装置、医用情報処理プログラム、医用情報処理方法及び医用情報処理システム
US20230102646A1 (en) Provision of a comparison dataset
US20120014577A1 (en) Method and System for Indicating a Feeding Vessel of a Malformation
US10813699B2 (en) Medical image-processing apparatus, medical diagnostic-imaging apparatus, and medical image-processing method
Burgio et al. Semiautomatic Cone-Beam Computed Tomography Virtual Hepatic Volumetry for Intra-Arterial Therapies
Tai et al. Po-topic III-05: Techniques for determining the blood input function in small animal pet imaging
Konyer et al. Po-topic III-04: Magnetic resonance tracking of intra-parenchymal infusions