WO2019149608A1 - Verfahren zur visualisierung einer voraussichtlichen landungszone eines vaskulären stents - Google Patents

Verfahren zur visualisierung einer voraussichtlichen landungszone eines vaskulären stents Download PDF

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WO2019149608A1
WO2019149608A1 PCT/EP2019/051695 EP2019051695W WO2019149608A1 WO 2019149608 A1 WO2019149608 A1 WO 2019149608A1 EP 2019051695 W EP2019051695 W EP 2019051695W WO 2019149608 A1 WO2019149608 A1 WO 2019149608A1
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vessel
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target area
dimensional model
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Sylvia Saalfeld
Samuel Manthey
Thomas Hoffmann
Oliver Beuing
Bernhard Preim
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Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg
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    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
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    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
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    • A61B6/50—Clinical applications
    • A61B6/504—Clinical applications involving diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography

Definitions

  • the invention relates to a method for visualizing an expected landing zone of a vascular stent in a vessel of an organism.
  • a medical implant which z. B. for
  • a stent is for example in the form of a tubular spiral wire cage made of metal wires or
  • stents can also be used in other bodily vessels and for other purposes.
  • braided or woven stents which are specially adapted to treat pathological vascular dilations (aneurysm), wherein the stent acts in the vessel supporting and securing.
  • the invention described herein is particularly but not exclusively useful for the latter type of stent deployment.
  • a stent is introduced into the affected vessel using a microcatheter and deposited there. Due to the braided construction, it comes to the weaning of the stent to a desired diameter change and at the same time to a shortening or lengthening of the stent in its axial extent. This deformation causes the surgeon often can not accurately estimate the end point of the stent or its final axial extent in the vessel. This is especially problematic for low-tolerance landing zones of the stent. Here it can happen, among other things, that the stent unintentionally outgoing vessels and concealed thus restricts their circulation (ischemia). If the stent has not yet been completely released from the delivery catheter in such a case, it can be retrieved again and placed again in a more distal or proximal location in the vessel.
  • the resulting length of the stent during the intervention can only be estimated from empirical values but can not be predicted with certainty. Especially for inexperienced surgeons the correct placement of a stent is therefore sometimes very difficult.
  • WO 2007/105067 A1 discloses a polymer stent which has one or more markers. The markers and thus the position of the stent can be visualized with imaging devices to facilitate positioning of the stent for the surgeon.
  • EP 3 025 638 A1 describes a method for the prior determination of the change in length of a stent which it is expected to have after its insertion into a vascular
  • This method can not take into account the intraoperative image information of an angiography system used in the surgery.
  • the stent After its preliminary placement in an area intended for vascular support in the unfolded state, is at least partially automatically deployed in response to a trigger signal to produce the final
  • Stents the actual shape of the vessel in which the stent is to be implanted, as well as the stent-induced change in shape of the vessel considered.
  • the probable landing zone in an image of the affected vessel section should be displayed in order to provide the surgeon during the intervention as realistic as possible image of the to indicate the probable position and the probable extent of the stented stent. It is another object to provide an angiography device that displays the prospective landing zone of a stent during an intervention.
  • the parameters serve to characterize the topology and the material and define the dimensions of the stent directly or indirectly, at least in one use condition. These parameters may include length, diameter,
  • Raut number and / or other mechanical properties of the stent be.
  • the calculation or simulation of the stent dimension in the later operating state is preferably based on the dimensions of the
  • these 2-dimensional images are rendered using digital subtraction angiography (DSA).
  • DSA digital subtraction angiography
  • the landing zone of the stent will be in the target area.
  • the target area is slightly larger than the
  • the target area can
  • Vessel edges of the vessel depicted in the target area determined.
  • known algorithms can be used (see Van Uitert & Summers 2007 or Xu et al
  • Arithmetic unit executed, preferably as an integral
  • a 3-dimensional model of the vessel in the target area is calculated from the 2-dimensional images and using the projection parameters of the image acquisition unit.
  • the vessel centerlines and vessel boundaries determined from the 2-dimensional images are returned to 3-dimensional space
  • the stent may be equipped with one or more markers which can be more precisely detected by the image acquisition unit and then used in the calculation of the
  • 3-dimensional model of the stent can be used.
  • the markers indicate exactly the beginning of the stent.
  • other methods for detecting the stent can be used, for. B.
  • the stent's 3-dimensional model calculation includes the stored parameters of the stent, as well as the particular vessel centerline and vessel boundaries. This makes it possible to simulate the 3-dimensional model of the stent in the remote deployment state in the target area, d. H.
  • the spatial spread of the stent can be predetermined within the scope of a simulation. This simulation can be based on geometric properties (see Janiga et al., 2013, Bouillot 2016) or by applying the finite element method (see Gomes et al., 2017, Zhao et al., 2012).
  • the calculated 3-dimensional model of the stent is shown in the image of the previously calculated 3-dimensional model of the vessel, on a display unit of the
  • the position of the stent model thus forms the probable landing zone in the vessel. The surgeon can thus detect even before the final stent deployment, which position the fully stent stent in the vessel will take. Because the stent to this
  • tolerance can be included in the calculation of the 3-dimensional model of the stent in the settled state, which can be taken for example from the calculation of the vessel geometry and the extent of the
  • the extended landing zone may be divided into different sections
  • complementary pairs of 2-dimensional images of the target area may be continuously acquired during the course of the intervention and by the DSA
  • a vessel centerline is again calculated, which is then taken into account in the subsequent determination of the landing zone. This can be considered deformations of the vessel, which occur only due to the intervention.
  • the described invention enables the visualization of an intra-operationally simulated landing zone. The calculation of models used for intra-operative simulation
  • Simulation results (ensemble simulation).
  • the variation of the input parameters is z. B. due to variations in the
  • the landing zone visualization takes into account the ensemble simulation in which the lower and upper limits as well as the 25th, 50th and 70th percentiles of the calculated stent landing zone are visualized.
  • the statistically most probable end position of the stent in the image of the vessel can be displayed to the surgeon. Due to the intra-operative mode of operation, the surgeon may correct the treatment if necessary and after a changed provisional placement of the stent start again
  • the invention further relates to the implementation of a landing zone visualization as a technical extension of an angiography device.
  • the angiography device in particular its control and computing unit, is configured to be able to carry out the method described above in one of its embodiments.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Visualisierung einer voraussichtlichen Landungszone eines vaskulären Stents, der mit einem Zuführkatheter in einem Gefäß eines Organismus abgesetzt werden soll. Das Verfahren umfasst dazu folgende Schritte: Speichern von Parametern des Stents in einem elektronischen Datenspeicher; Aufnehmen eines ersten Paars von 2-dimensionalen Bildern eines Zielgebiets in dem Gefäß mit einer Bildaufnahmeeinheit; Bestimmen der Gefäßmittellinie und der Gefäßgrenzen des abgebildeten Gefäßes mithilfe einer Recheneinheit; Aufnehmen eines zweiten Paars von 2-dimensionalen Bildern des Zielgebiets mithilfe der Bildaufnahmeeinheit, nachdem der Stent im Zielgebiet des Gefäßes vorläufig fixiert wurde, ohne vollständig vom Zuführkatheter gelöst zu sein; Berechnen eines 3-dimensionalen Modells des Gefäßes im Zielgebiet; Berechnen eines 3-dimensionalen Modells des Stents im abgesetzten Einsatzzustand; Anzeigen des berechneten 3-dimensionalen Modells des Stents oder einer 2-dimensionalen Projektion dieses Modells als voraussichtliche Landungszone im Bild des berechneten 3-dimensionalen Modells des Gefäßes in einer Anzeigeeinheit. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Angiografiegerät, welches für die Ausführung dieses Verfahrens konfiguriert ist.

Description

Verfahren zur Visualisierung einer voraussichtlichen
Landungszone eines vaskulären Stents
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Visualisierung einer voraussichtlichen Landungszone eines vaskulären Stents in einem Gefäß eines Organismus.
Bei einem sogenannten Stent bzw. einer Gefäßstütze handelt es sich um ein medizinisches Implantat, welches z. B. zum
Offenhalten von Gefäßen oder Hohlorganen in Organismen
verwendet wird. Ein Stent ist beispielsweise in Form eines rohrförmigen Spiraldrahtkäfigs aus Metalldrähten oder
Kunstfasern gebildet. Stents können aber auch in anderen körpereigenen Gefäßen und zu anderen Zwecken eingesetzt werden. Genutzt werden auch geflochtene oder gewebte Stents, die speziell dazu geeignet sind, krankhafte Gefäßerweiterungen (Aneurysma) zu behandeln, wobei der Stent im Gefäß stützend und sichernd wirkt. Die hier beschriebene Erfindung ist insbesondere aber nicht ausschließlich für die letztgenannte Einsatzform von Stents von Nutzen.
Üblicherweise wird ein Stent mithilfe eines Mikrokatheters in das betroffene Gefäß eingeführt und dort abgesetzt. Aufgrund der geflochtenen Bauweise kommt es beim Absetzten des Stents zu einer gewollten Durchmesserveränderung und gleichzeitig auch zu einer Verkürzung oder Verlängerung des Stents in seiner axialen Erstreckung. Diese Verformung führt dazu, dass der Operateur häufig nicht genau den Endpunkt des Stents bzw. dessen endgültige axiale Erstreckung im Gefäß abschätzen kann. Problematisch ist dies vor allem bei mit geringer Toleranz geplanten Landungszonen des Stents. Hier kann es u.a. dazu kommen, dass der Stent ungewollt abgehende Gefäße verdeckt und somit deren Durchblutung einschränkt (Ischämie). Sofern der Stent in einem solchen Fall noch nicht vollständig aus dem Zuführkatheter ausgelöst wurde, kann er wieder eingeholt und erneut an einem weiter distal oder proximal gelegenen Ort im Gefäß abgesetzt werden.
Häufig kann die resultierende Länge des Stents während der Intervention nur aus Erfahrungswerten abgeschätzt aber nicht sicher vorhergesagt werden. Gerade für unerfahrene Operateure ist die korrekte Platzierung eines Stents daher teils sehr schwierig .
Aus der WO 2007/105067 Al ist ein Stent aus Polymer bekannt, der einen oder mehrere Marker aufweist. Die Marker und damit die Position des Stents können mit bildgebenden Geräten sichtbar gemacht werden, um dem Operateur die Positionierung des Stents zu erleichtern.
In der EP 3 025 638 Al ist ein Verfahren beschrieben zur vorherigen Bestimmung der Längenänderung eines Stents, die er voraussichtlich nach seinem Einsetzen in eine vaskuläre
Struktur erfahren wird. Bei der Berechnung werden die
geometrischen Parameter des Stents und die morphologischen Merkmale der betroffenen vaskulären Struktur berücksichtigt. Dieses Verfahren kann die intraoperativen Bildinformationen eines bei der Operation verwendeten Angiografiesystems nicht berücksichtigen. Die Beschränkung auf die Planung einer
Intervention weist außerdem den Nachteil auf, dass
Abweichungen oder eine Veränderung der Gefäßgeometrie aufgrund des Einflusses des Stents, des Katheters oder des
Führungsdrahtes, also ein Verformen der initialen
Gefäßabmessungen, nicht hinreichend genau berücksichtigt werden können. Daher kann die endgültige Landungszone des Stents weiterhin stark von der präoperativ berechneten
Position abweichen.
Die DE 10 2007 013 624 Al beschreibt ein Verfahren zur
Positionierung eines Stents in einem Blutgefäß. Der Stent wird nach seiner vorläufigen Platzierung in einem für die Gefäß- abstützung vorgesehenen Bereich im noch nicht entfalteten Zustand in Abhängigkeit von einem Triggersignal zumindest teilweise automatisch entfaltet, um die endgültige
Positionierung zu erreichen.
Bekannt sind zahlreiche Bildbearbeitungsverfahren, die
insbesondere in Angiografiesystemen eingesetzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auf bekannte
Bildverarbeitungsverfahren zurückgegriffen. Einzelheiten sind dazu beispielsweise beschrieben in:
Nobuyuki Otsu (1979) . "A threshold selection method from gray- level histograms". IEEE Trans. Sys., Man., Cyber. 9 (1): 62-66. doi : 10.1109/TSMC .1979.4310076.
Tony F. Chan, Luminita A. Vese, EEE Transactions on Image
Processing, VOL . 10, NO. 2, FEBRUARY 2001,
doi:10.1109/83.902291.
Van Uitert, R. L., & Summers, R. M. (2007) . Automatic
correction of level set based subvoxel precise centerlines for virtual colonoscopy using the colon outer wall. IEEE Transactions on Medical Imaging,
26(8), 1069-1078.
Xu, X., Niemeijer, M., Song, Q., Sonka, M., Garvin, M. K.,
Reinhardt, J. M., & Abrämoff, M. D. (2011) . Vessel boundary delineation on fundus images using graph-based approach. IEEE Transactions on Medical Imaging, 30(6), 1184-1191. Bekannt sind außerdem Simulationsverfahren, mit denen sich die räumliche Ausbreitung eines Stents berechnen lässt.
Beispielsweise wird dazu auf folgende Literaturstellen
verwiesen :
Janiga, G., Rössl, C., Skalej, M., & Thevenin, D. (2013).
Realistic virtual intracranial stenting and
computational fluid dynamics for treatment analysis. Journal of biomechanics, 46(1), 7-12.
Bouillot, P., Brina, 0., Ouared, R., Yilmaz, H., Farhat, M.,
Erceg, G., & Pereira, V. M. (2016). Geometrical deployment for braided stent. Medical Image analysis, 30, 85-94.
Gomes, I. V., Puga, H., Alves, J. L., & Claro, J. C. P. (2017,
February) . Finite element analysis of stent expansion: Influence of stent geometry on performance parameters. In Bioengineering (ENBENG) , 2017 IEEE 5th Portuguese Meeting on (pp. 1-4) . IEEE.
Zhao, S., Gu, L., & Froemming, S. R. (2012) . Finite Element
Analysis of the Implantation of a Self-Expanding Stent: Impact of Lesion Calcification . Journal of Medical Devices, Transactions of the ASME, 6(2), [021001]. DOI :
10.1115/1.4006357
Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur
Visualisierung einer voraussichtlichen Landungszone eines
Stents bereitzustellen, welches sowohl die Geometrie des
Stents, die tatsächliche Formgebung des Gefäßes, in welchem der Stent implantiert werden soll, sowie die Stent-induzierte Formänderung des Gefäßes berücksichtigt. Insbesondere soll die voraussichtliche Landungszone in einem Bild des betroffenen Gefäßabschnittes darstellbar sein, um dem Operateur während der Intervention ein möglichst realistisches Bild über die voraussichtliche Position und die voraussichtliche Erstreckung des abgesetzten Stents anzuzeigen. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Angiografiegerätes , welches die voraussichtliche Landungszone eines Stents während einer Intervention anzeigt.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren gemäß dem
beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein Angiografiegerät gemäß dem Anspruch 10 gelöst.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Parameter des Stents in einem elektronischen
Datenspeicher für eine nachfolgende Nutzung abgelegt. Die Parameter dienen zur Charakterisierung der Topologie und des Materials und definieren die Abmessungen des Stents mittelbar oder unmittelbar mindestens in einem Einsatzzustand. Diese Parameter können insbesondere Länge, Durchmesser,
Maschendichte, Maschenanzahl, Maschenwinkel, Rautenform,
Rautenzahl und/oder weitere mechanische Eigenschaften des Stents sein. Die Abmessungen im Transportzustand, d. h.
solange der Stent am Zuführkatheter festgelegt ist, können zusätzlich gespeichert werden.
Aus dem Stand der Technik sind Berechnungsmodelle bekannt, um anhand der Parameter auch die Abmessungen des Stents zu bestimmen, die dieser nach dem Einsetzen in ein Gefäß
einnehmen wird (vgl. beispielsweise die o.g. EP 3 025 638 Al) . Die Berechnung bzw. Simulation der Stentabmessung im späteren Einsatzzustand geht vorzugsweise von den Abmessungen des
Stents aus, den dieser im Transportzustand einnimmt, d. h. wenn er in ein Zielgebiet (sogenannte „Region Of Interest") verbracht aber noch am Mikrokatheter befestigt ist. In einem weiteren Schritt werden vom Zielgebiet mindestens zwei 2-dimensionale Bilder, insbesondere sogenannte
Radiografien aus verschiedenen Winkeln aufgenommen.
Vorzugsweise werden diese 2-dimensionalen Bilder mithilfe einer digitalen Subtraktionsangiografie (DSA) aufbereitet. Das Zielgebiet (Region of Interest) umfasst mindestens den
Bereich, in welchem der Stent positioniert werden soll. Bei später durchgeführtem korrektem Absetzen des Stents befindet sich die Landungszone des Stents somit im Zielgebiet.
Üblicherweise wird das Zielgebiet etwas größer als die
geplante Landungszone gewählt, um die angrenzenden Bereiche des mit dem Stent zu versorgenden Gefäßabschnittes in die Beobachtung einbeziehen zu können. Das Zielgebiet kann
entweder manuell durch den Anwender angegeben werden, oder durch eine automatische Detektion des Stents oder Katheters festgestellt werden.
In einem weiteren Schritt werden in jedem der zuvor
aufgenommenen und ggf. durch die DSA bearbeiteten Bilder die Projektionen der Gefäße vom Hintergrund getrennt
(Segmentierung), z. B. durch Schwellenwertverfahren (vgl. Otsu 1979) oder durch ein Active-Contours-Without-Edges-Verfahren (vgl. Chan & Vese 2001) . Basierend auf dieser Segmentierung werden eine Gefäßmittellinie und die Gefäßgrenzen bzw.
Gefäßkanten des im Zielgebiet abgebildeten Gefäßes bestimmt. Dafür können bekannte Algorithmen genutzt werden (vgl. Van Uitert & Summers 2007 oder Xu et al . 2011), die in
Abhängigkeit von der jeweils benutzten Einheit ausgewählt werden. Die Algorithmen werden automatisiert von einer
Recheneinheit ausgeführt, die bevorzugt als integraler
Bestandteil des eingesetzten Angiografiegerätes ausgeführt ist . Unabhängig von der Ausführung des patentgemäßen Verfahrens wird der behandelnde Arzt in bekannter Weise den Stent in das entsprechende Gefäß einbringen und zunächst bis in das
Zielgebiet bringen. Der Stent ist zu diesem Zeitpunkt noch in den Zuführkatheter eingebracht, also noch nicht vollständig abgesetzt. Dabei ist es möglich, dass der Arzt den Stent zunächst nur teilweise aus dem Katheter freisetzt, sodass dieser einseitig (distal) im Gefäß vorläufig fixiert aber noch nicht vollständig vom Katheter abgesetzt ist.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Bildaufnahme des in das Zielgebiet gebrachten Stents und mit diesem wird das Zielgebiet (erneut)
durchleuchtet, d. h. vom Zielgebiet werden mit dem distal fixierten Stent weitere 2-dimensionale Bilder aufgenommen. Diese weiteren 2-dimensionalen Bilder werden in derselben Art wie die ersten Bilder aufgenommen und bearbeitet. Es erfolgt somit das Aufnehmen eines zweiten Paars von 2-dimensionalen Bildern des in das Zielgebiet gebrachten, jedoch nicht
(vollständig) vom Zuführkatheter gelösten Stents.
Weiterhin wird aus den 2-dimensionalen Bildern und unter Nutzung der Projektionsparameter der Bildaufnahmeeinheit ein 3-dimensionales Modell des Gefäßes im Zielgebiet berechnet.
Zur Erstellung des 3-dimensionalen Modells werden dabei die aus den 2-dimensionalen Bildern ermittelten Gefäßmittellinien und Gefäßgrenzen in den 3-dimensionalen Raum zurück
projiziert, unter Anwendung der Epipolargeometrie. Für die Projektion werden vorzugsweise aus den Anlagenparametern die innere und äußere Kalibrierung sowie die Position des
Brennpunktes der Röntgenröhre genutzt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass sowohl das abgebildete Gefäß als auch das berechnete Modell regelmäßig aus mehreren Gefäßteilen (auch als Gefäßbaum bezeichnet) bestehen können. Die
tatsächliche Formgebung des Gefäßes ist hierbei auch abhängig von der Stent-induzierten Formänderung, weshalb die Formgebung vorzugsweise live erfasst wird.
Anhand der weiteren 2-dimensionalen Bilder erfolgt eine weitere Berechnung eines 3-dimensionalen Modells des Stents.
Bevorzugt kann der Stent mit einem oder mehreren Markern ausgerüstet sein, die von der Bildaufnahmeeinheit präziser erfasst werden können und dann bei der Berechnung des
3-dimensionalen Modells des Stents genutzt werden. Die Marker zeigen genau den Beginn des Stents an. Alternativ sind auch andere Methoden zur Detektion des Stents nutzbar, z. B.
basierend auf dem Geflecht oder den Streben des Stents.
In die Berechnung des 3-dimensionalen Modells des Stents werden die gespeicherten Parameter des Stents sowie die bestimmte Gefäßmittellinie und Gefäßgrenzen einbezogen. Damit ist es möglich, das 3-dimensionale Modell des Stents im abgesetzten Einsatzzustand im Zielgebiet zu simulieren, d. h. die räumliche Ausbreitung des Stents kann im Rahmen einer Simulation vorherbestimmt werden. Diese Simulation kann anhand geometrischer Eigenschaften (vgl. Janiga et al . 2013, Bouillot 2016) stattfinden oder durch Anwendung der Methode der finiten Elemente (vgl. Gomes et al . 2017, Zhao et al . 2012) .
Schließlich wird das berechnete 3-dimensionale Modell des Stents im Bild des zuvor berechneten 3-dimensionalen Modells des Gefäßes dargestellt, auf einer Anzeigeeinheit des
verwendeten Angiografiegerätes . Die Position des Stent-Modells bildet damit die voraussichtliche Landungszone im Gefäß. Der Operateur kann somit noch vor dem endgültigen Absetzen des Stents erkennen, welche Position der vollständig abgesetzte Stent im Gefäß einnehmen wird. Da der Stent zu diesem
Zeitpunkt noch am Katheter wieder aufgenommen werden kann, ist eine verbesserte Positionierung leicht möglich, wenn die prognostizierte Lage nicht der gewünschten endgültigen
Position entspricht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann in die Berechnung des 3-dimensionalen Modells des Stents im abgesetzten Zustand eine Toleranz einbezogen werden, die sich beispielsweise aus der Berechnung der Gefäßgeometrie und der Ausdehnung des
Stents ergeben kann. Die daraus resultierenden Unsicherheiten werden als erweiterte Landungszone des Stents im Gefäß direkt im Bild des Gefäßes, also z. B. im Radiografiebild
visualisiert .
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die erweiterte Landungszone in verschiedene Abschnitte
untergliedert werden, welche die statistische
Wahrscheinlichkeit der endgültigen Position des Stents nach dem endgültigen Absetzen anzeigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können im Verlauf der Intervention fortlaufend ergänzende Paare von 2-dimensionalen Bildern des Zielgebietes aufgenommen und durch die DSA
bearbeitet werden. Nach jeder erneuten 2-dimensionalen DSA wird erneut eine Gefäßmittellinie berechnet, die dann bei der nachfolgenden Bestimmung der Landungszone berücksichtigt wird. Dadurch können Verformungen des Gefäßes berücksichtigt werden, die erst aufgrund der Intervention auftreten. Die beschriebene Erfindung ermöglicht die Visualisierung einer intra-operativ simulierten Landungszone. Die Berechnung von Modellen, die der intra-operativen Simulation dienen,
verwendet dabei verschiedene Eingabeparameter, z. B. die ermittelten und ggf. nach erneuter Bildaufnahme mehrfach aktualisierten Gefäßmittellinien und Gefäßgrenzen. Durch
Variation dieser Eingabeparameter entstehen verschiedene
Simulationsergebnisse (Ensemble-Simulation) . Die Variation der Eingabeparameter ist z. B. bedingt durch Variationen der
Gefäßdurchmesser aus den zwei verschiedenen 2-dimensionalen DSA-Aufnahmen . Die Landungszonenvisualisierung berücksichtigt die Ensemble-Simulation in dem die Unter- und Obergrenze sowie das 25-, 50- und 70-Perzentil der berechneten Stent- Landungszone visualisiert wird.
Optional kann dem Operateur die statistisch wahrscheinlichste Endposition des Stents im Bild des Gefäßes angezeigt werden. Durch die intra-operative Arbeitsweise kann der Operateur die Behandlung ggf. korrigieren und sich nach einer veränderten vorläufigen Platzierung des Stent-Anfangs erneut die
berechnete voraussichtliche Stent-Endposition anzeigen lassen. Dies kann bei Bedarf mehrfach wiederholt werden, bis die optimale Platzierung des Stents erreicht wurde.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Implementierung einer Landungszonenvisualisierung als technische Erweiterung eines Angiografiegerätes . Das Angiografiegerät, insbesondere seine Steuer- und Recheneinheit wird dazu konfiguriert, um das zuvor beschriebene Verfahren in einer seiner Ausführungsformen ausführen zu können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Visualisierung einer voraussichtlichen
Landungszone eines vaskulären Stents, der mit einem
Zuführkatheter in einem Gefäß eines Organismus abgesetzt werden soll, folgende Schritte umfassend:
a) Speichern von Parametern des Stents, welche die
Stentabmessungen in einem Einsatzzustand unter
vorbestimmten Gefäßabmessungen definieren, in einem elektronischen Datenspeicher;
b) Aufnehmen eines ersten Paars von 2-dimensionalen Bildern eines Zielgebiets in dem Gefäß mit einer
Bildaufnahmeeinheit aus mindestens zwei verschiedenen Winkeln;
c) Bestimmen der Gefäßmittellinie und der Gefäßgrenzen des in jedem der 2-dimensionalen Bilder abgebildeten Gefäßes mithilfe einer Recheneinheit;
d) Aufnehmen eines zweiten Paars von 2-dimensionalen
Bildern des in das Zielgebiet verbrachten aber nicht vom Zuführkatheter gelösten Stents mithilfe der
Bildaufnahmeeinheit aus mindestens zwei verschiedenen Winkeln;
e) Berechnen eines 3-dimensionalen Modells des Gefäßes im Zielgebiet aus dem ersten Paar von 2-dimensionalen Bildern, mithilfe der Recheneinheit;
f) Berechnen eines 3-dimensionalen Modells des Stents im abgesetzten Einsatzzustand im Zielgebiet aus dem zweiten Paar von 2-dimensionalen Bildern, mithilfe der
Recheneinheit, unter Einbeziehung der gespeicherten Parametern des Stents und der bestimmten
Gefäßmittellinie und Gefäßgrenzen;
g) Anzeigen des berechneten 3-dimensionalen Modells des Stents oder einer 2-dimensionalen Projektion dieses Modells als voraussichtliche Landungszone im Bild des berechneten 3-dimensionalen Modells des Gefäßes in einer Anzeigeeinheit .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stent mit mindestens einem Marker ausgerüstet ist, der beim Aufnehmen der zweiten 2-dimensionalen Bilder erfasst und dessen Position für die Ermittlung der Position des Stents ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stent zwischen seinem distalen und proximalen Ende mindestens einen weiteren Marker enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass beim Berechnen des 3-dimensionalen Modells des Stents Toleranzen der Gefäßgeometrie und der Ausdehnung des Stents berücksichtigt werden und dass ein sich daraus ergebender Landungszonenbereich im Bild des 3-dimensionalen Modells des Gefäßes oder in den
2-dimensionalen Bilder des Zielgebietes angezeigt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schritte b) bis g) während einer Intervention mehrfach wiederholt werden, um Veränderungen des Gefäßes zu berücksichtigen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die zu speichernden Parameter des Stents ausgewählt sind aus der folgenden Gruppe: Länge, Durchmesser, Material, Maschendichte, Maschenanzahl,
Maschenwinkel, Rautenform oder Rautenzahl des Stents. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die aufzunehmenden 2-dimensionalen Bilder des Zielgebiets Radiografien sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die aufgenommenen 2-dimensionalen
Bilder einer digitalen Subtraktionsangiografie (DSA) unterzogen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass beim Berechnen des 3-dimensionalen Modells des Gefäßes im Zielgebiet die Projektionsparameter der Bildaufnahmeeinheit einbezogen werden, insbesondere deren innere und äußere Kalibrierung sowie die Position der Röntgenquelle der Bildaufnahmeeinheit.
10 Angiografiegerät, welches während der Implantierung eines vaskulären Stent zur Visualisierung der voraussichtlichen Landungszone des Stent verwendbar ist, dadurch
gekennzeichnet, dass es für die Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 konfiguriert ist.
PCT/EP2019/051695 2018-01-30 2019-01-24 Verfahren zur visualisierung einer voraussichtlichen landungszone eines vaskulären stents WO2019149608A1 (de)

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Citations (5)

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