規(guī)劃對心臟植入體的植入的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于規(guī)劃對心臟植入體的植入的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。另外，本發(fā)明涉 及一種用于規(guī)劃對心臟植入體的植入的對應(yīng)的方法。本發(fā)明還涉及一種包括程序代碼單元 的計算機程序，所述程序代碼單元用于令計算機執(zhí)行所述方法的步驟。本發(fā)明的示范性技 術(shù)應(yīng)用是對用于處置主動脈狹窄的經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣膜植入（TAVI)的規(guī)劃。
【背景技術(shù)】
[0002] 瓣形心臟病是心臟衰竭和早產(chǎn)兒心臟死亡的最主要原因之一。主動脈瓣膜狹窄是 非常常見的瓣形疾病。通常通過經(jīng)由開放心臟手術(shù)植入人造主動脈瓣膜來處置這種疾病。 然而，這是一種有創(chuàng)性高且昂貴的處置。此外，其被認為對于許多患者風(fēng)險太高或是禁忌 的。
[0003] 在過去十年中，已經(jīng)發(fā)展出提供新的處置選項的用于微創(chuàng)主動脈瓣膜植入的技 術(shù)。針對不能經(jīng)受用于主動脈瓣膜更換的開放心臟手術(shù)的高風(fēng)險患者的備選方法是經(jīng)導(dǎo)管 的主動脈瓣膜植入（TAVI)。在這種技術(shù)中，人造瓣膜被安裝在支架上，所述支架在X射線引 導(dǎo)下通過導(dǎo)管（經(jīng)股動脈、經(jīng)鎖骨下動脈、或者前向經(jīng)心尖）而被遞送，并且接著展開到位。
[0004] 盡管TAVI的有創(chuàng)性較小，但其長期結(jié)果不清楚。因此當前的討論是，TAVI對于僅 具有對瓣膜更換的中等風(fēng)險的患者是否也是有益的。因為他們的期望壽命長得多，所以必 須保證TAVI植入的長期益處。
[0005] 如果TAVI植入體被放置得過低，即到左心室流出道中太遠，則其可能損害二尖瓣 前小葉的運動。病例報告表明，植入體與二尖瓣小葉之間的接觸導(dǎo)致二尖瓣心內(nèi)膜炎和小 葉動脈瘤，例如見 Piazza, N.等人的 "Two cases of aneurysm of the anterior mitral valve leaflet associated with transcatheter aortic valve endocarditis:a mere coincidence ?"（Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery，140 (3)，(2010) e36_e38)〇
[0006] 首先，植入體與小葉之間的重復(fù)摩檫可能損壞小葉表面。其次，植入體可能充當幫 助主動脈瓣膜心內(nèi)膜炎傳播到二尖瓣的心內(nèi)膜炎橋。特別地，植入體存在地越長，由重復(fù)摩 擦引起的緩慢的組織退化可能變得越相關(guān)。
[0007] 因此，在開始實際操作之前對如TAVI的醫(yī)學(xué)流程的準備和規(guī)劃是最重要的。處置 規(guī)劃應(yīng)當特別確保避免以上解釋的植入體與心臟的任何解剖結(jié)構(gòu)之間的摩擦。這樣的醫(yī)學(xué) 成像流程對于在外科手術(shù)期間（實時）引導(dǎo)植入也是重要的，這是因為當使用X射線成像 時主動脈瓣膜解剖結(jié)構(gòu)不是清楚可見的。
[0008] Wkllter 等人的 "Patient specific models for planning and guidance of minimally invasive aortic valve implantation"（MICCAI 2010,部分 I，LNCS 6361， 526-533 頁，2010 年，Springer-Verlag Berlin Heidelnerg 2010)提出一種用來從 CT 圖 像提取主動脈瓣膜解剖結(jié)構(gòu)的方法。其中所提出的方法允許通過采用基于模型的分割來檢 測解剖標記。這允許接收相當準確的模型，特別是主動脈瓣膜和冠狀動脈開口的模型。所 述方法也在由申請人提交的在先專利申請WO 2011/132131 Al中進行了描述。
[0009] Capelli，C.等人的 "Finite Element Strategies to Satisfy Clinical and Engineering Requirements in the Field of Percutaneous Valves'， （Annals of Biomedical Engineering，卷 40,12 號，2012 年 12 月，2663-2673 頁）公開的研究示出射 束元件（beam elements)是對于用于瓣膜植入的經(jīng)皮設(shè)備的有限元建模的實際且可靠 的的臨床應(yīng)用的方便的選擇。在Capelli, C.等人的"Patient-specific simulations of transcatheter aortic valve stent implantation" （Medical&Biological Engineering&Computing，Springer，柏林，卷 50, 2 號，183-192 頁）中公開了類似的方面。
[0010] US 2011/153286 Al公開了一種用于虛擬經(jīng)皮瓣膜植入的方法和系統(tǒng)。心臟瓣膜 的患者特異解剖模型是基于3D心臟醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)而被估計的，表示瓣膜植入體的植入體 模型被虛擬地部署到心臟瓣膜的患者特異解剖模型中。保持植入體模型的庫，其中，每個植 入體模型對對應(yīng)的瓣膜植入體的幾何屬性進行建模。被保持在庫中的植入體模型被虛擬地 部署到心臟瓣膜的患者特異解剖模型中，以選擇植入體類型和尺寸以及用于經(jīng)皮瓣膜植入 的部署位置和取向。
[0011] 然而，仍然需要對這樣的醫(yī)學(xué)規(guī)劃系統(tǒng)的進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種以上提及的種類的、用于規(guī)劃對心臟植入體的植入的經(jīng) 改進的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。本發(fā)明的另外的目的是提供一種對應(yīng)的方法和用于實施這樣的方法 的計算機程序。
[0013] 在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種用于規(guī)劃對心臟植入體的植入的醫(yī)學(xué)成像系 統(tǒng)，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括：
[0014] -接收單元，其用于接收示出了在心動周期期間心臟的不同狀態(tài)的多幅三維（3D) 心臟圖像；
[0015] -分割單元，其用于在所述多幅3D心臟圖像內(nèi)分割目標植入?yún)^(qū)域和能夠干擾所述 心臟植入體的局部相鄰區(qū)域，其中，所述目標植入?yún)^(qū)域是左心室流出道的一部分，并且所述 局部相鄰區(qū)域是二尖瓣的一部分；
[0016] -仿真單元，其用于在所述多幅3D心臟圖像中的至少兩幅中對所述心臟植入體 在所述目標植入?yún)^(qū)域內(nèi)的所述植入進行仿真；
[0017] -沖突評估單元，其用于評估在所述多幅3D心臟圖像中的至少兩幅中仿真的心臟 植入體與分割出的局部相鄰區(qū)域的交疊；以及
[0018] -反饋單元，其用于向用戶提供關(guān)于所評估的交疊的反饋信息。
[0019] 在本發(fā)明的第二方面中，提出了一種用于規(guī)劃對心臟植入體的植入的醫(yī)學(xué)成像系 統(tǒng)，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括：
[0020] -接收單元，其用于接收示出了在心動周期期間心臟的不同狀態(tài)的多幅三維（3D) 心臟圖像；
[0021] -分割單元，其用于在所述多幅3D心臟圖像內(nèi)分割目標植入?yún)^(qū)域和能夠干擾所 述心臟植入體的局部相鄰區(qū)域，其中，所述目標植入?yún)^(qū)域是右心室流出道的一部分，并且所 述局部相鄰區(qū)域是三尖瓣的一部分；
[0022] -仿真單元，其用于在所述多幅3D心臟圖像中的至少兩幅中對所述心臟植入體在 所述目標植入?yún)^(qū)域內(nèi)的所述植入進行仿真；
[0023] -沖突評估單元，其用于評估在所述多幅3D心臟圖像中的至少兩幅中仿真的心臟 植入體與分割出的局部相鄰區(qū)域的交疊；以及
[0024] -反饋單元，其用于向用戶提供關(guān)于所評估的交疊的反饋信息。
[0025] 在本發(fā)明的第三方面中，提出了一種用于規(guī)劃對心臟植入體的植入的方法，所述 方法包括以下步驟：
[0026] -接收示出了在心動周期期間心臟的不同狀態(tài)的多幅三維（3D)心臟圖像；
[0027] -在所述多幅3D心臟圖像內(nèi)分割目標植入?yún)^(qū)域和能夠干擾所述心臟植入體的局 部相鄰區(qū)域，其中，所述目標植入?yún)^(qū)域是左心室流出道的一部分，并且所述局部相鄰區(qū)域是 二尖瓣的一部分；
[0028] -在所述多幅3D心臟圖像中的至少兩幅中對所述心臟植入體在所述目標植入?yún)^(qū) 域內(nèi)的所述植入進行仿真；
[0029] -評估在所述多幅3D心臟圖像中的至少兩幅中仿真的心臟植入體與分割出的局 部相鄰區(qū)域的交疊；以及
[0030] -向用戶提供關(guān)于所評估的交疊的反饋信息。
[0031] 在本發(fā)明的第四方面中，提出了一種用于規(guī)劃對心臟植入體的植入的方法，所述 方法包括以下步驟：
[0032] -接收示出了在心動周期期間心臟的不同狀態(tài)的多幅三維（3D)心