Результат интеллектуальной деятельности: МЕДИЦИНСКАЯ СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАКЛОННОГО ВИДА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области визуализации в медицине. В частности, изобретение относится к медицинской системе визуализации и способу получения наклонного вида объекта исследования.

Уровень техники

Аневризма брюшной аорты может лечиться минимально инвазивным способом путем эндоваскулярного восстановления при аневризме, например, путем установки стентграфтов аневризмы брюшной аорты (далее называемых «стентами»), которые устанавливаются посредством чрескожной катетеризации. Во время установки стентов очень важно, чтобы отверстия ренальных артерий не были заблокированы установленным стентом для того, чтобы не препятствовать кровотоку к почкам. Установка стента обычно может быть выполнена минимально инвазивным подходом путем перемещения стента внутри артерии к требуемому местоположению и расширения его в этом месте. Широко распространена практика наблюдения этой процедуры и ориентирования врача, например, посредством устройства получения рентгеновских изображений, где действительные рентгеновские изображения, сформированные устройством получения изображений, например с рамой С-типа, накладываются на полученные перед этим изображения с контрастным веществом, имеющимся в соответствующем сосуде.

К сожалению, правильные точки соединения ренальных артерий к аорте не всегда просматриваются на одном виде с фиксированным углом обзора. Это как раз тот особый случай, когда точки соединения расположены позади аорты при использовании стандартной проекции спереди/сзади. Как следствие, перемещение стента к его требуемому местоположению в аорте может потребовать многочисленные мануальные изменения направлений просмотра соответствующего устройства исследования для того, чтобы предотвратить блокирование ренальных артерий.

WO 2008/047270 A1 показывает способ отображения изображений объекта исследования, в котором отображенные трехмерные изображения совмещены с отображениями двухмерных изображений, соответствующих выбранному проекционному углу.

Раскрытие изобретения

Главный недостаток известных способов формирования изображений интересующего объекта, в частности с целью ориентации интраваскулярных устройств, состоит в необходимости многоразового изменения направлений просмотра для того, чтобы однозначно решить, расположено ли устройство правильно или нет.

Поэтому полезно было бы предложить медицинскую систему визуализации и способ получения изображения исследуемого объекта, который способен упростить и оптимизировать мониторинг отверстий разветвлений сосудов от аорты или ей подобного, особенно при управлении и применении интраваскулярных устройств.

Для лучшего решения одной или более из этих проблем согласно первому аспекту изобретения предложена медицинская система визуализации, включающая в себя устройство получения рентгеновских изображений для получения изображения исследуемого объекта.

Для дальнейшего описания изобретения предполагается, что для исследования представлена трехмерная модель патологичных структур. Обычно эта трехмерная модель может быть получена до операции одним или более способами, хорошо известными для специалиста в этой области. Эта модель может быть сформирована на базе рентгеновских изображений, полученных устройством получения рентгеновских изображений с рамой С-типа, из нескольких направлений просмотра. В качестве альтернативы, для этой задачи может быть использовано КТ (компьютерная томография) сканирование или тому подобное для диагностических целей и планирования лечения. Тем не менее, объект настоящего изобретения не ограничен способом получения трехмерной модели структуры.

Допуская видимость патологических анатомических структур в наборе данных трехмерного изображения, согласно первому аспекту изобретения медицинская система визуализации содержит блок обработки данных и блок вывода, в котором медицинская система визуализации выполнена с возможностью получения по меньшей мере части набора данных трехмерного изображения, представляющего анатомическую структуру, и рентгеновских изображений в режиме реального времени.

Блок обработки данных выполнен с возможностью формирования первой двухмерной проекции набора данных трехмерного изображения на первую плоскость, соответствующего первому заданному углу просмотра. Кроме того, блок обработки данных выполнен с возможностью формирования второй двухмерной проекции набора данных трехмерного изображения на вторую плоскость, соответствующего второму углу просмотра. Более того, блок обработки данных выполнен с возможностью наложения рентгеновских изображений в режиме реального времени на первую двухмерную проекцию после процесса совмещения, который может быть осуществлен как любой другой процесс совмещения, хорошо известный специалисту в этой области. Первая проекция вместе с наложенными рентгеновскими изображениями и второй проекцией принимаются как набор изображений просмотра и, предпочтительнее, как поток наблюдаемых изображений.

Блок вывода выполнен с возможностью вывода данных изображения на устройство отображения, в другой блок обработки, блок хранения данных или тому подобное.

Сущность изобретения заключается в отображении двух различных видов исследуемого объекта, представленных данными трехмерного изображения, в двух определенных углах просмотра. Вторая двухмерная проекция может называться «наклонным видом», а первая двухмерная проекция может быть обозначена как «первый вид». Угловое смещение наклонного вида по отношению к первому виду может быть задано постоянным углом и осью вращения, или может быть выбрано и изменено пользователем. В этом случае может быть сформирован виртуальный двухплоскостной вид, который показывает исследуемую анатомическую структуру с различного фиксированного угла, нежели показывает рентгеновское изображение. Это вносит дополнения в анатомическую информацию в рентгеновских изображениях в режиме реального времени.

Использование устройства получения изображения с рамой С-типа в качестве устройства получения рентгеновских изображений медицинской системы визуализации согласно изобретению позволяет формировать трехмерные изображения на базе двухмерных рентгеновских изображений из различных направлений и дальнейшего преобразования известным способом в трехмерную модель рентгеновских изображений. Для отображения набора данных трехмерного изображения с определенным углом просмотра на двухмерном устройстве отображения, на плоскость визуализации выводят проекцию набора данных трехмерного изображения. Связь между ориентацией фактической плоскости наблюдения и ориентацией устройства получения изображения с рамой С-типа может быть различной, и широко распространено использование как минимум двух различных режимов отображения в подобных медицинских системах визуализации. Первым режимом отображения может быть режим «следящая С-дуга», в котором ориентация плоскости просмотра соответствует геометрическому углу наклона плоскости наблюдения рамы С-типа. Поэтому при перемещении рамы С-типа плоскость просмотра всегда соответствует углу просмотра рамы С-типа. С другой стороны режим «автоматическое трехмерное позиционирование», который может считаться противоположным режиму «следящая С-дуга», перемещает раму С-типа в соответствии с ориентацией плоскости просмотра. Таким образом, рентгеновское изображение в режиме реального времени, полученное из данных углов наклона, должно отобразить такое же изображение, как и то, которое отображается через плоскость просмотра. Этот режим может быть использован, чтобы осуществить предпросмотр без фактического облучения или введения контрастной среды и чтобы оценить трехмерную структуру для данных углов наклона просмотра. В соответствии с изобретением может быть более эффективным работать с медицинской системой визуализации так, чтобы первый вид соответствовал режиму следящей С-дуги.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения наклонный вид располагается по отношению к первому виду под заданным углом смещения, причем ось вращения является осью голова-ноги у пациента. Этот угол смещения может лежать в диапазоне от 30° до 150° для того, чтобы позволить оценить сближение с точками соединений отверстия или наподобие. Поэтому не обязательно требуется менять направление просмотра посредством пускового входного воздействия, так как область исследования всегда отображается с двух разных направлений просмотра.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения ось вращения, относительно которой определен угол смещения, представляет собой лево-правую ось у пациента. Этот угол смещения также может лежать в диапазоне от 30° до 150° для того, чтобы позволить оценить сближение с точками соединений.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения диапазон смещений равен 90°, что целесообразно для расположения стентов аневризма брюшной аорты.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения блок обработки данных выполнен с возможностью формирования данных с изображениями просмотра, в которых первый вид и наклонный вид расположены параллельно и в одинаковом масштабе.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения блок обработки данных также выполнен с возможностью формирования по меньшей мере одной опорной линии, которая горизонтально продолжается от контура интраваскулярного устройства на первом виде до наклонного вида. Поэтому это помогает врачу оценивать местоположение стента или другого интраваскулярного устройства по отношению к любым значимым опорным точкам, таким как точки соединения отверстий. Построение опорной линии может быть осуществлено путем сравнения рентгеновского изображения в режиме реального времени с предыдущими рентгеновскими изображениями в режиме реального времени для обнаружения интраваскулярного устройства и его направления перемещения. Так как такое устройство обычно образует четкий контраст, наружный контур этого устройства может быть обнаружен достаточно легко. В качестве альтернативы, врач может обозначить элемент на рентгеновском изображении в режиме реального времени, причем движение этого элемента тогда может быть отображено блоком обработки данных для того, чтобы привязать опорную линию к этому элементу во время получения последующих рентгеновских изображений.

Для того чтобы лучше рассмотреть один или более из вышеупомянутых вопросов, во втором аспекте изобретения предложен способ формирования наклонного вида на исследуемый объект, который включает в себя в основном этапы выбора направления просмотра, перемещения устройства получения рентгеновского изображения согласно этому направлению просмотра, получения рентгеновских изображений, формирования первого вида согласно выбранному углу просмотра, наложения рентгеновских изображений, формирования наклонного вида, представляющего собой вид под углом к первому направлению просмотра и в дальнейшем при необходимости формирования опорных линий для обозначения интраваскулярных устройств на наклонном виде.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена компьютерная программа или программный элемент, причем программный элемент является частью компьютерной программы, выполненной с возможностью управления устройством, например медицинской системой визуализации в соответствии с одним из вышеописанных аспектов, которая при выполнении блоком обработки выполнена с возможностью осуществления соответствующих этапов способа согласно изобретению.

Вследствие этого программный элемент может храниться в вычислительном блоке, вычислительном устройстве или электронном устройстве, которое также может являться частью варианта осуществления настоящего изобретения. Вычислительный блок может быть выполнен с возможностью выполнения или инициирования выполнения этапов способа, связанных с вышеописанным устройством. Более того, оно может быть выполнено с возможностью управления компонентами вышеописанного устройства. Программный элемент может быть загружен в рабочую память процессора данных, при этом процессор данных может быть выполнен с возможностью выполнения способа согласно изобретению.

Этот пример осуществления изобретения описывает как программный элемент, выполненный с возможностью использования изобретения с самого начала, так и программный элемент, выполненный с возможностью использования изобретения путем интеграции посредством обновления для замены существующей программы программой, которую использует изобретение.

Кроме того, программный элемент может быть способен обеспечивать все необходимые этапы, соответствующие этапам варианта осуществления способа в соответствии с изобретением как описано выше.

В соответствии со следующим вариантом осуществления настоящего изобретения предложены машиночитаемые носители, такие как CD-ROM или тому подобное, причем машиночитаемый носитель содержит программный элемент, сохраненный на нем, который описан в предыдущем абзаце.

Тем не менее, программный элемент может быть обеспечен через сеть, такую как сеть интернет, и может быть загружен в рабочую память процессора данных из такой сети.

В соответствии со следующим вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрен носитель для обеспечения возможности загрузки программного элемента, причем программный элемент выполнен с возможностью выполнения способа, соответствующего одному из вышеописанных вариантов осуществления изобретения.

Возможны дополнительные варианты осуществления, полученные из этапов способа получения изображения, которые предполагаются включенными в объем изобретения, описанного в настоящем документе.

Следует отметить, что описания вариантов осуществления изобретения относятся к различным объектам изобретения. В частности, некоторые примерные варианты осуществления описаны в отношении пунктов формулы на способ, в то время как другие варианты осуществления описаны в отношении пунктов формулы на устройство.

Следует отметить, что описания вариантов осуществления изобретения относятся к различным объектам изобретения. В частности, некоторые примерные варианты осуществления описаны в отношении пунктов формулы на устройство, в то время как другие варианты осуществления описаны в отношении пунктов формулы на способ. Тем не менее, специалисту в данной области техники из вышеизложенного и дальнейшего описания будет понятно, что, если не указано обратное, в дополнение к любому сочетанию признаков, принадлежащих к одному виду объекта изобретения, считается раскрытым в настоящей заявке также и любое сочетание из признаков, относящихся к другим объектам изобретения, в частности признаков устройства и признаков способа. Тем не менее, все признаки могут сочетаться, обеспечивая синергетические эффекты, более значительные, чем результат простого сложения признаков.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает медицинскую систему визуализации в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 показывает общий вид исследуемого объекта с первым видом и наклонным видом.

Фиг.3 показывает способ в соответствии с изобретением как схематичную блочно-ориентированную диаграмму.

Осуществление изобретения

Фиг.1 схематично показывает медицинскую систему визуализации для формирования наклонного вида интересующего объекта.

Медицинское устройство 10 визуализации включает устройство получения рентгеновского изображения с источником 12 рентгеновского излучения, предусмотренным для генерирования рентгеновского излучения. Стол 14 предусмотрен для помещения объекта для исследования. Кроме того, модуль 16 детектирования рентгеновского изображения расположен напротив источника 12 рентгеновского излучения. Во время процедуры облучения исследуемый объект расположен между источником 12 рентгеновского излучения и модулем 16 детектирования. Последний отправляет данные в блок 18 обработки данных, который подсоединен как к приемному модулю рентгеновского изображения, так и к источнику 12 рентгеновского излучения. Блок 18 обработки данных, к примеру, расположен под столом 14 для экономии места в помещении для исследования. Очевидно, что он может быть расположен в другом месте, как например, в другой комнате или другой лаборатории. Кроме того, блок 20 вывода, к примеру, оснащен дисплеем и поэтому может быть расположен около стола 14 для отображения данных для человека, управляющего медицинской системой визуализации, который может быть врачом, таким как кардиолог или кардиохирург. Желательно, чтобы дисплей был установлен подвижно, обеспечивая индивидуальную настройку, зависящую от ситуации исследования. Также установлен блок 22 интерфейса для ввода пользователем данных.

Не обязательно использовать отдельный блок 20 вывода, можно включить блок 20 вывода в блок 18 обработки данных, где происходит процесс наложения и совмещения, который выдается на соответствующий порт вывода для дальнейших целей.

В основном модуль 16 детектирования изображений формирует изображения, подвергая этот объект рентгеновскому облучению, причем упомянутые изображения в дальнейшем обрабатываются в блоке 18 обработки данных. Следует отметить, что показанный пример имеет так называемое устройство получения рентгеновских изображений С-типа. Устройство получения рентгеновских изображений включает консоль в С-образной форме, причем модуль 16 детектирования расположен на одном конце С-консоли, а источник 12 рентгеновского излучения на противоположном конце С-консоли. С-консоль закреплена подвижно и может быть повернута вокруг исследуемого объекта, расположенного на столе 14. Другими словами, возможно получать изображения с разных направлений просмотра.

Блок обработки 18 данных может быть выполнен с возможностью осуществления способа в соответствии с изобретением и таким образом может считаться блоком обработки данных или содержать блок обработки данных для формирования наклонного вида исследуемого объекта. Поэтому помимо процессора данных и предпочтительно носителей данных для хранения оптимальных направлений просмотра обеспечивается и соответствующее программное обеспечение, которое управляет одним программным элементом для формирования наклонного вида исследуемого объекта в соответствии с вариантом осуществления вышеописанного способа. Программное обеспечение может быть перенесено в блок 18 обработки данных посредством машиночитаемых носителей или через сеть и может представлять собой полностью новую операционную систему или обновление.

Фиг.2 изображает пример сформированного вида исследуемого объекта таким же образом, как он может быть представлен блоком 20 вывода медицинской системы визуализации в соответствии с изобретением. На левой стороне показан первый вид 24, который соответствует направлению просмотра устройства получения рентгеновских изображений. Во время размещения интраваскулярных устройств этот первый вид 24 может быть недостаточным для того, чтобы оценить, могут ли интраваскулярные устройства загораживать соединительные точки отверстий или наподобие того. Поэтому определяют ось 26 вращения, относительно которой направление просмотра наклонного вида 28 может быть повернуто до угла смещения α. В данном примере ось 26 вращения соответствует оси голова-ноги у пациента на столе 14. Надо понимать, что также может использоваться и другое положение оси 26 вращения, например, лево-правая ось.

Фиг.2 показывает первый вид 24 и наклонный вид 28 рядом друг с другом, причем угол смещения α по оси 26 вращения, например, выбран равным 90°. Оба вида 24 и 28 имеют одинаковый масштаб.

Допустим вектор обозначает направление просмотра устройства получения рентгеновских изображений в пространстве трехмерного представления исследуемого объекта, особенно исследуемой анатомии пациента. Тогда направление просмотра наклонного вида 28 может быть описано следующим уравнением

где представляет собой направление просмотра наклонного вида 28, и матрица R представляет собой матрицу наклона 3 х 3, определяющую угол смещения α, причем матрица может быть описана следующим образом

где - ось 26 вращения,

,

и

Блок 18 обработки данных выполнен с возможностью формирования наклонного вида 28 вместе с первым видом 24. Поэтому любое изменение вектора сразу же приведет к изменению направления просмотра наклонного вида 28.

Кроме того, может быть полезным сформировать опорную линию 30, которая соответствует наиболее отдаленному краю интраваскулярного устройства 32, который продвигают внутри сосуда. Опорная линия 30 проходит на первом виде 24 и наклонном виде 28 таким образом, чтобы врач быстро распознал, когда интраваскулярное устройство может находиться в положении, в котором оно перекрывает точку присоединения сосуда.

Кроме того, может быть полезно сформировать опорную линию 34 наименее отдаленного края интраваскулярного устройства, чтобы отметить участок сосуда, занятый интраваскулярным устройством на наклонном виде.

На Фиг.3 также подробно описан способ в соответствии с настоящим изобретением. После выбора 36 направления просмотра и перемещения 38 устройства получения рентгеновских изображений в соответствии с направлением просмотра формируют 40 рентгеновские изображения. Формируют 42 первую проекцию набора данных трехмерного изображения в соответствии с направлением просмотра и полученные рентгеновские изображения накладывают 44 на этот первый вид.

Чтобы дополнить первый вид, формируют 46 наклонный вид, причем наклонный вид представлен двухмерной проекцией набора данных трехмерного изображения, основанной на направлении наклонного вида, в котором выбранный вектор направления просмотра устройства получения рентгеновского изображения и вектор направления просмотра образуют угол смещения α. Чтобы отрегулировать наклонный вид, угол α может быть изменен 48.

Для улучшения соответствия между первым видом и наклонным видом по меньшей мере одна опорная линия 30 должна быть сформирована 50, причем опорная линия 30 может соответствовать наиболее отдаленному краю интраваскулярного устройства 32. Далее, может быть сформирована 52 по меньшей мере одна вторая опорная линия 34, причем опорная линия 34 соответствует наименее отдаленному краю интраваскулярного устройства 32.

Способ в соответствии с изобретением может быть повторен, начиная с выбора 36 угла просмотра, получения 40 рентгеновских изображений, изменения 48 угла или любого другого этапа способа.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и указание на единственное число не исключает множество. Одиночный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, упомянутых в формуле. Сам по себе факт того, что определенные средства упомянуты в различных зависимых друг от друга пунктах, не означает, что сочетание этих средств не может быть использовано с достижением преимущества.

Компьютерная программа может храниться и/или поставляться на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель, поставляемых с или как часть другого аппаратного обеспечения, но также может поставляться другими способами, например посредством интернета или других кабельных или беспроводных телекоммуникационных систем.

Следует отметить, что описания вариантов осуществления изобретения относятся к различным объектам изобретения.

В частности, описание одних вариантов осуществления относится к пунктам формулы на способ, в то время как описание других вариантов осуществления относится к пунктам формулы на устройство. Тем не менее, специалисту в данной области техники понятно из вышеизложенного и дальнейшего описания, что, если не указано обратное, в дополнение к любому сочетанию признаков, принадлежащих к одному виду объекта изобретения, в настоящей заявке считается раскрытым также и любое сочетание признаков, относящихся к другим объектам изобретения. Тем не менее, все признаки могут сочетаться, давая синергетический эффект, который является более значительным, чем простое сложение признаков.

При том, что изобретение проиллюстрировано и детально изложено на чертежах и в вышеприведенном описании, такие чертежи и описания считаются иллюстративными или примерными, но не ограничивающими. Изобретение не ограничено изложенными вариантами его осуществления. Другие вариации изложенных вариантов осуществления изобретения могут быть предусмотрены и осуществлены специалистами в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения, посредством изучения чертежей, описания и зависимых пунктов формулы изобретения.

Любые ссылочные позиции в формуле не должны быть истолкованы как ограничение объема изобретения.

Перечень ссылочных позиций

10 медицинская система визуализации

12 источник рентгеновского излучения

14 стол

16 рентгеновский модуль детектирования

18 блок обработки данных

20 блок вывода

22 блок интерфейса

24 первый вид

26 ось вращения

28 наклонный вид

30 первая опорная линия

32 интраваскулярное устройство

34 вторая опорная линия

36 выбор направления просмотра

38 перемещение устройства получения рентгеновского изображения

40 получение рентгеновских изображений

42 формирование первой проекции

44 наложение рентгеновских изображений

46 формирование наклонного вида

48 изменение угла смещения

50 формирование первой опорной линии

52 формирование второй опорной линии