专利名称：用于设计经导管主动脉瓣植入的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于设计经导管主动脉瓣植入(TAVI)的设备，其中以导管将经导管心脏瓣膜引入到血管内，且通过血管引导到植入位置上，即主动脉环上。
背景技术：
经导管主动脉瓣植入是目前的一种成熟的治疗措施，其中以导管在患者的股动脉和动脉弓上插入人工心脏瓣膜。目前主要使用的经导管心脏瓣膜包括可由球囊扩张的支架，所述支架带有集成的生物心脏瓣膜假体。经导管心脏瓣膜在此以导管通常通过股动脉(Schenkelarterie)引入,且在X射线控制下向原生的主动脉瓣移动,通过动脉弓被引导到位，且通过球囊的膨胀在快速激励下被插入。此类介入要求精细的设计，以一方面确定与各自几何情况相匹配的经导管心脏瓣 膜。为此，通常通过磁共振断层成像(MRT)、经食管超声心动图(TEE)或计算机断层成像(CT)产生且评估心脏的体积数据组，以获得确定在植入位置处的合适的心脏瓣膜所要求的几何数据。不同参数的测定是费时的，且可能目前仅通过高度专业的人员执行。另一方面，使用者为以X射线控制植入必须正确调节为此使用的C弓臂设备的C弓臂的角位置，以在植入期间在正确的角度下观察植入位置。此调节也要求高的时间成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于给出用于设计经导管主动脉瓣植入的设备，所述设备在设计时支持使用者。本发明涉及一种用于设计经导管主动脉瓣植入(TAVI)的设备，其中以导管将经导管心脏瓣膜引入到血管内，且通过血管引导到植入位置处，所述设备带有划分模块，所述划分模块从心脏的以成像方法记录的至少一个体积数据组至少划分左心室以及带有主动脉环、主动脉瓣和冠状动脉开口的升主动脉；确定模块，所述确定模块从划分的数据确定主动脉环平面，且由此确定一个或多个血管造影投影以调节血管造影设备，以此可为经导管心脏瓣膜的定位最佳地识别主动脉环和冠状动脉开口 ；以及输出模块，所述输出模块输出由确定模块确定的血管造影投影和/或由此导出的用于调节血管造影设备的角位置或调节数据。根据本发明的一种优选实施形式，确定模块设计为此外根据划分的数据按照其解剖位置确定如下值主动脉在主动脉环平面内的各有效和/或最小和最大直径，和从冠状动脉开口的下缘到主动脉环平面的铅垂距离，其中输出模块设计为输出由确定模块确定的值和/或基于由确定模块所确定的值适合于植入的经导管心脏瓣膜的图示。根据本发明的一种优选实施形式，确定模块设计为此外根据划分的数据按照其解剖位置确定主动脉的如下各直径在主动脉窦的最宽区域内的直径，在窦管过渡区域内的直径，和在升王动脉内的直径。根据本发明的一种优选实施形式，所述设备带有查询模块，所述查询模块基于由确定模块确定的值从带有关于经导管心脏瓣膜的数据的一个或多个数据库中确定适合于植入的一个或多个经导管心脏瓣膜且将其提供到输出模块。根据本发明的一种优选实施形式，确定模块设计为确定一个角度作为另外的值，冠状动脉开口的中心线在垂直于主动脉的截面内相互成该角度。根据本发明的一种优选实施形式，确定模块设计为在心脏的多阶段体积数据组中在整个心脏循环中分别确定主动脉的有效直径和/或最小和最大直径的值。根据本发明的一种优选实施形式，确定模块设计为在心脏的多阶段体积数据组中在整个心脏循环中分别确定从冠状动脉开口的下缘到主动脉环平面的最小、最大和平均铅垂距离的值。根据本发明的一种优选实施形式，所述设备带有可视化模块，所述可视化模块从划分的数据产生带有主动脉开口的主动脉环的Filet-View，且将其在显示器上显示。
中对于每个心脏阶段由划分的数据产生带有主动脉开口的主动脉环的Filet-View，且以视 频模式按照时间序列在显示器上显示。所建议的用于设计经导管主动脉瓣植入的设备具有至少一个划分模块、确定模块以及输出模块。划分模块设计为使其根据以医疗成像的成像方法记录的心脏的至少一个体积数据组划分至少左心室以及带有主动脉环、主动脉瓣和冠状动脉开口的升主动脉。体积数据组可以是例如通过MRT、通过经食管超声或通过CT血管造影记录的数据组。优选地，使用通过给予对照剂情况下的CT血管造影记录的体积数据组。升主动脉和左心室的划分可使用已知的划分技术实现。优选地，使用如从US 2010/0240996A1中已知的技术，且使用此技术可产生主动脉瓣周围的心脏解剖结构的图像。确定模块根据划分的数据或由此获得的模型确定主动脉环平面，且由此确定一个或多个血管造影投影以用于调节血管造影设备，使用所述血管造影设备在相同的患者支承下在稍后的植入伴随成像中可最佳地识别主动脉环和冠状动脉开口，以用于经导管心脏瓣膜的定位。输出模块输出了所确定的血管造影投影或所使用的特别是C弓臂X射线设备的血管造影设备的所属的角位置或调节数据，以之可随后相应地调节血管造影设备。血管造影投影在此通过血管造影设备的投影轴线的空间定向和位置表征，即血管造影设备的X射线管和X射线检测器之间的中心连接轴线。血管造影投影由确定模块选择，使得此连接轴线垂直于主动脉环平面。以此，为使用者省去了在植入期间在稍后成像时对于血管造影设备的正确调节的费时搜寻。此成像通过事先确定的调节也在最佳投影角度下进行，心脏瓣膜的植入可以以此投影角度最佳地进行。优选地，确定模块也根据经导管心脏瓣膜的解剖位置确定了为确定合适的经导管心脏瓣膜所要求的几何值。此值至少是主动脉环平面内的主动脉有效直径，且是从冠状动脉开口的下边缘到主动脉环平面的垂直距离。在此，有效直径理解为根据主动脉环的圆周计算出的具有这样圆周的圆的直径。作为有效直径的替代或补充，也可通过确定模块确定主动脉环平面内的主动脉的最小和最大直径。作为选择，最后，直径也可在主动脉窦的最宽的区域内、在窦管过渡的区域内且在升主动脉的最宽的区域内确定。确定模块将此值传递到输出模块，所述输出模块输出由确定模块确定的值和/或基于所确定的值适合于植入的经导管心脏瓣膜的图示。
以所建议的设备的此构造，非专业的使用者也可执行复杂的设计，因为适合于植入的经导管心脏瓣膜的确定或选择所要求的全部值通过设备自动地根据体积数据组的图像数据确定。通过自动化省去了对相应的直径和距离的费时的手工测定。在设备的有利构造中，确定模块设计为使其确定如下角度作为另外的值，所述角度为平行于投影平面的两个冠状动脉开口之间的中心线所形成的角度。此角度的获知在用于植入经导管心脏瓣膜的随后介入中是有帮助的，以在正确的定向(关于围绕高度轴线的旋转)上插入心脏瓣膜。在另外的有利构造中，确定模块在心脏的多阶段体积数据组中分别在整个心脏循环中在前述位置上确定有效的和/或最小和最大的主动脉直径。这也适用于从冠状动脉开口的下边缘到主动脉环平面的最小、最大和和平均垂直距离。以此方式，可在设计或确定合适的心脏瓣膜时考虑到由于心脏运动导致的相应的直径和距离的改变。设备优选地也具有查询模块，所述查询模块访问其中记录了可供使用的带有技术 指标-特别是几何尺寸-的经导管心脏瓣膜的一个或多个数据库。查询模块然后将由确定模块确定的值与一个或多个数据库内的技术指标进行比较，且选出其技术指标与由确定模块确定的值相匹配的经导管心脏瓣膜。此经导管心脏瓣膜的图示被传递到输出模块，且通过输出模块输出给使用者。一个或多个数据库在此可以是设备自身的组成部分，或可以由查询模块通过网络访问例如通过互联网获得。在另一个有利扩展中，设备具有可视化模块，所述可视化模块计算带有冠状动脉开口的主动脉环的Filet-View图且在显示器上进行显示。此类Filet-View图例如在结肠镜领域中是已知的。在此，将通过表面或体积渲染产生的主动脉内壁的图示在平面上展开且相应地示出。在多阶段数据组中，这对于心脏阶段的每个单独的体积数据组进行，其中然后可将单独的图以相应的视频模式的时间序列在显示器上播放。此外，在相应的图示中可渲染确定模块在其上已进行了相应的值的确定的点和/或直径线和/或间隔线。这为使用者给出了所设计的植入的位置上的情况的概览图示。
所建议的设备在下文中根据实施例结合附图详细解释。在此，各图为图I示出了通过心脏的截面图的示意性图示，其中可见带有主动脉环和左心室的升主动脉，图2示出了带有主动脉开口的主动脉环的示意性图示，图3示出了主动脉的部分的示意性图示，所述部分带有对于设计相关的直径，图4示出了冠状动脉开口相互形成的角度的确定的示意性图示，和图5示出了 C弓臂设备的调节的示例。
具体实施例方式在本示例中，根据实施例描述本设备，在所述设备中基于CT数据进行经导管主动脉瓣植入的手术前的自动设计。确定合适的心脏瓣膜所要求的几何数据自动地从CT体积数据组或多个CT体积数据组(在多阶段成像中)中确定。图I为此示出了 CT体积数据组的截面的示例，其中在横截面(纵轴)上可见带有升王动脉I、王动脉环2和左心室3的心脏。图2在截面中示出了带有主动脉瓣4和冠状动脉的两个出口即冠状动脉开口 5的主动脉。最接近主动脉瓣的出口(开口)确定了人工心脏瓣膜的最大高度(瓣膜-支架-缘的长度)。此高度向上由两个冠状动脉开口预先给定。距离在所建议的设备的确定模块中通过从各冠状动脉开口的下边缘向主动脉环平面的铅垂线的下降来确定，所述主动脉环平面通过在图2中示出的三个点6，即主动脉瓣的最下方界限张成。因为主动脉环2以及升主动脉I在心脏运动期间由于收缩和舒张总是变形，所以此距离根据心脏阶段总是变化。因此，确定模块优选地从多阶段数据组确定此距离。图3示出了带有主动脉环、主动脉瓣、升主动脉I以及主动脉弓7的主动脉的部分的示意性图示。在此图中示出了通过本设备的确定模块自动地由划分的数据组确定出的直径A至D。在此，各直径为主动脉环平面上的直径(A)，在主动脉窦的区域内的最大直径(B)，在窦管过渡区域内的最大直径(C)和升主动脉的直径(D)。所建议的设备具有划分模块，所述划分模块从可供使用的体积数据组首先划分出 带有主动脉环、主动脉瓣和冠状动脉开口以及左心室的升主动脉。用于主动脉瓣周围的心脏解剖结构的精确成像的算法已从前述公开(US2010/0240996A1)中提供。基于此划分的数据或由此获得的解剖模型来执行如下的步骤。然后进行最佳血管造影投影的自动确定，以在随后的介入期间最佳地定位C弓臂血管造影设备，以控制导管引导和植入。这要求主动脉瓣-环的最佳的图示，以正确定位心脏瓣膜以及冠状动脉开口。最佳的图示主要通过两个因素给出在介入期间假体的最佳定位要求C弓臂与环平面的尽可能正交的定向，以可确定支架沿主动脉在投影图中的正确位置。此外，对于操作者重要的是在介入室内将C弓臂尽可能定位在工作区域之外。相应地，算法基于自动确定的主动脉环平面寻找C弓臂的最佳的角位置选项。二尖瓣大瓣(Aorten-Segel)的三个检测到的角位置点(Angel-Punkte)(图2中的点6)确定了环平面。算法计算不同的角位置，所述角位置垂直于显示器或观察者图示了环平面的轮廓。最佳的选项可在由操作者给定的寻找区域内选择。除此角位置外，可寻找对于图示冠状动脉出口最佳的角位置，方式是通过使两个冠状动脉开口之间的中心线平行于图面来进行。此最佳角位置也可通过确定模块确定且通过输出模块输出。图5为此示出了 C弓臂X射线设备的示意图，其中X射线管8和X射线检测器9固定在C弓臂10上。C弓臂在轨道方向和轴向方向上可旋转，如在图中以箭头指示。由确定模块确定的且由输出模块输出的数据包括C弓臂的最佳轨道位置和轴向位置，使得当支承在患者支承台14上的患者被插入心脏瓣膜时，使投影轴线11对于观察植入相对于系统轴线以最佳角度12定向且以最佳轴向旋转角度定向。此外，根据所述直径A-D的解剖位置自动确定直径Α-D。直径由轮廓计算出，所述轮廓由相应的平面的截面和主动脉根部的模型得出。平面通过自动检测的标志确定。根部的自动划分和标志的检测在前述公开中详细地描述，其内容为此在本专利申请中引用。如果可利用多阶段数据组(完整的心脏循环)，则确定模块在整个心脏循环中自动确定各最小、最大和平均直径A至D。如果仅可利用一个心脏阶段-该阶段通常是舒张阶段，则直径的确定仅在此阶段自动执行。此外，通过确定模块确定了从冠状动脉开口(左和右)发出向环平面下降的两个铅垂线和相应的距离。如果可利用多阶段数据组，则在整个心脏循环中自动确定环平面的铅垂线的最小、最大和平均距离。因为瓣膜和开口在心脏循环期间可相对运动，所以多阶段数据组的评估对于可靠确定合适的心脏瓣膜是有利的。此外，在此示例中，通过确定模块确定了两个冠状动脉开口之间的角度φ。描述了两个冠状动脉开口的位置的角度对于人工心脏瓣膜围绕其高度轴线(旋转)的正确定位是至关重要的。在错误的旋转定向下，则可能导致开口被人工心脏瓣膜覆盖。根据人工瓣膜是二尖人工瓣膜还是三尖人工瓣膜，开口的角度对于人工瓣膜的正确定位是至关重要的。角度的确定在与升主动脉正交的平面内在冠状动脉的高度上进行。在此平面内张成了从主动脉的中心线发出的角度的两个点通过主动脉内表面(上皮)与冠状动脉的两个冠状动脉中心线的交点给出。这根据图4解释，图中示出了冠状动脉开口相互间形成的角度。因为涉及互补角，所以给出两个可能的角度之一即可。通过从360°减去此角度，分别计算且必要时给出互补角。相应的直径、距离和角度的值通过设备的输出模块输出，例如在显不器上输出。
在本示例中也提供了查询模块，所述查询模块进行与主动脉支架制造商的数据库比较。由确定模块确定的数据在此直接与设备内存在的数据库模块内的数据库(离线地)t匕较或在线地与外部数据库相结合比较。由此建议了一个或多个在此确定的相匹配的心脏瓣膜。在本示例中也自动生成带有冠状动脉开口的主动脉环的Filet-View且将其在显示器上显示。为更好的且更容易理解的显示植入位置处的复杂的解剖结构，为此所提供的可视化模块计算带有冠状动脉开口的升主动脉的展开。然后将其以相同的方式显示，如目前在结肠镜领域中对于透视的Filet-View图所已知。在此，虚拟地将解剖结构解剖且为更好的可观察性而在平面内展开。此显示优选地以体积渲染(VR)和表面渲染(SSD)技术进行。解剖视图可在多阶段数据组中也对于每个心脏阶段分开地计算且然后以视频模式播放。此外，可图示用于确定直径和铅垂线的测量点且跟踪其运动。虽然本发明通过实施例在细节上详细图示和描述，但本发明不被公开的示例限制，且专业人员可由此导出另外的变体而不偏离本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于设计经导管主动脉瓣植入(TAVI)的设备，其中以导管将经导管心脏瓣膜弓丨入到血管内，且通过血管引导到植入位置处，所述设备带有 -划分模块，所述划分模块从心脏的以成像方法记录的至少一个体积数据组至少划分左心室(3)以及带有主动脉环(2)、主动脉瓣(4)和冠状动脉开口(5)的升主动脉(1)， -确定模块，所述确定模块从划分的数据确定主动脉环平面(6)，且由此确定一个或多个血管造影投影以调节血管造影设备，以此可为经导管心脏瓣膜的定位最佳地识别主动脉环(2)和冠状动脉开口(5)，和 -输出模块，所述输出模块输出由确定模块确定的血管造影投影和/或由此导出的用于调节血管造影设备的角位置或调节数据。
2.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，确定模块设计为此外根据划分的数据按照其解剖位置确定如下值 -主动脉在主动脉环平面(6)内的各有效和/或最小和最大直径,和 -从冠状动脉开口(5)的下缘到主动脉环平面(6)的铅垂距离， 其中输出模块设计为输出由确定模块确定的值和/或基于由确定模块所确定的值适合于植入的经导管心脏瓣膜的图示。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，确定模块设计为此外根据划分的数据按照其解剖位置确定如下值 -主动脉的如下各直径， —在主动脉窦的最宽区域内的直径， -在窦管过渡区域内的直径，和 —在升主动脉内的直径。
4.根据权利要求2或3所述的设备，所述设备带有查询模块，所述查询模块基于由确定模块确定的值从带有关于经导管心脏瓣膜的数据的一个或多个数据库中确定适合于植入的一个或多个经导管心脏瓣膜且将其提供到输出模块。
5.根据权利要求2至4中一项所述的设备，其特征在于，确定模块设计为确定一个角度作为另外的值，冠状动脉开口(5)的中心线在垂直于主动脉(I)的截面内相互成该角度。
6.根据权利要求2至5中一项所述的设备，其特征在于，确定模块设计为在心脏的多阶段体积数据组中在整个心脏循环中分别确定主动脉的有效直径和/或最小和最大直径的值。
7.根据权利要求2至5中一项所述的设备，其特征在于，确定模块设计为在心脏的多阶段体积数据组中在整个心脏循环中分别确定从冠状动脉开口(5)的下缘到主动脉环平面的最小、最大和平均铅垂距离的值。
8.根据权利要求I至7中一项所述的设备，所述设备带有可视化模块，所述可视化模块从划分的数据产生带有主动脉开口(5)的主动脉环(2)的Filet-View，且将其在显示器上显不O
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，可视化模块设计为在心脏的多阶段体积数据组中对于每个心脏阶段由划分的数据产生带有主动脉开口(5)的主动脉环(2)的Filet-View，且以视频模式按照时间序列在显示器上显示。
全文摘要
本发明涉及一种用于设计经导管主动脉瓣植入(TAVI)的设备。所述设备包括划分模块，所述划分模块用于划分带有主动脉环(2)、主动脉瓣(4)和冠状动脉开口(5)以及左心室(3)的升主动脉(1)；确定模块，所述确定模块基于划分的数据确定主动脉环平面且由此确定一个或多个血管造影投影以调节血管造影设备，以此可最佳地识别主动脉环和冠状动脉开口以用于经导管心脏瓣膜的定位；和输出信息的输出模块。所建议的设备在设计经导管主动脉瓣植入时支持使用者。
文档编号A61B6/03GK102824230SQ20121020572
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月18日 优先权日2011年6月17日
发明者P.奥尔巴赫, D.伯恩哈特, F.维嘉-希格拉 申请人:西门子公司