Система и способ получения ангиографических изображений с автоматической регулировкой затвора для получения уменьшенного поля обзора, охватывающего сегментированную целевую структуру или патологическое изменение для уменьшения дозы рентгеновского излучения при минимально инвазивных вмешательствах с рентгенографическим контролем

Система и способ получения ангиографических изображений с автоматической регулировкой затвора для получения уменьшенного поля обзора, охватывающего сегментированную целевую структуру или патологическое изменение для уменьшения дозы рентгеновского излучения при минимально инвазивных вмешательствах с рентгенографическим контролем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к системе и способу получения ангиографических изображений, которые могут с пользой использоваться в рамках минимально инвазивных вмешательств с визуальным контролем, где данные изображения, показывающего хирургический инструмент в то время, как он перемещается через сердечно-сосудистую и/или кардиальную анатомию пациента, получаются в процессе операции, основываясь на получении трехмерных изображений, и набор данных изображения для трехмерной реконструкции этой анатомии получается перед проведением операции посредством способов получения изображения с использованием магнитного резонанса (MR), компьютерной томографии (СТ), 3DRA на основе С-образного кронштейна или любого другого средства получения изображения. В частности, настоящее изобретение относится к системе и способу графической визуализации создаваемого перед операцией трехмерного представления сегментов сосудов коронарного артериального дерева пациента в интересующей области сердечно-сосудистой системы пациента, которая должна быть трехмерно реконструирована, в которых упомянутое получение изображений выполняется посредством традиционной системы получения изображений с использованием магнитного резонанса, трехмерного вращающегося ангиографического устройства на основе С-образного кронштейна, устройства компьютерной томографии с вращающейся портальной рамой или любого другого способа получения трехмерных изображений. Создаваемое перед операцией трехмерное представление, таким образом, служит для планирования кардиального хирургического лечения и автоматически уменьшает поле обзора, что помогает уменьшить требуемую дозу рентгеновского излучения, которой пациент подвергается во время хирургической процедуры с визуальным контролем.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Сердечно-сосудистые заболевания (CVD), такие как, например, атеросклероз, артериальная гипертензия и ишемия, остаются главной причиной смерти в большинстве развитых стран, поскольку они наносят сердцу и кровеносным сосудам непоправимый ущерб, который может приводить к хронической сердечной недостаточности, стенокардии или инфаркту миокарда (сердечный приступ). Для пациента, обладающего симптомами сердечно-сосудистого заболевания, основной диагноз и лечение обычно выполняются посредством хирургической кардиологии в лаборатории катетеризации сердца. Катетеризация сердца, таким образом, означает введение малых трубок (катетеров) через артерии и/или вены в миокард. Чтобы визуализировать коронарные артерии и сердечные полости, получая рентгеновские изображения в реальном времени, через катетер вводится контрастное вещество. Контрастное вещество должно быть непрозрачным для рентгеновских лучей и обеспечивать хорошую контрастность изображения по мере того, как оно поступает в систему коронарной артерии или в сердечные полости. Эта процедура создает изображение, называемое ангиограммой, которое является стандартным для диагностики сердечно-сосудистого заболевания.

В последние тридцать лет минимально инвазивная рентгенохирургическая кардиология с рентгенографическим контролем значительно выросла, стимулируясь демографическими, технологическими и экономическими факторами. Новые хирургические инструменты на основе катетеров (такие, например, как баллонные катетеры и стенты) позволяют врачам лечить больше состояний и пациентов с более сложными случаями. Поскольку эти новые, минимально инвазивные процедуры с визуальным контролем обладают положительными результатами для пациента и менее дороги, чем процедуры на открытом сердце, государственные и частные плательщики активно содействуют врачам в использовании этих процедур для лечения пациентов.

В настоящее время системы катетеризации сердца с использованием рентгеновского излучения представляют текущий стандарт здравоохранения и обеспечивают средства получения изображений как для диагностических, так и для терапевтических процедур в кардиологии. Они применяются для создания в реальном времени изображений препятствий для кровотока в коронарных артериях. Когда препятствие идентифицировано, получение рентгеновских изображений в реальном времени используется для управления введением катетеров с баллоном на конце в точку препятствия для лечения посредством ангиопластики (которая означает расширение с помощью баллона ограниченной области прохождения потока в артерии) и установки стентов (то есть посредством раскрытия опорной конструкции, чтобы поддерживать вновь расширенную артерию в открытом состоянии). Цель терапии для пациентов с заболеванием коронарной артерии состоит в облегчении симптомов стенокардии и уменьшении риска смерти или инфаркта миокарда, используя способы и устройства, позволяющие вновь открыть коронарные артерии.

Система катетеризации сердца, как упомянуто выше, фактически позволяет проведение всех минимально инвазивных процедур в лаборатории катетеризации. В настоящий момент все разработанные системы имеют одну и ту же основополагающую архитектуру и используют точечный источник рентгеновского излучения, который проецирует рентгеновский пучок через пациента на детектор большой площади, причем последний используется для преобразования созданного флуороскопического изображения в электрические сигналы для отображения на мониторе. Таким образом, получается изображение рентгенограммы пациента.

Традиционно используемые системы катетеризации сердца обычно выполняют два различных типа получения рентгеновских изображений в реальном времени: диагностическая ангиография и рентгенохирургическое получение изображений. Диагностическая ангиография выполняется с высокой экспозицией облучения, чтобы создать высококачественные изображения. Этот диагностический (кино-) режим создает изображения введенного контрастного вещества, протекающего через коронарные артерии, чтобы диагностировать начальное состояние коронарных артерий, определить требуемое вмешательство и повторно оценить коронарные артерии после вмешательства. Рентгенохирургическое получение изображений выполняется с регулируемой экспозицией излучения, что создает более низкокачественные изображения. Этот рентгенохирургический (флюороскопический) режим, таким образом, обеспечивает получение изображений анатомии пациента в реальном времени, чтобы направлять вмешательство, и используется при введении устройства в анатомию. Рентгенохирургический режим используется в течение приблизительно 90% времени получения изображений процедуры.

На сегодня фактически все доступные в настоящее время стандартные рентгеновские системы кардиокатетеризации, такие как, например, те, которые разработаны и предлагаются компаниями Philips Healthcare, Siemens Healthcare, GE Healthcare и Toshiba Medical Systems, используют одну и ту же основополагающую технологию получения изображений, которая последние 40 лет существенно не менялась. Постепенные усовершенствования индивидуальных компонент оптимизировали характеристики системы в течение десятилетий, приблизившись к теоретическим пределам. Однако существующие системы все еще обладают высокой экспозицией облучения. Ключевые проблемы, таким образом, относятся к получению изображений, радиационным опасностям и хирургическим проблемам.

Одной из самых трудных задач получения изображений в лаборатории кардиокатетеризации является получение изображений пациентов при крутых углах наблюдения. В традиционных системах детектор большой площади, находящийся вблизи пациента, заставляет использовать рассеянное излучение, достигающее детектора, большее, чем излучение, требуемое для получения изображения, которое, таким образом, может резко ухудшить качество получаемого изображения. Поэтому врачи во время вмешательств часто используют диагностический (кино-) режим с высоким излучением, чтобы получить изображения лучшего качества.

Другая серьезная проблема состоит в том факте, что перекрывающаяся анатомия может препятствовать просмотру и перемещению. Традиционные системы кардиокатетеризации создают изображение рентгенограммы, которое показывает объекты без информации о глубине. Распознавание трехмерной анатомии из этих плоских изображений является трудным. Кроме того, отражения изображения и заслонение сердца ребрами или позвоночным столбом часто ухудшают ясность изображения.

Дополнительной проблемой, с которой обычно сталкиваются традиционные рентгеновские системы кардиокатетеризации, является облучение пациента и врача значительной дозой излучения. Длительное облучение может вызвать радиационные ожоги кожи у пациентов и увеличивает риск рака для врачей и персонала лаборатории катетеризации. К профилактическим мерам для врачей относится использование тяжелых и громоздких обертывающих свинцовых фартуков, жилетов и экранов щитовидной железы.

Как кратко упомянуто выше, процедуры чрескожной транслюминальной коронарной ангиографии связаны со значительной величиной дозы рентгеновского излучения. Основная задача таких процедур состоит в том, чтобы поместить катетеры или сердечно-сосудистые стенты в заданное место внутри миокарда или в кардиальном кровеносном сосуде, соответственно. Это обычно делается с использованием рентгенохирургического получения изображений, чтобы визуализировать положение наконечника катетера. Рентгенохирургическое применение флуороскопических изображений часто необходимо, чтобы дать ответы на большое число вопросов. Это особенно справедливо, если, например, врачу, производящему вмешательство, необходимо визуализировать морфологию кардиальных кровеносных сосудов. Помимо применения в различных хирургических дисциплинах, чтобы помочь в размещении кардиостимуляторов, хирургических стентов и проволочных направителей, этот способ получения изображений также используется в ортопедической травматологии, чтобы давать возможность контролировать положение медицинских имплантатов, ортопедических протезов, а также хирургических винтов и гвоздей. В кардиальных рентгеновских изображениях, с другой стороны, специфические анатомические структуры высокой плотности (такие, например, как позвоночный столб, конкретные позвонки и т.д.) или посторонние объекты (такие, например, как провода кардиостимулятора и хирургические швы и т.д.) большую часть времени видны в рентгеновском изображении и могут, таким образом, по меньшей мере, частично перекрывать или затруднять видимость, обнаружение и/или прослеживание хирургических инструментов, потому что они либо создают схожие структуры, либо бросают тень на объекты, которые должны быть обнаружены. Классические способы вычитания изображений не помогают в случае медленно движущихся хирургических инструментов и могут потребовать новых получений эталонных последовательностей каждый раз, когда изменяется двумерное представление.

Для диагноза и прогноза коронарной болезни, а также для выполнения коронарных вмешательств на основе катетера, предпочтительно количественное описание коронарного артериального дерева, в том числе его трехмерной геометрии (в настоящий момент большинству врачей-кардиологов доступны только двумерные изображения). Из предшествующего уровня техники известно много компьютеризованных способов реконструкции трехмерных представлений коронарного артериального дерева из двумерных проекционных изображений или множественных одномерных проекционных изображений, получаемых в различных положениях портальной рамы системы с С-образным кронштейном. Однако из-за проблемы перекрытия сосудов и сокращения в перспективе необходимо множество проекций, чтобы с помощью артериографии адекватно реконструировать коронарное артериальное дерево. Исключение или, по меньшей мере, уменьшение сокращения в перспективе и перекрытия являются необходимой предпосылкой для точного количественного коронарного анализа (QCA), такого как определение межкоронарных длин на двумерном дисплее.

Соответствующая литература описывает, что при получении изображений с помощью компьютерной томографии могут применяться карты оптимальной видимости (OVM), которые создаются для уменьшения сокращения в перспективе, чтобы помочь пользователю получить положения портальной рамы устройства для получения изображений, которые приводят в результате к оптимальному виду. Статья "Optimizing Coronary Angiographic Views" (Int. Journal Cardiac Imaging, Supplement 1, vol. 1, стр. 53-54, 1995) G. Finet и J. Lienard, например, концентрирует внимание только на минимизации сокращения в перспективе для сосудов относительно единого артериального сегмента. На соответствующем уровне состояния техники известно, что перед процессом реконструкции виртуального трехмерного представления в конкретной интересующей области объема тела пациента, которая может содержать, например, коронарное артериальное дерево пациента или анатомию сердечных полостей, можно обеспечить вычисление карты оптимальной видимости, связанной с данными изображения упомянутого объема тела. Из этой OVM оптимальное направление просмотра с наименьшим сокращением в перспективе и минимальным перекрытием сосудов для отображения виртуального трехмерного представления упомянутой интересующей области может затем быть получено, например, посредством цветового кодирования для различения оптимальных и менее оптимальных углов наблюдения. Помимо вычисления карт оптимальной видимости, основанных на полученных перед операцией данных изображения, из предшествующего уровня техники также известно, как автоматически направлять пользователя или систему на этот угол обзора для получения проекций во время процедуры проведения операции. Иногда трехмерная информация используется в качестве плана действий, чтобы направлять C-образный кронштейн вручную в требуемое положение для просмотра патологического изменения, в то же время снижая количество контрастного вещества и дозу облучения, которой подвергается пациент.

В статьях "A Viewpoint Determination System for Stenosis Diagnosis and Quantification in Coronary Angiographic Acquisition" (IEEE Trans. Med. Imag., vol. 17, no. 1, pp. 53-54, 1995), авторы Y. Sato и др., и "3-D Coronary Angiography: Improving Visualization Strategy for Coronary Interventions" (в материале: Whats New In Cardiovascular Imaging, Kluwer Academic Publishers, pp. 61-67, 1998), авторы S.J. Chen и J.D. Carroll (далее упоминаются как Chen и Carroll I), обсуждается результат стратегии оптимального вида на основе минимизации перекрытия сосудов и сокращения в перспективе. Однако способ, разработанный Sato, требует хорошо калиброванной системы получения изображений и определения вручную соответствия в процессе трехмерной реконструкции. Помимо этого измерение перекрытия ограничивается, потому что оно выполняется на основе одиночного стенозированного сегмента только для непосредственно соседствующих сосудов. Субоптимальные решения при определении оптимального вида неэффективны, когда сегмент более сложный и больше дистальных сосудов было перекрыто, причем оба эти состояния распространены в клинических условиях.

Традиционные OVM обычно используются для онлайновой реконструкции трехмерного артериального дерева, основываясь на паре обычных ангиограмм, полученных с любых двух произвольных углов наблюдения, используя системы получения изображений с одной или двумя проекциями. Традиционный процесс реконструкции виртуального трехмерного представления объекта (такого как, например, целевая структура или патологическое изменение) в интересующей области сердечно-сосудистой системы или кардиальной анатомии пациента, который оптимизируется в отношении перекрытия и сокращения в перспективе, требует (a) получения двух стандартных последовательностей ангиограмм с помощью системы получения изображений с одной проекцией, (b) идентификации двумерных артериальных деревьев и выделения признаков, в том числе точек бифуркации, диаметров сосудов, направленных вершин сосудов, средних линий сосудов и построения иерархий сосудов в двух изображениях, (c) определения преобразования, определяющего пространственные отношения полученных двух видов с точки зрения матрицы вращения и вектора преобразования, и (d) вычисления артериальных структур трехмерного артериального (например, коронарного) дерева, основываясь на них.

Подход, обсуждавшийся в статье "3-D Reconstruction of Coronary Arterial Tree to Optimize Angiographic Visualization" (IEEE Transactions on Medical Imaging, vol. 19, no. 4, April 2000) S.J. Chen и J.D. Carroll (далее упоминаемой как Chen и Carroll II), с другой стороны, для получения коронарного дерева требует значительного ручного редактирования. Chen и Carroll II, таким образом, раскрывают использование двух типов карт оптимального представления, карты сокращения в перспективе и карты перекрытий, причем оба типа карт могут объединяться пользователем, чтобы сформировать общую карту, то есть карту "с двумя видами".

Chen и Carroll II также характеризуют, что онлайновый трехмерный способ реконструкции, который необходим для реконструкции всех коронарных артериальных деревьев, основываясь на двух ангиограммах, которые были получены с двух различных направлений проекции без потребности в калибровочном объекте, и использование системы обработки изображений с одной проекцией, а также нового алгоритма оптимизации, реализуемого посредством минимизации ошибок точек изображения и векторных углов в обоих видах, подвергается ограничениям, которые вытекают из внутренних параметров системы получения изображений с одной проекцией.

Учитывая трехмерный характер коронарного артериального дерева, Chen и Carroll II ожидают, что любая проекция будет сокращать в перспективе множество сегментов. Реконструированное трехмерное коронарное артериальное дерево может поворачиваться на любой выбранный угол наблюдения, дающий многочисленные создаваемые компьютером проекции, чтобы для каждого пациента определить, какие стандартные виды полезны, а какие не имеют никакой клинической ценности из-за чрезмерного перекрытия и сокращения в перспективе. В этой связи Chen и Carroll II предусматривают моделируемые компьютером проекции для отображения с информацией о вычисленном проценте сокращения в перспективе и перекрытия на экране, так чтобы пользователь мог выбрать любой вид посредством ввода с клавиатуры.

Как альтернатива, подлежащая реконструкции из полученных перед операцией наборов данных СТ или MR, которые должны быть зарегистрированы с помощью рентгенохирургически полученных флуороскопических изображений, трехмерные представления объектов могут быть получены посредством прямой трехмерной реконструкции или моделирования наборов данных, полученных из изображений на основе вращающегося C-образного кронштейна.

US 7340033 B2 описывает способ и блок для автоматической регулировки коллиматора. В этой связи интересующая область внутри тела определяется характерным для приложения способом из анализа первых рентгеновских снимков, и коллиматор затем регулируется в соответствии с ними. Интересующая область, в частности, может быть выбрана достаточно большой для поля облучения, чтобы покрыть все те позиции интересующего органа, которые возникают в результате сердечного сокращения и/или дыхания. Предпочтительно, блок обработки данных разрабатывается таким образом, чтобы оценить перемещение интересующей области исходя из анализа последовательно получаемых рентгеновских изображений во время текущего исследования, чтобы в случае необходимости иметь возможность изменить регулировку коллиматора. Если интересующая область не может быть локализована, коллиматор подвергается стандартной регулировке.

Способ автоматической настройки коллиматора системы получения рентгеновских изображений во время получения изображений, который содержит прием быстро получаемых изображений на рабочем месте получения изображений, раскрывается в US 6055295 A. Расположение областей тела в одном из упомянутых изображений затем автоматически обнаруживается и используется для создания настроек коллиматора. Настройки используются для автоматической регулировки коллиматора, чтобы, по существу, закрыть области, не имеющие отношения к телу, и подвергнуть облучению, в сущности, только области тела.

В US 5617462 A описываются автоматическая система управления экспозицией рентгеновского излучения и способ регулировки рентгеновской дозы/способ работы рентгеновского диагностического оборудования, чтобы гарантировать достаточные дозы/способы для соответствующего получения изображений, минимизируя уровни излучения, взаимодействующего с пациентом. Видеокамера на приборах с зарядовой связью (CCD) для анализа интенсивности полученного изображения располагается по соседству с приемником рентгеновского излучения и напротив источника рентгеновского излучения. Упомянутая видеокамера на CCD, таким образом, обеспечивает два выходных сигнала, один из которых является абсолютной яркостью, записываемой камерой. Полученный видеосигнал затем анализируется схемой управления окнами или подобным устройством, чтобы выбрать область изображения и ограничить дополнительную обработку изображения этой областью. Схемы анализируют оконную область, чтобы обнаружить пиковую яркость и среднюю яркость в пределах оконной области. Микропроцессор математически объединяет результаты считывания, чтобы получить единое значение, характеризующее плотность участка анатомии, отображаемого с помощью рентгеновского оборудования. Микропроцессор затем сравнивает это значение с одним или более заданными значениями из таблиц управления экспозицией, определяет идеальную дозу/способ получения изображения и регулирует источник рентгеновского излучения, чтобы достигнуть идеальной экспозиции. Автоматическая регулировка может затем выбрать заранее определенные способы, которые могут использоваться для минимизации дозы рентгеновского облучения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, задачей настоящего изобретения может быть описание устройства получения изображений и способа, помогающего уменьшить дозу облучения, требуемую в рамках минимально инвазивных вмешательств с визуальным контролем, которые выполняются на основе заранее реконструированного виртуального трехмерного представления интересующего анатомического объекта (такого как, например, сегмент сосудов сердечно-сосудистой системы пациента, патологически измененная целевая структура (например, стеноз, аневризма и т.д.)), подлежащего лечению, или любого типа патологического изменения, к которому должно быть перемещено интервенционное устройство (такое как, например, катетер, введенный в сердечно-сосудистую систему пациента) или имплантат (например, ангиопластический стент, который должен быть имплантирован во время интракоронарной процедуры имплантации стента).

Для решения этой задачи первый пример варианта осуществления настоящего изобретения направлен на способ получения ангиографического изображения для получения и записи набора данных изображения, используемых для трехмерной реконструкции целевой структуры или патологического изменения в интересующей области сердечно-сосудистой системы пациента, которая должна быть графически визуализирована, тем самым создавая в результате виртуальное трехмерное представление сегментов сосудов артериального дерева, расположенных в упомянутой интересующей области, с помощью упомянутого трехмерного представления, вычисляемого и реконструируемого таким образом, что упомянутые сегменты сосудов показываются с точки обзора оптимального угла наблюдения, дающего в результате минимальное сокращение в перспективе и минимальное перекрытие сосудов. В соответствии с настоящим изобретением, упомянутый способ содержит этапы обработки набора данных изображения трехмерного представления, связанного с заранее вычисленным оптимальным углом наблюдения, с помощью алгоритма трехмерной сегментации, чтобы найти контуры целевой структуры или патологического изменения, которые должны исследоваться и хирургически лечиться, в упомянутой интересующей области, и автоматического регулирования положения клиньев коллиматора и/или апертуры механизма затвора, используемых для коллимирования рентгеновского пучка, излучаемого источником рентгеновского излучения (таким как, например, источник рентгеновского излучения рентгенохирургической системы с рентгенографическим контролем, основанной, например, на C-образном кронштейне), которому упомянутый пациент подвергается во время рентгенографической процедуры исследования с визуальным контролем, основываясь на данных, полученных в результате упомянутой сегментации, которые указывают контур и размер упомянутой целевой структуры или патологического изменения. Целью является уменьшение интересующей области до поля обзора, которое охватывает упомянутую целевую структуру или патологическое изменение вместе с определяемым пользователем участком окружающей сосудистой сети.

В этой связи может обеспечиваться, что автоматическая регулировка положения клиньев коллиматора и/или апертура упомянутого механизма затвора дополнительно зависят от известных геометрических настроечных параметров вращающегося трехмерного ангиографического устройства на основе С-образного кронштейна или системы получения томографических изображений на основе вращающейся портальной рамы, используемой для получения данных изображения виртуального трехмерного представления.

В соответствии с примером варианта осуществления способа получения изображений, размер поля обзора, полученный автоматической регулировкой положения клиньев коллиматора и/или апертуры упомянутого механизма затвора, может регулироваться посредством ручной регулировки пользователем.

В соответствии с примером варианта осуществления способа получения изображений, участок окружающей сосудистой сети, который должен отображаться вместе с упомянутой целевой структурой или патологическим изменением, может быть заранее определен пользователем вручную, определяя ширину рамки, окружающей сегментированные контуры упомянутой целевой структуры или патологического изменения.

Размер поля обзора, полученного путем автоматической регулировки положения клиньев коллиматора и/или апертуры упомянутого механизма затвора, может регулироваться для ручной регулировки пользователем, и участок окружающей сосудистой сети, который должен отображаться вместе с упомянутой целевой структурой или патологическим изменением, может быть заранее определен пользователем вручную, определяя ширину рамки, охватывающей сегментированные контуры упомянутой целевой структуры или патологического изменения.

В предпочтительном сценарии применения этого варианта осуществления данные изображения, используемые для реконструкции упомянутого трехмерного представления, получаются до операции, перед минимально инвазивной хирургической процедурой с визуальным контролем, выполняемой на сердечно-сосудистой системе пациента для хирургического лечения упомянутой целевой структуры или патологического изменения, и в этом случае упомянутый способ дополнительно содержит этап регистрации виртуального трехмерного представления с данными изображения рентгенохирургической системы получения рентгеновских изображений, таких как, например, данные изображения выбранного двумерного флуороскопического прямого изображения, которое получается в процессе операции во время минимально инвазивной хирургической процедуры с визуальным контролем. Как дополнительный вариант, предложенный способ получения ангиографических изображений, как описано выше, может содержать этап отображения зарегистрированной, объединенной версии трехмерного представления и полученных в процессе операции данных изображения, такого как, например, двумерное флуороскопическое прямое изображение на экране монитора или на дисплее ангиографического рабочего места. Данные изображения для трехмерной реконструкции упомянутой интересующей области могут, таким образом, быть получены посредством получения изображений с помощью MR, получения изображений с помощью СТ, получения изображений с помощью 3DRA с использованием С-образного кронштейна или любого другого способа или техники получения изображений.

Второй пример варианта осуществления настоящего изобретения посвящен способу получения ангиографического изображения для определения на основе последовательности виртуальных трехмерных представлений для слежения за сегментированной целевой структурой или патологической областью в интересующей области сердечно-сосудистой системы пациента, которая должна графически визуализироваться во времени, направления проекции этой целевой структуры или патологического изменения, оптимального в отношении перекрытия и сокращения в перспективе для каждого из этих трехмерных представлений. Таким образом, может обеспечиваться, что каждое трехмерное представление создается прямой трехмерной реконструкцией набора данных изображения, которое получается в сеансе получения изображения на основе 3DRA, выполняемом во время минимально инвазивной хирургической процедуры с визуальным контролем для хирургического лечения упомянутой целевой структуры или патологического изменения. В соответствии с этим вариантом осуществления, упомянутый способ, таким образом, содержит этап автоматической регулировки положения клина коллиматора и/или апертуры механизма затвора, используемого для коллимирования рентгеновского пучка, излучаемого источником рентгеновского излучения, действию которого упомянутый пациент подвергается во время процедуры рентгенографического исследования с визуальным контролем, основываясь на данных, полученных в результате динамически обновляемой сегментации, которая указывает контур и размер целевой структуры или патологического изменения, чтобы уменьшить интересующую область до поля обзора, охватывающего целевую структуру или патологическое изменение вместе с определяемым пользователем участком окружающей сосудистой сети, в котором упомянутое поле обзора непрерывно изменяет размер в зависимости от динамически обновляемой сегментации.

Третий пример варианта осуществления настоящего изобретения относится к блоку управления коллиматором устройства получения ангиографических изображений для получения и регистрации набора данных изображения, используемого для трехмерной реконструкции целевой структуры или патологического изменения в интересующей области сердечно-сосудистой системы пациента, которая должна графически визуализироваться, причем упомянутая реконструкция дает в результате виртуальное трехмерное представление сегментов сосудов артериального дерева, расположенных в упомянутой интересующей области, и упомянутое трехмерное представление вычисляется и реконструируется так, что упомянутые сегменты сосудов показываются с оптимального угла наблюдения с минимальным сокращением в перспективе и минимальным перекрытием сосудов. В соответствии с настоящим изобретением, упомянутое устройство получения ангиографических изображений программируется, чтобы подвергнуть набор данных изображения трехмерного представления, связанного с заранее вычисленным оптимальным углом наблюдения, действию трехмерного алгоритма сегментации для нахождения контуров целевой структуры или патологического изменения, подлежащих исследованию и хирургическому лечению в упомянутой интересующей области. Блок управления коллиматора, с другой стороны, выполнен с возможностью автоматического регулирования положения клиньев коллиматора и/или апертуры механизма затвора, используемых для коллимирования рентгеновского пучка, излучаемого источником рентгеновского излучения (таким как, например, рентгенохирургическая система получения рентгеновских изображений, которая может быть, например, на основе C-образного кронштейна), которому упомянутый пациент подвергается во время процедуры рентгенографического исследования с визуальным контролем, основываясь на данных, полученных в результате упомянутой сегментации, которые указывают контур и размер упомянутой целевой структуры или патологического изменения. Цель состоит в уменьшении интересующей области до поля обзора, которое охватывает упомянутую целевую структуру или патологическое изменение вместе с определяемым пользователем участком окружающей сосудистой сети.

В этой связи можно обеспечить, что блок управления коллиматором может быть выполнен с возможностью автоматического регулирования положения клиньев коллиматора и/или апертуры упомянутого механизма затвора, дополнительно основываясь на известных геометрических параметрах настройки трехмерного вращающегося ангиографического устройства на основе С-образного кронштейна или системы получения изображений компьютерной томографии на основе вращающейся портальной рамы, которая используется для получения данных изображения виртуального трехмерного представления.

Дополнительно, упомянутый блок управления коллиматором может быть выполнен с возможностью ручной регулировки размера поля обзора, полученного автоматическим регулированием положения клиньев коллиматора и/или апертуры упомянутого механизма затвора, и он может дополнительно быть выполнен с возможностью ручного предварительного определения участка окружающей сосудистой сети, которая должна отображаться вместе с упомянутой целевой структурой или патологическим изменением, определяя ширину рамки, окружающей сегментированные контуры упомянутой целевой структуры или патологического изменения.

Помимо этого, четвертый пример варианта осуществления настоящего изобретения относится к устройству получения ангиографических изображений для получения и регистрации набора данных изображения, используемого для трехмерной реконструкции целевой структуры или патологического изменения в интересующей области сердечно-сосудистой системы пациента, которая должна быть графически визуализирована с помощью упомянутой реконструкции, давая в результате виртуальное трехмерное представление сегментов сосудов артериального дерева, расположенных в упомянутой интересующей области, причем упомянутое трехмерное представление вычисляется и реконструируется так, что упомянутые сегменты сосудов показываются с оптимального угла наблюдения с минимальным сокращением в перспективе и минимальным перекрытием сосудов. В соответствии с настоящим изобретением, упомянутое устройство получения ангиографических изображений, таким образом, содержит блок управления коллиматором, как описано выше со ссылкой на упомянутый второй пример варианта осуществления.

В предпочтительном сценарии применения этого варианта осуществления упомянутые данные изображения, используемые для создания упомянутого трехмерного представления, могут быть получены до операции, перед минимально инвазивной хирургической процедурой с визуальным контролем, выполняемой на сердечно-сосудистой системе пациента для хирургического лечения упомянутой целевой структуры или патологического изменения, и в этом случае упомянутое устройство получения ангиографических изображений дополнительно может быть выполнено с возможностью регистрации виртуального трехмерного представления с данными изображения выбранного двумерного флюороскопического прямого изображения, полученного в процессе операции во время минимально инвазивной хирургической процедуры с визуальным контролем.

Как дополнительный вариант, предложенное устройство получения ангиографических изображений, как описано выше, может дополнительно быть выполнено с возможностью отображения зарегистрированной, объединенной версии виртуального трехмерного представления и полученного в процессе операции двумерного флуороскопического прямого изображения на экране монитора ангиографического рабочего места или на дисплее.

Наконец, в соответствии с пятым примером варианта осуществления настоящего изобретения, обеспечивается компьютерный программный продукт, выполненный с возможностью реализации способа, как описано выше со ссылкой на упомянутый первый пример варианта осуществления, когда он ра