[发明专利]可植入医疗装置的超声规划和引导

说明书

本发明涉及医疗诊断超声系统，具体而言，涉及进行医疗装置，例如修复性心脏瓣膜的三维图像引导的放置的超声系统。

对于诸如修复性心脏瓣膜的可植入医疗装置的植入，有两项重要的活动。首先是规划阶段，其中临床医生确定将正确配合在解剖学植入部位的可植入装置的尺寸或物理构造。例如，心脏瓣膜不能比其要植入的血管或器官部位更大。第二项活动是在手术程序中实际植入装置，期间将可植入装置适当地定位在植入部位。在很多情况下，例如，在缝合或以其他方式附着于身体之前，必须与血管壁或环带完全对准地对称定位装置。过去，这两项活动常常都是在手术程序自身期间进行的。在临床医生通过手术进入植入物部位之后，临床医生将使用制造商与植入装置一起提供的一个或多个尺寸确定器。尺寸确定器一般被制造成尼龙或塑料环、棒或其他形状，具有与可植入装置的临界尺寸配合的一个或多个临界尺寸。心脏瓣膜制造商，例如Medtronic，Edwards Lifesciences和St.Jude Medical随其其心脏瓣膜一起提供了尺寸确定器。由于主动脉心脏瓣膜必须要和主动脉根的内径尺寸相同且必须坐靠在身体主动脉瓣的环带上，所以尺寸确定器将呈现为心脏瓣膜尺寸和形状的环状模板。环状模板被附着于小把手上，临床医生使用该把手相对于患者的主动脉根和瓣膜固定环状模板。然后临床医生能够确定具有尺寸确定器尺度的心脏瓣膜是否对于患者是适当配合的。如果不是，临床医生将尝试另一尺寸确定器，直到找到模板尺度适当配合患者解剖结构的一个为止。然后临床医生将植入适当尺寸的心脏瓣膜。

这项重要的规划程序是在手术程序自身期间，在对患者和外科医生而言最紧要的时候进行的。如果能够在进入手术室之前确定植入物的尺寸，那将是非常希望的。如果尺寸确定能够作为手术前程序而完成，就能够仔细地完成而不会有伴随手术过程的焦虑。可以事先获得适当尺寸的植入物，从而为手术准备好，在手术间中仅有适当尺寸的植入物。此外，如果植入程序不是开放心脏手术，而是微创手术，那么不会用手术打开心脏和血管，它们无法用于确定尺寸。因此希望能够无需物理接近植入物部位就确定植入装置的尺寸。

根据本发明的原理，超声系统包括可植入装置尺寸确定器的电子图像数据，虚拟尺寸确定器。利用2D或3D超声成像采集要植入装置的身体部位的超声图像。将虚拟尺寸确定器图像的比例尺匹配到超声图像中解剖结构的比例尺，使得解剖结构和虚拟尺寸确定器都呈现出共同比例尺。然后参照超声图像操纵虚拟尺寸确定器以确定虚拟尺寸确定器是否与超声图像中的解剖结构配合，为手术程序提供适当植入物尺寸的指示。超声图像可以是静态图像、图像的存储循环或实况图像。临床医生例如可以从心脏图像的序列(循环)选择心脏特定时相的图像，以酌情参照心舒期或心缩期中心脏的比例尺进行尺寸确定。在使用心脏的三维图像时，能够在三维空间中操纵三维虚拟尺寸确定器图像，就像临床医生在手术程序中做的那样，允许评估植入物尺寸、取向和其他血管的可能闭塞。可以参照植入部位的实际解剖学超声图像或参照从超声图像数据产生的解剖模型进行尺寸确定。

在附图中：

图1是车载超声系统的图示；

图2是图1超声系统的一些子系统的方框图；

图3是本发明超声系统中3D波束形成的方框图；

图4a、4b和5图示了超声图像中解剖学边界的自动边界检测；

图6图示了尺寸确定器及其相应确定尺寸的瓣环成形术环的3D图像；

图7a-7c图示了参照身体解剖结构模型操纵尺寸确定器的2D图像；

图8a-8e图示了用于植入的主动脉瓣的尺寸确定和手术前部署规划；

图9a-9b图示了参照3D图像数据集的2D MPR切片确定尺寸；

图10a-10c图示了以利用3D图像操纵的3D尺寸确定器确定尺寸；

图11图示了使用3D超声成像引导植入程序；

图12图示了使用3D和MPR超声成像引导植入程序。