专利名称：计划和治疗双心室起搏的心脏ct系统和方法
技术领域：
本发明一般地涉及心节律管理系统，特别涉及用于使用心外膜导线来计划双心室起搏的心脏成像系统和方法。
背景技术：
估计仅仅在美国和欧洲有大约6-7百万的人具有充血性心力衰竭(CHF)，并且以局部缺血的和突发的心肌症为CHF的最常见起因。在具有CHF的病人中的大约20-50％中，相关联的心电图的特征在于延长的PR间隔和宽的QRS复合体。而且，这些病人中的大约29％具有左束支传导阻滞(LBBB)。
在一般的心搏中，电导在窦房(SA)结(在右上心室的右上部中的一小组肌肉细胞，即右心房)开始。由SA结发出的脉搏迅速地扩展到整个上心室和通过心房室(AV)结。一旦通过AV结，则电子信号通过被称为房室束的一束纤维，所述房室束将信号通过，其剩余路径是通过将上下心室分离的壁，并股右和左束支而达到心室的每个部分。
但是，在具有CHF和LBBB的那些病人中，在心脏左侧中的长机械延迟由于延迟的左心室去极化而导致延迟的左心室射血(ejection)。换句话说，LBBB引起右和左心室的非对称收缩。另外，这个条件也可能导致左心室的不同区域不协调地收缩。这种不规则运动的特征在于缩短了隔膜，其后伸展外侧壁。随后，所述外侧壁缩短并且隔膜伸展，于是引起左心室的无效收缩。
心脏再同步治疗，也称为双心室起搏，是一种干涉疗法，其中心脏的右心室和左心室同时起搏以改善心脏脉动(pumping)效率。在传统的双心室起搏疗法的一个示例中，首先定位右心室和右心房(atrial)导线。然后，在冠状窦(CS)内定位鞘膜(sheath)，并且执行CS血管造影，以便描绘用于左心室导线定位的适当的分支。在识别了适当的分支后，左心室导线被布置在CS的后部或后例分支中。一旦被定位，右和左心室导线同时起搏(pace)，因此获得与心房收缩的同步。
对于许多病人，将导管插入CS是用于双心室导线定位的选择的一步疗法。但是，在这些病人的超过20％中，在CS中的导线定位可以是不成功或很长的过程，或者所述导线可能变得移动离开CS。这种导线布置疗法的其他困难也可以包括适当的CS支的不可获得性、由于左心房和左心室扩张而导致的CS的大旋转、其中的Tebesian瓣膜的存在。在多数情况下，仅仅在干涉疗法时识别这些问题，因此，或者所述疗法通常被完全放弃，或者病人被带回手术室来进行第二个疗法，其中通过使用外科切口这种昂贵和侵袭性的疗法，左心室导线被布置在心外膜上。
不幸的是，心外膜导线布置不是没有其本身的缺陷，其中一些包括使用最小开胸术的左心室的后侧区域的有限视图；提供合理的起搏和传感参数的布置地点的限制；不能从胸壁确定左心室的距离；不能识别最后收缩的左心室的后侧区域；损害冠状动脉和静脉的可能风险；由于存在心包外脂肪而导致的增高的困难等级；不能可视地看到通常的对结疤的组织；作为上述的一个或多个原因的结果而难于识别理想的起搏位置。
因此，需要一种改进的系统和方法来用于确定CS解剖的有效路线图，并且如果适用的话，用于确定有效的心外膜导线布置的路线图。
发明内容
通过一种用于计划病人的双心室起搏导线布置的方法来克服或减轻现有技术的上述和其他缺点和不足。在一个示范实施例中，所述方法包括从医疗成像系统获得非侵害的采集数据，并且从这些数据中产生病人的左心室和胸壁的3D模型。在3D模型上识别一个或多个左心室解剖标志，并且该3D模型的已保存的视图被登记在干涉系统上。使用所述干涉系统来可视化一个或多个已登记的已保存视图，并且在左心室壁上的至少一个适当的区域被识别来用于心外膜导线布置。
在另一个方面，一种用于计划病人的双心室起搏导线布置的方法包括使用对于对胸壁和左心室成像最佳化的协议来从医疗成像系统获得采集数据。使用3D协议和短轴协议来将所述采集数据分段，以便可视化胸壁、LV壁、在相邻区域中的冠状动脉和静脉、心外膜脂肪。病人的左心室和胸壁的3D模型被产生，并且识别在3D模型上的一个或多个左心室解剖标志。3D模型的已保存的视图被登记在干涉系统上，并且使用干涉系统来可视化一个或多个已登记的已保存视图。识别在左心室壁上的至少一个适当的区域来用于心外膜导线布置。
在另一个方面，一种用于计划病人的双心室起搏导线布置的方法包括使用针对胸壁和左心室的协议来从心脏计算X射线断层照相术(CT)成像系统获得采集数据。使用3D协议和短轴协议来将所述采集数据分段，以便可视化胸壁、LV壁、冠状动脉和静脉、心外膜脂肪。病人的左心室和胸壁的3D模型被产生，并且获得后外侧壁相对于外胸壁的移动轮廓(Profile)。另外，在3D模型上识别一个或多个左心室解剖标志，并且在荧光系统上登记所述3D模型的已保存视图。使用所述荧光系统来可视化一个或多个登记的已保存视图，并且识别在左心室壁上的至少一个适当的区域来用于心外膜导线布置。
在另一个方面，一种用于计划病人的双心室起搏导线布置的系统包括医疗成像系统，用于产生采集数据；图像产生子系统，用于接收采集数据和用于产生病人的左心室和胸壁的一个或多个图像。操作员控制台用于识别在一个或多个图像上的一个或多个左心室解剖标志，和工作站包括后处理软件，用于在干涉系统上登记3D模型的已保存的视图。所述干涉系统被配置用于利用其来可视化一个或多个已登记的已保存视图，并且用于识别在左心室壁上的至少一个合适区域以用于心外膜导线布置。
在另一个方面，一种用于计划病人的双心室起搏导线布置的系统包括心脏计算X射线断层照相术(CT)成像系统，用于产生采集数据，所述CT成像系统使用针对胸壁和左心室的协议；荧光成像系统，在干涉期间被使用。图像产生子系统接收所述采集数据，并且产生病人的左心室和胸壁的一个或多个图像。所述图像产生系统还被配置来用于使用3D协议和短轴协议来将所述采集数据分段，以便可视化所述胸壁、LV壁、冠状动脉和静脉、心外膜脂肪。操作员控制台用于识别在一个或多个图像上的一个或多个左心室解剖标志，以及工作站包括后处理软件，用于在荧光系统上登记所述3D模型的已保存的视图。所述荧光系统被配置用于利用其来可视化一个或多个已登记的已保存视图，并且用于识别在左心室壁上的至少一个合适区域以用于心外膜导线布置。
参见示范附图，其中在几个附图中，同样的元件被类似地编号图1是按照本发明的一个实施例的医疗成像系统的示意图，所述医疗成像系统诸如计算X射线断层照相术(CT)成像系统，适合用于计划双心室导线起搏；和图2是按照本发明的另一个实施例的、用于计划双心室起搏心外膜导线布置的方法的流程图。
具体实施例方式
在此公开的是一种心脏计算X射线断层照相术(CT)成像系统和用于双心室起搏的方法，它们提供了用于计划干涉疗法(procedure)的信息，所述干涉疗法使得电生理学家、心脏病专家和/或外科医生能够提前计划用于完成所述疗法的期望手段。另外，使用左心室(LV)及其与胸壁的关系的更详细的三维(3D)几何表示，专业人员也可以识别脂肪的存在、主要血管及其分支的位置和方向、能生存的组织。这种信息可以用于确定LV导线的最佳定位。另外，LV收缩性和局部心壁运动异常可以被可视化，以识别用于布置LV心外膜起搏导线的最佳定位。因此，从心脏CT系统获得的信息消除了盲目布置导线的需要，因此避免了上述的许多问题。而且，所获得的信息使得可以经由外科切口或内窥镜手段来在最有益的位置直接布置心外膜导线，从而可以提前计划切口的位置和导线布置。而且，也可以使用一种干涉系统或荧光透视法来登记心外膜导线，以便能够精确地布置导线。
虽然以CT成像系统为环境来描述在下面图解的示范实施例，但是可以明白，本领域内公知的其他成像系统也可以被考虑来用于计划双心室心外膜导线布置。
首先参见图1，其中示出了支持心脏成像的、示范性的心脏计算X射线断层照相术(CT)成像系统100的概览图。而且，应当明白，心脏CT系统100仅仅是通过示例来被表示，因为本领域内公知的其他成像系统(例如磁共振、超声)也可以用于本发明的一个实施例中。系统100的扫描器部分102包括EKG监控器104，该EKG监控器104通过扫描器接口板108而向扫描器106输出R峰值事件。扫描器接口板108的一个适当示例是构台接口板，并且可以用于将EKG系统连接到扫描器。由扫描器部分102限定的心脏CT子系统利用EKG选通采集或图像重建能力来将心脏在没有在其舒张期中以及在心脏收缩和早期心脏舒张的多个时期中的运动的情况下成像。
从扫描器部分102向子系统110输出数据，子系统110包括用于执行数据采集、数据控制和图像产生的软件。另外，包括R峰值时间标记的、从扫描器106输出的数据被存储在采集数据库112中。按照一个或多个采集协议来执行采集，所述一个或多个采集协议被优化用于将心脏成像，特别用于将LV心脏舒张和在心脏收缩和早期心脏舒张的多个时期成像。使用一个或多个最佳3D协议来执行图像产生，所述一个或多个最佳3D协议用于将LV和胸壁的CT图像数据集自动进行图像分段。
图像数据流114被发送到操作员控制台116。由在用于检查指示和可视化的操作员控制台116处的软件所使用的数据与来自图像数据流114的数据一起被存储在图像数据库118中。显示屏120被提供到检查指示和可视化处理的操作员。图像数据可以被归档、置在影片上或通过网络122发送到工作站124以分析和查看，其中包括3D后处理。在工作站124中描述的后处理软件包括一个或多个最佳3D协议和短轴协议，它们来自用于LV解剖的CT图像数据集的自动图像分段、在心脏收缩期间的LV壁的移动(即LV收缩性)、心外膜脂肪定位、可生存的组织的位置、血管及其分支和定位。
所述后处理软件的所述3D协议和短轴协议使得所述软件能够提供LV的视图，其中包括LV的血管、分支和慢动作摄影，特别是LV的后外侧壁。这些特殊的视图和视频(摄影)剪辑可以被存储在心室文件126和LV短轴图像128的3D再现中，以供专业人员用于干涉计划和疗法。所述后处理软件也提供了胸壁和心室表面的详细的3D模型130的输出。所述3D模型130(它可以在与工作站124相关联的显示屏132上被查看)被配置来包括几何标记符，它们在所感兴趣的标志处的卷中被插入其中，以便使用不透明的几何标志、以半透明的方式来可视化胸壁和LV。
另外，可以以几种格式的任何一个来输出所述3D模型130，所述格式包括但是不限于有线网格几何模型、一组等高线、多个分段的二进制图像、使用射线疗法(RT)DICOM对象标准的DICOM(医疗上的数字成像和通信)对象或类似的对象。在本领域内公知的其他格式也可以用于存储和输出所述3D模型130。
现在参见图2，其中示出了一个流程图200，它图解了按照本发明的另一个实施例的、用于干涉计划双心室起搏导线布置的方法。在方框202开始，使用最好被优化用于心脏的胸壁和LV区域的一个协议来在心脏CT系统上初始地获取一组数据。在方框204，以使用3D协议和短轴协议的后处理软件来将所述图像数据集分段，所述3D协议和短轴协议被设计来用于提取LV和LV心肌的表面。如果合适的话，可以利用或不用来自操作员的队列(例如，中间、左前斜位、后侧、斜位和右前斜位的视图的位置)来使用自动的疗法。
然后，如在方框206中所示，使用3D表面和/或体积再现来可视化胸壁、LV壁、血管和心外膜脂肪。也可以使用灌注研究或使用冠状动脉成像研究来可视化LV的后侧心肌的灌注和/或生存能力，以便识别LV心肌的任何坏死的组织，如果存在的话。这在方框208被图解。如方框210中所示，从LV功能图像中获得靠近外胸井的LV后外侧壁的运动轮廓(Profile)(即收缩性)。具体上，确定LV的后外侧壁的收缩模式，以便识别用于导线布置的最适合的位置，如在方框212所示。
所述方法200然后进行到方框214，其中明显的几何标记被插入进在感兴趣的标记处的卷中，并且可以使用已插入的不透明几何标志来以半透明的方式来可视化胸壁和LV。如在方框216所示，在干涉计划期间，具体的3D再现和轴向图像(如DICOM图像、视频剪辑、影片、多媒体格式等)被按照期望存储以用于随后的可视化参考。已保存的视图然后被输出和登记到在荧光系统上的投影图像，或者登记到3D荧光系统的层析X射线照相组合图像，如方框218所示。
最后，所述干涉系统被访问，并且已输入的、已登记模型被专业人员可视化，如在方框220中所示。然后，在方框222，专业人员然后识别用于在LV壁上布置心外膜起搏电极布置的最适合区域、以及用于其布置的下面的最佳区域。具体上，专业人员可以识别在左心室的心外膜上的血管，并且消除所述血管和/或直接在所述血管之下的心肌以作为适当的区域。
可以明白，可以使用可以获得的几种计算机辅助的检测、定位和可视化方法中的一个或多个来利用自动技术执行上述步骤的任何一个，所述方法诸如灌注缺陷的量化分析、本地化的收缩性轮廓(Profile)(LV壁移动)、使用同一强度级的连续性来识别血管。而且，这些方法可以或者是当所感兴趣的程序和器官被指定时完全自动的、或者是与来自用户的输入部分地交互的。
还应当明白，通过使用上述的方法和系统实施例，双心室起博的计划被改善在所产生和登记的成像信息允许对于所述干涉过程(procedure)的适当定制的手段。在选择所述适当的手段中，减少所述过程本身的持续时间，并且也消除任何不必要的过程。更具体而言，LV和胸壁的详细的3D几何和轴向表示提高了双心室起博过程的精度。坏死的心肌，如果有的话，的识别使得电生理学家/心脏外科医生能够避开这样的区域，并且将LV心外膜导线布置在健康、有生存能力的心肌上。
虽然已经参照一个优选实施例说明了本发明，但是本领域内的那些技术人员可以明白，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以将等同内容替代其组成部分。另外，可以进行许多修改以将特定的情况或材料适配到本发明的教程而不脱离其实质的范围。因此，本发明不打算限于作为用于执行本发明的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附的权利要求的范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种用于计划病人的双心室起搏导线布置的方法(200)，所述方法(200)包括从医疗成像系统(202)获得采集数据；产生病人的左心室和胸壁的3D模型(130)(204)；在所述3D模型(130)上识别一个或多个左心室解剖标志(214)；将所述3D模型(130)的已保存的视图登记在干涉系统(218)上；以及使用所述干涉系统来可视化一个或多个所述已登记的已保存视图(220)；并且识别在左心室壁上的至少一个适当的区域以用于心外膜导线布置(222)。
2.按照权利要求1的方法(200)，还包括从所述3D模型(130)确定LV心肌的任何坏死组织(208)，其中这样的坏死组织的任何位置的识别被用来从心外膜导线布置消除所述位置。
3.按照权利要求1的方法(200)，其中使用用于成像LV和胸壁的协议来实现所述获得采集数据。
4.按照权利要求1的方法(200)，其中所述识别至少一个适当的区域(222)还包括识别在左心室的心外膜上的血管，并且消除所述血管的至少一个和直接在所述血管之下的心肌以作为适当的区域。
5.按照权利要求3的方法(200)，还包括使用后处理软件来处理所述采集数据，以便产生LV和胸壁的短轴图像(128)。
6.按照权利要求5的方法(200)，其中通过与所述干涉系统相关联的显示屏(132)来可视化所述3D模型(130)和所述短轴图像(128)。
7.一种用于计划病人的双心室起搏导线布置的系统，包括医疗成像系统(102)，用于产生采集数据；图像产生子系统(110)，用于接收所述采集数据和产生病人的左心室和胸壁的一个或多个图像；操作员控制台(116)，用于识别在所述一个或多个图像上的一个或多个左心室解剖标志；工作站(214)，包括后处理软件，用于在干涉系统上登记所述3D模型(130)的已保存的视图；并且其中所述干涉系统被配置用于利用其来可视化一个或多个所述已登记的已保存视图，并且用于识别在左心室壁上的至少一个合适区域以用于心外膜导线布置。
8.按照权利要求7的系统，其中所述工作站(124)被配置来用于从所述3D模型(130)确定LV心肌的任何坏死组织。
9.按照权利要求7的系统，其中所述图像产生子系统(110)被配置来用于成像LV和胸壁的协议。
10.按照权利要求7的系统，其中所述识别至少一个适当的区域还包括识别在左心室的心外膜上的血管，并且消除所述血管的至少一个和直接在所述血管之下的心肌以作为适当的区域。
全文摘要
一种用于计划病人的双心室起搏导线布置的方法(200)，包括从医疗成像系统获得采集数据，并且产生病人的左心室和胸壁的3D模型(130)。在所述3D模型(130)上识别一个或多个左心室解剖标志，将3D模型(130)的已保存的视图登记在干涉系统上。使用所述干涉系统来可视化一个或多个所述已登记的已保存视图，并且识别在左心室壁上的至少一个适当的区域以用于心外膜导线布置。
文档编号A61B5/0456GK1575757SQ20041004225
公开日2005年2月9日 申请日期2004年5月9日 优先权日2003年5月9日
发明者达林·R·奥克伦德, 杰斯珀·S·斯拉, 尚卡拉·B·雷迪, 劳伦特·劳内伊, 梅利莎·L·瓦斯 申请人:Ge医药系统环球科技公司, 杰斯珀·S·斯拉