旋转位置确定设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于确定进入旋转位置的旋转位置确定设备（15），所述进入旋转位置定义插入装置（如，支架）在进入部位处（5）的旋转位置，从而使得基于内部路径的表示和期望靶旋转位置，对插入装置沿内部路径（8）从进入部位到靶部位（6）的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于期望靶旋转位置。如果将插入装置布置在进入部位处的确定的进入旋转位置中，并且之后将其导航至靶部位，因此，则不必在靶部位处旋转插入装置，即，不必使用在技术上复杂的介入装置，以在靶部位处旋转插入装置。
【专利说明】旋转位置确定设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于确定插入装置的旋转位置的旋转位置确定设备、旋转位置确定方法以及旋转位置确定计算机程序，所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿对象内的内部路径行被导航至对象内的靶部位。本发明还涉及一种用于辅助定位插入装置的旋转定位辅助设备和旋转定位辅助方法，以及一种用于定位插入装置的旋转定位设备和旋转定位方法。
【背景技术】
[0002]US 2010/0036390 Al公开了一种用于将支架递送至血管的分叉点的方法。将第一导丝通过人体管腔推进至血管分叉点的第一分支。将第二导丝通过人体管腔推进至血管分叉点的第二分支。此外，将导管组件沿第一导丝和第二导丝推进至血管分叉点，其中，导管组件包括定义第一导丝管腔的导管轴，以接纳第一导丝和围绕导管轴旋转放置的气球，其中，气球围绕第一导丝能够自由旋转。导管组件还包括支架和接合至气球外表面的管状构件，其中，所述管状构件定义用于接纳第二导丝的第二导丝管腔，其中，所述支架被放置为围绕气球和管状组件的至少一部分，并且其中，第二导丝穿过由支架定义的至少一个开口。气球围绕第一导丝可旋转，以便允许支架被布置在期望旋转位置中。为了提供这种旋转功能，要求一种在技术上相对复杂的导管组件构造。
【发明内容】
[0003]应当认为，本发明的目的在于提供一种用于确定插入装置的旋转位置的旋转位置确定设备、旋转位置确定方法和旋转位置确定计算机程序所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿对象内的内部路径被导航至对象内的靶部位，其中，确定旋转位置允许使用在技术上较不复杂的介入装置，以插入所述插入装置。本发明的另一目的是提供一种用于辅助定位插入装置的旋转定位辅助设备和旋转定位辅助方法，以及一种用于定位插入装置的旋转定位设备和旋转定位方法，其允许使用在技术上较不复杂的介入装置，以插入所述插入装置。·
[0004]在本发明的第一方面，提出了一种用于确定插入装置的旋转位置的旋转位置确定设备，所述插入装置用于被插入对象并沿对象内的内部路径从进入部位被导航至对象内的靶部位，其中，旋转位置确定设备包括:
[0005]-内部路径提供单元，其用于提供对象内的内部路径的表示，
[0006]-靶旋转位置提供单元，其用于提供插入装置在靶部位处的期望靶旋转位置，
[0007]-进入旋转位置确定单元，其用于确定进入旋转位置，所述进入旋转位置定义插入装置在进入部位处的旋转位置，从而使得基于内部路径的表示和期望靶旋转位置，对插入装置沿内部路径从进入部位到靶部位的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于期望靶旋转位置。
[0008]由于进入旋转位置确定单元确定进入旋转位置，从而使得基于内部路径的表示和期望靶旋转位置，对插入装置沿内部路径从进入部位到靶部位的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于期望靶旋转位置，插入装置能够被布置在进入部位处的确定的进入旋转位置中，从而，在插入装置沿内部路径从进入部位移动至靶部位之后，插入装置被正确地定位于靶部位的期望靶旋转位置中。因此，不必在靶部位旋转插入装置，即，不必提供在技术上复杂的介入装置，以插入所述插入装置。
[0009]在实施例中，内部路径提供单元是存储单元，对象内的内部路径的表示存储在所述存储单元中，其中，能够由存储单元提供存储的内部路径用于模拟对插入装置从进入部位到靶部位的导航。靶旋转位置提供单元也能够是存储单元，插入装置在靶部位期望靶旋转位置存储在所述存储单元中，其中，能够从存储单元检索存储的期望靶旋转位置，以提供期望靶旋转位置。
[0010]对象优选地是人或动物，其中，靶部位优选地位于血管(如主动脉)或器官(如心脏)内。
[0011]插入装置优选地是可插入对象的装置。特别地，插入装置是可植入装置，如支架。在实施例中，插入装置是血管内装置。例如，血管内装置是不对称血管内装置，如有孔支架，其可以是双支腿的，或者其可以包括更多的支腿，或者是多分支支架。因此，旋转位置确定设备允许正确地定位血管内装置，而无需提供血管内装置或包括插入装置的递送单元，以与用于旋转人或动物内(特别是人或动物的器官或血管内)的血管内装置的机构相同方式进行递送。
[0012]优选地，进入旋转位置确定单元适于基于内部路径的表示和期望靶旋转位置，模拟对插入装置从进入部位到靶部位的导航，以确定进入旋转位置。然而，进入旋转位置确定单元还能够适于在不执行模拟的情况下确定进入旋转位置。例如，在实施例中，如果内部路径相对较直并具有相对较大的直径，从而，从进入部位导航至靶部位的同时不需要旋转插入装置，则能够确定进入旋转位置等于期望靶旋转位置，或者如果例如从数据库已知沿实际内部路径的导航需要插入装置旋转某一已知角度，则能够基于提供的靶旋转位置和某一已知角度来确定进入旋转位置， 而不必执行模拟。
[0013]插入装置能够通过使用递送系统沿内部路径进行导航，其中，进入旋转位置确定单元适于确定进入旋转位置，从而使得基于内部路径的表示、期望靶旋转位置和递送系统，通过使用递送系统沿内部路径的表示将插入装置从进入部位导航到靶部位，导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于期望靶旋转位置。递送系统优选地包括递送单元和导丝，其中，递送单元包括插入装置(例如，支架)并且可沿导丝移动，以将插入装置从进入部位传递至靶部位。如果插入装置被递送单元保持在固定的空间关系上，则能够通过确定递送单元的进入旋转位置来确定插入装置的进入旋转位置。如果通过模拟来确定进入旋转位置，则模拟能够考虑递送单元的功能和大小，以确定进入旋转位置。例如，递送单元是用于沿导丝递送插入装置的已知的递送单元。
[0014]进一步优选地，旋转位置确定设备包括三维血管几何模型提供单元，以提供表示对象的血管网络的三维血管几何模型，其中，内部路径提供单元适于通过确定从进入部位到靶部位经过三维血管几何模型的路径来确定内部路径。三维血管几何模型提供单元优选地适于生成对象的血管网络的三维图像，并适于分割三维图像以提取三维血管几何模型。这允许精确地自动确定内部路径，从而能够可靠地确定进入旋转位置。[0015]在优选实施例中，旋转位置确定设备还包括三维血管几何模型提供单元，其表示至少在靶部位的血管结构，其中，插入装置是适于在至少一个旋转位置中配合靶部位的血管结构的血管内装置，其中，靶旋转位置提供单元适于确定期望靶旋转位置，从而使得血管内装置配合靶部位的血管结构。例如，如果血管内装置是有孔支架，则靶旋转位置提供单元能够适于确定有孔支架的期望靶旋转位置，从而使得支架的孔径正确地对准(例如)相应的主动脉侧分支。
[0016]旋转位置确定设备优选地还包括内部路径元件选择单元，以基于从内部路径的表示所确定的内部路径的特性来选择沿内部路径传递的内部路径元件。这允许选择适合于沿各自的内部路径使用的内部路径元件。特别地，内部路径元件选择单元能够适于选择用于将插入装置递送至靶部位的递送系统作为内部路径元件。例如，内部路径的长度能够由内部路径长度确定单元提供，所述内部路径长度确定单元用于基于提供的内部路径的表示来确定内部路径的长度，其中，内部路径元件选择单元能够适于选择具有针对各自内部路径的长度的最佳长度的导丝。在实施例中，内部路径元件选择单元能够包括数据库，内部路径元件与内部路径的特性(如长度、最大直径、最小直径、最小曲率、最大曲率等)之间的分配存储在所述数据库中，其中，能够基于所述分配，从数据库选择适合的内部路径元件。例如，能够基于内部路径的最大曲率来选择导丝的弹性。
[0017]旋转位置确定设备还能够包括进入路径提供单元，其用于将进入路径的表示从对象的外部提供至进入部位处的内部路径的端点，其中，进入旋转位置确定单元适于确定进入旋转位置，从而使得基于进入路径的表示、内部路径的表示和期望靶旋转位置，对插入装置沿进入路径和内部路径从进入部位到靶部位的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于期望靶旋转位置。例如，能够基于内部路径的表示和进入路径的表示来模拟对插入装置沿进入路径并沿内部路径的导航，以便确定对象外部的进入部位的进入旋转位置，从而使得对插入装置沿进入路径并沿内部路径从对象外部的进入部位到靶部位的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于期望靶旋转位置。然而，同样关于进入路径，能够在不执行模拟的情况下确定沿进入路径对插入装置进行导航时获得的旋转位置的变化。例如，如果在实施例中，进 入路径相对较直并具有相对较大的直径，使得沿进入路径对插入装置进行导航时不需要旋转插入装置，则沿进入路径对插入装置进行导航时获得的插入装置的旋转位置的变化会是零，或者如果例如从数据库已知沿实际进入路径的导航需要插入装置旋转某一已知角度，则能够通过使用数据库来确定沿进入路径对插入装置进行导航时获得的旋转位置的变化。
[0018]进入路径提供单元能够适于基于示出进入路径的进入部位的图像来提供进入路径。例如，能够由导引器鞘提供进入路径，所述导引器鞘在进入部位引入人体，以提供通向动脉的通道，特别是通向股动脉的通道。提供的图像优选地示出导引器鞘，并且因此示出进入路径。例如，提供的图像是透视图像，其中，导引器鞘优选地包括在透视图像中可见的标记，使得进入路径在透视图像中可见。进入路径提供单元能够适于在透视图像中探测导引器鞘，并且适于根据探测到的导引器鞘来确定进入路径。
[0019]在本发明的又一方面，提出了一种用于辅助定位插入装置的旋转定位辅助设备，所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿内部对象内的内部路径被导航至对象内的靶部位，其中，旋转定位辅助设备包括指示单元，以指示由如权利要求1中所定义的旋转位置确定设备确定的进入部位的期望进入旋转位置。
[0020]旋转定位辅助设备能够向用户(如，医生)指示正确的进入旋转位置，以便允许用户在进入部位正确地布置插入装置。如果通过考虑内部路径的表示和进入路径的表示，在进入部位已经确定进入旋转位置在对象的外部(特别是人的外部)，则指示单元适于在进入部位指示对象外部(例如，进入路径的入口)的期望进入旋转位置。
[0021]优选地，指示单元是示出期望进入旋转位置的显示器。
[0022]进一步优选地，旋转定位辅助设备包括用于确定插入装置在进入部位的实际进入旋转位置的实际进入旋转位置确定单元，以及用于计算实际进入旋转位置与期望进入旋转位置之间的偏差的偏差计算单元，其中，指示单元适于通过指示所述偏差来指示期望进入旋转位置。例如，指示单元是能够示出文本或图形的显示器，以建议用户将插入装置旋转表示经计算的偏差的角度。
[0023]在本发明的又一方面，提出了一种用于定位插入装置的旋转定位设备，所述插入装置在进入部位被插入对象并沿内部对象内的内部路径被导航至对象内的靶部位，其中，所述旋转定位设备包括定位单元，其用于将进入部位处的插入装置定位在由如权利要求1中所定义的旋转位置确定设备确定的进入旋转位置中。旋转定位设备能够用于将进入部位处的插入装置自动定位在确定的进入旋转位置中。
[0024]定位单元优选地适于将插入装置旋转至进入旋转位置。旋转位置确定设备优选地适于确定相对于参考旋转位置的进入旋转位置。优选地通过旋转定位辅助设备和/或旋转定位设备也已知参考旋转位置，以便允许旋转定位辅助设备和/或旋转定位设备指示确定的进入旋转位置和/或将进入部位处的插入装置定位在相对于参考旋转位置的进入旋转位置中。
[0025]在本发明的又一方面，提出了一种用于确定插入装置的旋转位置的旋转位置确定方法，所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿对象内的内部路径被导航至对象内的靶部位，其中，所述旋转位置确定方法包括:
[0026]-通过内部路径提供单元提供对象内的内部路径的表示，
[0027]-通过靶旋转位置提供单元提供插入装置在靶部位的期望靶旋转位置，
[0028]-通过进入旋转位置确定单元来确定进入旋转位置，所述进入旋转位置定义插入装置在进入部位处的旋转位置，从而使得基于内部路径的表示和期望靶旋转位置，对插入装置沿内部路径从进入部位到靶部位的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于期望靶旋转位置。
[0029]在本发明的又一方面，提出了一种用于辅助定位插入装置的旋转定位辅助方法，所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿对象内的内部路径被导航至对象内的靶部位，其中，所述旋转定位辅助方法包括由指示单元指示在进入部位的期望进入旋转位置，所述期望进入旋转位置由权利要求12所定义的旋转位置确定方法来确定。
[0030] 在本发明的又一方面，提出了一种用于定位插入装置的旋转定位方法，所述插入装置用于在进入部位处插入对象并沿对象内的内部路径被导航至对象内的靶部位，其中，所述旋转定位方法包括由权利要求11所定义的旋转定位设备将进入部位处的插入装置定位在进入旋转位置中，所述进入旋转位置通过权利要求12所定义的旋转位置确定方法来确定。[0031]在本发明的又一方面，提出了一种用于确定插入装置的旋转位置的计算机程序，所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿对象内的内部路径被导航至对象内的靶部位，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，以当计算机程序在控制旋转位置确定设备的计算机上运行时，使如权利要求1中所定义的旋转位置确定设备执行如权利要求12中所定义的旋转位置确定方法的步骤。
[0032]应当理解，权利要求1的旋转位置确定设备、权利要求9的旋转定位辅助设备、权利要求11的旋转定位设备、权利要求12的旋转位置确定方法、权利要求13的旋转定位辅助方法、权利要求14的旋转定位方法以及权利要求15的计算机程序具有类似和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所定义的实施例。
[0033]应当理解，本发明的优选实施例还能够是从属权利要求与各自的独立权利要求的组合。
[0034]通过参考下面描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并且将得到说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]在附图中:
[0036]图1示意性且范例性地示出了用于介入过程的旋转位置确定设备的实施例、旋转定位辅助设备的实施例以及旋转定位设备的实施例，
[0037]图2示意性且范例性地示出了插入装置的实施例，
[0038]图3示意性且范例性地示出了插入装置的另一实施例，
[0039]图4示意性且范例性地示出了用于提供通向股动脉的通道的导引器鞘，
[0040]图5示意性且范例性地示出了用于相对于导引器鞘旋转递送单元的布置，
[0041]图6示出了范例性地图示了用于确定进入旋转位置的旋转位置确定方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0042]图1示意性且范例性地示出了用于介入过程的旋转位置确定设备15的实施例、旋转定位辅助设备16的实施例以及旋转定位设备20的实施例，其中，将插入装置在进入部位5插入人2，并且沿人2内的内部路径8导航至靶部位6。
[0043]旋转位置确定设备15适于确定进入旋转位置，所述进入旋转位置定义插入装置在进入部位5的旋转位置。旋转位置确定设备15包括三维血管几何模型提供单元9，以提供表示人2的血管网络的三维血管几何模型。优选地，三维血管几何模型提供单元9适于生成人2的血管网络的三维图像，并且适于分割三维图像以提取三维血管几何模型。例如，三维图像是计算机断层摄影图像、磁共振图像或由另一成像模态生成的图像。三维血管几何模型提供单元9还能够是存储单元，在所述存储单元中已经存储三维血管几何模型，并且能够从所述存储单元提供存储的三维血管几何模型。
[0044]旋转位置确定设备15还包括内部路径提供单元3，以提供人2内的内部路径8的表示。在该实施例中，内部路径提供单元3适于通过确定从进入部位5到靶部位6经过所提供的三维血管几何模型的路径来确定内部路径8。例如，内部路径提供单元3能够适于确定人2内的最短路径，其具有将插入装置从进入部位5移动至靶部位6的足够大的直径。在另一实施例中，内部路径提供单元3也能够是存储单元，在所述存储单元中已经存储内部路径并且能够从所述存储单元提供内部路径。内部路径提供单元也能够是接收单元，以经由有线或无线的数据连接来接收内部路径，其中，内部路径提供单元适于提供接收到的内部路径。同样，三维血管几何模型提供单元能够是接收单元，以接收三维血管几何模型并提供接收到的三维血管几何模型。
[0045]旋转位置确定设备I还包括内部路径长度确定单元12，以基于所提供的内部路径8的表示来确定内部路径8的长度。由于内部路径8在三维血管几何模型中是已知的，因此能够通过计算三维血管几何模型内的内部路径8的长度来确定内部路径8。
[0046]旋转位置确定设备15还包括内部路径元件选择单元，在该实施例中，所述内部路径元件选择单元是递送系统选择单元13，以选择用于将插入装置递送至靶部位6的递送系统，其中，递送系统选择单元13适于根据所确定的内部路径的长度来选择递送系统。在该实施例中，递送系统包括导丝和递送单元，其中，递送单元适于保持插入装置并沿导丝移动，以便将插入装置从进入部位5递送至靶部位6。在图1中，由导丝14表示递送系统。例如，递送系统选择单元13能够适于选择一个或若干个具有配合内部路径长度的长度的导丝。例如，递送系统选择单元13能够包括数据库，在所述数据库中存储递送系统与内部路径的可能长度之间的分配，其中，能够基于所述分配从数据库中选择合适的递送系统。递送系统选择单元13还能够适于基于内部路径的其他特性(如沿内部路径的最小直径、内部路径的位置等)来选择递送系统。递送系统选择单元13优选地适于不仅选择各个导丝的长度作为递送系统的一部分，还选择用于在人体内沿导丝递送插入装置的递送单元。递送系统选择单元还能够适于基于所提供的内部路径8的表示的特性来选择可以在介入过程期间使用的其他血管内装置。
[0047]旋转位置确定设备15还包括靶旋转位置提供单元4，以提供插入装置在靶部位6的期望靶旋转位置。在该实施例中，如图2中示意性且范例性地示出的，插入装置是具有窗口 39的有孔支架10。提供窗口 39用于允许将有孔支架10引入分支血管，而无需关闭血管的分支。在另一实施例中，如·图3中示意性且范例性地示出的，插入装置还能够是双支腿支架11。
[0048]靶旋转位置提供单元4适于确定靶旋转位置，从而使得血管内装置10配合靶部位6的血管结构。在该实施例中，在靶部位6处出现分支30。靶旋转位置提供单元4适于确定图2中所示的有孔支架的靶旋转位置，从而使得支架10的窗口 39与主血管32通往分支血管33的开口 31对准。靶旋转位置提供单元4确定插入装置的界标的旋转位置，其中，例如界标是窗口 39或支架上的另一标记。例如，如果递送单元将插入装置10沿导丝14递送至靶部位6，其中，插入装置10与递送单元之间存在固定且已知的空间关系，则递送单元上的标记也能够用作界标，其中，能够由用于指示靶旋转位置的靶旋转位置提供单元4来提供该界标的旋转位置。
[0049]在另一实施例中，靶旋转位置提供单元也能够是存储单元，在所述存储单元中已经存储插入装置在靶部位的期望靶旋转位置，其中，能够从存储单元4检索存储的靶旋转位置，以提供期望靶旋转位置。此外，靶旋转位置提供单元还能够是接收单元，以经由有线或无线的数据连接来接收靶旋转位置，其中，能够已经由另一单元自动或半自动地确定期望靶旋转位置，或者能够由用户输入靶旋转位置。
[0050]旋转位置确定设备15还包括用于确定进入旋转位置的进入旋转位置确定单元7，从而使得基于内部路径的表示和期望靶旋转位置，对插入装置10沿内部路径8从进入部位5到靶部位6的导航导致插入装置10在靶部位6的旋转位置等于靶旋转位置。进入旋转位置确定单元7能够适于基于内部路径和靶旋转位置来模拟对插入装置10从进入部位5到靶部位6的导航，以确定进入旋转位置。特别地，进入旋转位置确定单元7能够适于模拟递送单元的轨迹，其用于通过内部路径的表示(特别地，通过沿内部路径的三维血管几何模型)将插入装置10从进入部位5递送至靶部位6，同时跟踪界标的取向。进入旋转位置确定单元7能够适于使用已知的模拟方法，如，在例如作者V.Guilloux等人的文章 “Simulation of guidewire navigation in complex vascular structures，，，Medical Imaging2006-Visualization, Image—Guided Procedures, and Display, 6141:14107-14107 (2006), K.Fukasaku 等人的文章“Remote manipulation of guidewireusing an virtual reality device，，，Interventional Neuroradiology, 7:29-34 增干丨J ;以及 Lim 等人的文章“A real-time interactive surgical simulator for catheternavigation”，Surgical-Assist Systems, Proceedings of SPIE, 3262:4-14 (1998)中公开的模拟方法，在此通过引用将其并入。可以由进入旋转位置确定单元使用的另一已知的模拟方法，在 M.1de 等人的文章 “Development of a training system for interventionalradiology”,Modelling in Medicine and Biology VIII, 313 - 322 (2009)中公开，同样在此通过引用将其并入。[0051]在实施例中，进入旋转位置确定单元7还能够适于在不执行模拟的情况下确定进入旋转位置。例如，在实施例中，如果内部路径是相对较直并且具有相对较大的直径，使得在从进入部位5到靶部位6对插入装置进行导航时不需要旋转插入装置10，则能够确定进入旋转位置等于靶旋转位置，或者，如果例如从数据库已经沿实际内部路径的导航需要插入装置10旋转某一已知角度，则能够基于所提供的靶旋转位置和某一已知角度来确定进入旋转位置，而不必执行模拟。
[0052]旋转定位辅助设备16适于辅助定位在进入部位5的插入装置10。旋转定位辅助设备16包括实际进入旋转位置确定单元17，以确定插入装置10在进入部位5的实际进入旋转位置。在该实施例中，实际进入旋转位置确定单元17适于基于由透视设备34生成的透视图像来确定插入装置10在进入部位5的实际进入旋转位置。透视设备34包括辐射源22 (特别是X-射线源)以及用于探测由辐射源22发出的已经穿越人2的辐射35的探测单元23。透视设备34还包括探测单元23和用于控制辐射源22透视控制单元24，并且用于向例如旋转定位辅助设备16提供透视图像。例如，透视设备34是C形臂设备。
[0053]选择插入装置10上的界标，使其在透视图像中是能探测到的。特别地，界标能够是在透视图像中能探测到的窗口 39，或者是插入装置10上或递送单元上的另一标记。因此，能够通过探测透视图像中的界标来确定实际进入旋转位置。
[0054]旋转位置确定设备15还包括进入路径提供单元48，以在进入部位处提供从人2的外部至内部路径8的端点的进入路径，其中，进入旋转位置确定单元7能够适于确定进入旋转位置，从而使得基于进入路径的表示、内部路径的表示和期望靶旋转位置，对插入装置10沿进入路径和内部路径8从进入部位5到靶部位6的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于靶旋转位置。在图4中示意性且范例性地更详细示出进入部位5处可能的布置。
[0055]图4示意性且范例性地示出了导引器鞘41，已经经过组织43引入股动脉40，以便提供插入装置10通向股动脉40的通道。导引器鞘41在透视图像中是可见的，从而使得进入路径提供单元48能够探测导引器鞘41并从探测到的导引器鞘41确定进入路径42，以提供进入路径42。例如，导引器鞘41能够包括标记，所述标记在透视图像中是可见的，以便基于透视图像来确定进入路径。
[0056]进入旋转位置确定单元7能够适于首先确定内部路径8的端点49处的中间进入旋转位置，从而使得基于内部路径8的表示和所提供的期望靶旋转位置，对插入装置10沿内部路径8从端点49到靶部位6的导航导致插入装置10在靶部位6的旋转位置等于期望靶旋转位置。相对于与股动脉40的中心线50的切线垂直的平面中的参考旋转位置45，在内部路径8的端点49处示意性且范例性地指示产生的中间旋转位置44。
[0057]进入旋转位置确定单元7还能够适于基于中间进入旋转位置44和所提供的进入路径42的表示来确定外侧51处的进入旋转位置。能够在基本垂直于插管器在进入部位5的中心线的平面内确定产生的最终进入旋转位置46，并且能够相对于与相应的内部参考旋转位置45具有已知关系的外部参考旋转位置47来计算产生的最终进入旋转位置46。特别地，优选地在垂直于导引器鞘在外侧51的中心线的切向量的法向平面内定义最终进入旋转位置46。如果需要，则最终进入旋转位置能够被投影到除含有切向量的平面以外不垂直于切向量的任何其他平面上。例如，最终进入旋转位置能够被投影到由图5中所示的环形元件定义的平面上。
[0058]在实施例中，如果在内部路径8的端点49和外部51的平面同样都相对于导引器鞘41的中心线的切线(例如，垂直于切线)进行定向，则在将插入装置从外部位置51移动至内部位置49的同时，能够提供这些平面中的参考旋转位置，从而使得所述参考旋转位置描述将如何修改插入装置的旋转位置。因此，如果在该实施例中已经确定中间进入旋转位置，其围绕具有相对于导引器鞘41的中心线的切线的某一取向的平面内的内部路径8的端点49处的参考旋转位置的角度a，则能够通过向具有与外部位置51的切线相同的某一取向的平面中的参考旋转位置增加相同的角度a来确定外部位置51处的期望进入旋转位置。能够通过将期望旋转位置投影到具有其他方向的其他平面上在具有另一取向的另一平面中提供外部位置51处的期望进入旋转位置，其中，针对具有相对于外部位置51处的切线的某一方向的平面已经确定期望旋转位置。此外，首先能够在具有不同于相对于内部路径8的端点49处的切线的某一取向的取向的平面中提供内部路径8的端点49处的中间进入旋转位置，其中，中间进入旋转位置能够被投影到具有相对于导引器鞘41的中心线的切线的某一取向的平面上。一般地，能够在不同取向的平面中提供内部路径8的端点49处的中间进入旋转位置和外部51处的期望进入旋转位置。
[0059]旋转定位辅助设备16还包括偏差计算18，以计算由进入旋转位置确定单元7和指示单元19确定的实际进入旋转位置与期望进入旋转位置之间的偏差，所述指示单元19用于指示由进入旋转位置确定单元7确定的进入部位5处的期望进入旋转位置。特别地，指示单元19是示出进入旋转位置的显示器。在该实施例中，指示单元19适于通过指示由偏差计算单元18计算出的偏差来指示期望进入旋转位置。指示单元19能够示出建议用户将插入装置旋转由计算出的偏差所定义的某一旋转方向上的某一旋转角度的文本。额外或备选地，指示单元19能够示出表示计算出的偏差的图形工具，如箭头或具有插入装置10相对于实际进入旋转位置的正确取向的动画。偏差还能够被示为透视图像上方的图形覆盖，例如，其类似由飞利浦公司的三维图像针引导系统XperGuide提供的覆盖图像的原理。
[0060]旋转定位设备20适于对进入部位5处的插入装置10进行定位。出于清晰原因，旋转定位设备20在图4中未示出，即，以便清楚地示出进入路径的端点处的旋转位置之间的关系。然而，在图5中范例性且示意性地更详细示出旋转定位设备20的实施例。
[0061]旋转定位设备20包括两个环形元件52、53，其相对于彼此可移动。第一环形元件52能够通过如带子、胶黏剂等固定系统固定在人2上。此外，第一环形元件52相对于导引器鞘41固定。第二环形元件53围绕递送单元54，或者，如果未使用递送单元，则围绕插入装置，其中，递送单元54能够暂时固定在第二环形元件53上，以便通过相对于第一环形元件52移动第二环形元件53来相对于导引器鞘41旋转递送单元54。旋转定位设备20能够适于允许用户相对于第一环形元件52手动地旋转第二环形元件53和/或旋转定位设备20能够适于通过使用包括在第一和第二环形元件52、53中的至少一个中的一个或若干个电动机来相对于第一环形元件52旋转第二环形元件53。插入递送单元54，或者如果在未使用递送单元54的情况下插入插入装置，则插入装置10能够通过使用能够径向移动的固定元件(如螺钉)而暂时固定在第二环形元件53上，以便将递送单元54保持在相对于第二环形元件53的固定位置上。备选或额外地，至少围绕环形元件53的开口，第二环形元件53能够由弹性材料(例如乳胶)制成，以便将递送单元54暂时保持在相对于第二环形元件53的固定位置上。指示单元19能够指示正确的期望进入旋转位置，从而使得用户能够通过相对于第一环形元件52旋转第二环形元件53来将递送单元54旋转至正确的期望进入旋转位置。备选或额外地，还能够在旋转定位设备20上提供用于指示正确的期望进入旋转位置的标志(indications)。例如，能够分别在第一和第二环形元件52、53上提供标志52和56,其中，这些标志55、56中的至少一个能够相对于各自的第一或第二环形元件52、53可移动，以便允许旋转定位设备20指示正确的期望进入旋转位置。例如，能够由分布在各自的环形元件的圆周上的发光 二级管提供这些标志55、56中的一个。
[0062]递送单元54能够包括标志57，其中，用户能够对准标志57和56，以便将上部环形元件53内的递送单元54布置在相对于上部环形元件53的已知的旋转位置中。因此，在实施例中，旋转位置确定设备能够适于通过例如示出导引器鞘41和环形元件52、53的透视图像并通过将透视图像与已经用于确定内部路径的手术前采集的图像进行配准，确定除递送单元54之外的不同元件相对于参考系统的位置和取向。之后，能够通过将递送单元54布置在环形元件53内来确定递送单元54相对于参考系统的旋转位置，从而对准标志57和56。然而，在另一实施例中，透视图像还能够示出递送单元54，从而能够相对于参考系统确定递送单元54的旋转位置，而无需对准标志56和57。
[0063]旋转定位设备20能够连接至旋转定位辅助设备16，以便允许旋转定位设备20基于计算出的偏差将插入装置10旋转至正确的旋转位置。在另一实施例中，旋转定位设备能够具有用于旋转插入装置(特别是用于旋转包括插入装置的递送单元)的另一构造，其用于将插入装置定位在进入部位处的正确的进入旋转位置中。
[0064]在已经将插入装置10旋转至正确的进入旋转位置之后，例如通过使用递送系统，将插入装置10导航至靶部位6。由于插入装置已经布置在正确的进入旋转位置，因此，插入装置10在靶部位6处也进行正确的取向。特别地，在靶部位6处，支架10的窗口 38与从主血管32到分支血管33的开口 31对准。
[0065]图6示出了范例性地图示用于确定插入装置的旋转位置的旋转位置确定方法的实施例的流程图，以便将插入装置在进入部位处插入对象并沿对象内的内部路径导航至对象内的靶部位。
[0066]在步骤101中，由内部路径提供单元3提供对象内的内部路径的表示。例如，能够通过提供表示对象的血管网络的三维血管几何模型并通过确定从进入部位到靶部位经过三维血管几何模型的路径来提供内部路径。在步骤102中，由靶旋转位置提供单元4来提供插入装置在靶部位处的期望靶旋转位置。特别地，靶旋转位置提供单元4确定靶旋转位置，从而使得插入装置配合靶部位的血管结构。在步骤103中，由进入旋转位置确定单元7确定进入旋转位置，从而 使得模拟对插入装置沿内部路径的表示从进入部位到靶部位的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于靶旋转位置。
[0067]在步骤104中，由指示单元19指示进入部位处的确定的进入旋转位置。特别地，实际进入旋转位置确定单元17能够确定插入装置在进入部位的实际进入旋转位置，偏差计算单元18能够计算实际旋转位置与确定的期望进入旋转位置之间的偏差，其中，指示单元19能够通过指示所述偏差来指示进入旋转位置。在步骤104中，备选或额外地，能够通过使用旋转定位设备20将插入装置定位在进入部位处正确的进入旋转位置中。
[0068]在步骤103中，通过考虑如上文所述的内部路径的表示以及进入路径的表示能够在人2的外部的进入部位处确定进入旋转位置。此外，在步骤103中，取代使用模拟，能够以另一种方式确定进入旋转位置，例如，根据从各自的表示所确定的内部路径和可选地确定的进入路径的特性，通过使用提供在对插入装置沿内部路径并可选地沿进入路径导航时获得的旋转位置的变化的数据库来确定进入旋转位置。
[0069]上文所述的装置是可以适于用于处置腹主动脉瘤(AAA)和胸腹主动脉瘤(TAAA)的方法，其中，可以植入有孔(双)支腿支架或多分支支架。这种支架关于患者特异性的动脉解剖的正确定位极为重要。在有孔支架的情况下，支架的孔径必须正确地对准相应的动脉侧分支，并且重要侧分支不应被覆盖。在分支支架的情况下，支架的分支必须正确地匹配动脉分支。
[0070]旋转位置确定设备、旋转定位辅助设备和/或旋转定位设备优选地适于用于执行涉及插入例如通过股动脉的导丝的支架植入过程，其中，所述导丝用作单轨以将插入装置(特别是具有插入装置的支架递送单元)以及可选的任何其他所需的装置(诸如，血管成形术气球)从进入部位引导至靶部位。
[0071]用于部署这种支架的大部分可用的递送单元都具有有限的可能性或不可能在所述支架到达其部署位置之后进行旋转，这表明它们应当以(接近)正确的角度插入，以便部署时界标(例如在有孔支架的情况下的孔径，或在分支支架的情况下的分支)将对准适当的血管。如果这不能在第一次尝试中实现，应当有必要取回、旋转并重新插入递送单元，直到获得期望的对准。
[0072]由于上文所述的旋转位置确定设备和方法确定插入装置的正确的进入旋转位置，因此，能够减少由于错误的对准导致的重新插入的需要。由于如果插入装置被布置在进入部位处的正确的旋转位置，则插入装置也在靶部位处的正确的旋转位置中，因此理想上，根本不需要重新插入。为了确定靶部位处的正确的旋转位置，旋转位置确定设备和方法能够适于在模拟经过人的血管网络的分段模型的轨迹期间跟踪插入装置(特别是包括插入装置的递送单元)的角度取向。旋转位置确定设备和方法能够适于独立于对递送系统的选择进行使用。
[0073]旋转位置确定设备和方法能够适于在手术前或仅在介入之前确定进入旋转位置。
[0074]旋转位置确定设备和方法能够适于用于介入X-射线。旋转位置确定方法能够在软件中实现，其中，软件能够在例如飞利浦公司的XtraVision平台中实现，或者作为针对支架(移植)规划的单独应用。旋转位置确定设备15、旋转定位辅助设备16和旋转定位设备20能够分别被认为是独立的装置，它们能够是用于介入X-射线系统的配件。
[0075]旋转位置确定设备、旋转定位辅助设备和旋转定位设备能够被认为是单独的装置，或者它们能够被认为是由单个装置所包括的。例如，旋转位置确定设备能够包括旋转定位辅助设备和/或旋转定位设备。
[0076]上文提到的导引器鞘优选为刚性的，即，保持其形态，并在将在进入部位处引入人(别是将引入股动脉)的部分中具有优选专门标记。以可能配准导引器鞘相对于手术前获得的用于确定内部路径的表示的三维图像的角度定位来定位专门标记。可以在导引器鞘的外部指示最终确定的期望进入旋转位置，即，导引器鞘的外部可以包括指示单元。
[0077]在另一实施例中，在已经引入导引器鞘后，手术前获得的三维图像能够与透视图像配准，其中，导引器鞘的标记能够用于配准导引器鞘相对于手术前获得的三维图像的角度定位。配准结果产生从进入部位处的人的外部到靶部位包括进入路径和内部路径的的整个路径，从而允许确定(特别是相对于插管器外部平面的)在进入部位处的人的外部的正确的进入旋转位置。
[0078]在又一实施例中，能够使用专门标记的导管，其能够适于被插入股动脉，以便获得对准，即，以便将进入部位处的插入装置布置在正确的旋转进入位置中。例如，期望进入旋转位置能够被标记在导引器鞘上，通过所述导引器鞘，可以将导管插入人，或者在未使用导引器鞘的情况下期望进入旋转位置能够被标记在人的腿上，或者期望进入旋转位置能够被标记在能够附接至现有的导引器鞘的外部设备中。
[0079]在又一实施例中，在已经引入导引器鞘后，能够通过使用例如旋转X-射线来生成进入部位的三维图像。三维图像能够对准并配准到用于确定内部路径的表示的血管的图像。在已经执行所述配准后，定义包括内部路径和进入路径的整个路径，从而使得例如通过模拟插入装置(或保持插入装置的递送单元)从导引器进入(即，从进入部位处的人的外部)到靶部位的轨迹，能够确定在进入部位处的人的外部的进入旋转位置，特别是相对于在人的外部的导引器平面的进入旋转位置。特别地，首先能够在进入部位处的内部路径的端点确定中间进入旋转位置，并且之后，能够基于进入路径的表示和中间进入旋转位置来确定在进入部位处的人的外部的最终进入旋转位置。备选地，取代导引器部位的三维图像，能够采集两幅正交图像，并将其用于对准和配准过程。
[0080]尽管在上文所述的实施例中，用于指示进入部位处的进入旋转位置的指示单元19是旋转定位辅助设备16的一部分，但是在其他实施例中，指示单元还能够是单独的单元，或者能够是另一单元或设备的一部分。例如，如果由递送单元保持插入装置，旋转定位设备20 (特别是导引器)能够包括用于通过例如旋转箭头、光等指示插入装置或递送单元在进入部位处的正确的进入取向的显示器。如上文已经提及的，指示单元还能够是单独的单元，其能够附接至现有的导引器鞘，其中，指示单元能够包括用于通过例如旋转箭头、光等指示插入装置和/或递送单元的正确的进入旋转位置的显示器。
[0081]通过研究附图、公开以及所附的权利要求书，本领域技术人员在实践本发明中能够理解并且实现对所公开的实施例的其他变型。
[0082]在权利要求书中，“包括” 一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
[0083]单个单元或装置可以实现权利要求中记载的若干项的功能。有些手段记载在相互不同的从属权利要求中，这一事实并不表示不能用这些手段的组合来获益。
[0084]由一个或多个单元或装置执行的确定(如内部路径的确定、靶旋转位置的确定、进入旋转位置的确定等)能够由任何其他数量的单元或装置来执行。根据旋转位置确定方法的旋转位置确定设备的确定和/或控制和/或根据旋转定位辅助方法的旋转定位辅助设备的控制和/或根据旋转位置确定方法的旋转定位设备的控制能够作为通过计算机程序的程序代码和/或专用硬件来实现。
[0085]计算机程序可以存储/分布在与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的一部分的合适的介质上，诸如，光存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线的电信系统。
[0086]权利要求书中的任何附图标记都不应被理解为限制范围。
[0087]本发明涉及一种用于确定进入旋转位置的旋转位置确定设备，其定义插入装置(如，支架)在进入部位处的旋转位置，从而使得基于内部路径的表示和期望靶旋转位置，对插入装置沿内部路径从进入部位到靶部位的导航导致插入装置在靶部位处的旋转位置等于期望靶旋转位置。如果将插 入装置布置在进入部位处确定的进入旋转位置中并且之后导航至靶部位，则因此无需在靶部位处旋转插入装置，即，无需使用在技术上复杂的介入装置，以在靶部位处旋转插入装置。
【权利要求】
1.一种用于确定插入装置(10)的旋转位置的旋转位置确定设备，所述插入装置(10)用于被插入对象(2)并沿所述对象(2)内的内部路径(8)从进入部位(5)被导航到所述对象(2)内的靶部位，所述旋转位置确定设备(15)包括: -内部路径提供单元(3)，其用于提供所述对象(2)内的所述内部路径(8)的表示， -靶旋转位置提供单元(4)，其用于提供所述插入装置(10 )在所述靶部位(6 )处的期望靶旋转位置， -进入旋转位置确定单元(7)，其用于确定进入旋转位置，所述进入旋转位置定义所述插入装置(10)在所述进入部位(5)处的旋转位置，从而使得基于所述内部路径的所述表示和所述期望靶旋转位置，对所述插入装置(10)沿所述内部路径(8)从所述进入部位(5)到所述靶部位(6 )的导航导致所述插入装置(10 )在所述靶部位(6 )处的旋转位置等于所述期望靶旋转位置。
2.根据权利要求1所述的旋转位置确定设备，其中，所述进入旋转位置确定单元(7)适于基于所述内部路径(8)的所述表示和所述期望靶旋转位置来模拟对所述插入装置(10)从所述进入部位(5)到所述靶部位(6)的所述导航，以确定所述进入旋转位置。
3.根据权利要求1所述的旋转位置确定设备，其中，通过使用递送系统(14)，沿所述内部路径(8)对所述插入装置(10)进行导航，其中，所述进入旋转位置确定单元(4)适于确定所述进入旋转位置，从而使得基于所述内部路径(8)的所述表示、所述期望靶旋转位置和所述递送系统(14)，通过使用所述递送系统(14)对所述插入装置(10)沿所述内部路径(8)的所述表示从所述进入部位(5 )到所述靶部位(6 )的所述导航导致所述插入装置(10 )在所述靶部位(6)处的旋转位置等于所述期望靶旋转位置。
4.根据权利要求1所述的旋转位置确定设备，其中，所述旋转位置确定设备(15)还包括三维血管几何模型提供单元(9)，其用于提供表示所述对象(2)的血管网络的三维血管几何模型，并且其中，所述内部路径提供单元(3)适于通过确定从所述进入部位(5)到所述靶部位(6 )经过所述三维血管几何模型的路径来确定所述内部路径(8 )。
5.根据权利要求1所述的旋转位置确定设备，其中，所述旋转位置确定设备(15)还包括表示至少所述靶部位(6)处的血管结构的三维血管几何模型提供单元(9)，其中，所述插入装置(10)是适于配合在至少一个旋转位置中的所述靶部位(6)处的所述血管结构的血管内装置，其中，所述靶旋转位置提供单元(4)适于确定所述期望靶旋转位置，从而使得所述血管内装置(10 )配合所述靶部位(6 )处的所述血管结构。
6.根据权利要求5所述的旋转位置确定设备，其中，所述旋转位置确定设备(15)还包括内部路径元件选择单元(13)，其用于基于从所述内部路径的所述表示确定的所述内部路径的特性来选择用于沿所述内部路径传递的内部路径元件。
7.根据权利要求6所述的旋转位置确定设备，其中，所述内部路径元件选择单元(13)适于选择用于将所述插入装置(10)递送至所述靶部位(6)的递送系统(14)作为所述内部路径元件。
8.根据权利要求1所述的旋转位置确定设备，其中，所述旋转位置确定设备还包括进入路径提供单元(48)，其用于将进入路径的表示从所述对象的外部提供至所述进入部位处的所述内部路径的端点，其中，所述进入旋转位置确定单元(7)适于确定所述进入旋转位置，从而使得基于所述进入路径的所述表示、所述内部路径的所述表示和所述期望靶旋转位置，对所述插入装置沿所述进入路径和所述内部路径从所述进入部位到所述靶部位的所述导航导致所述插入装置在所述靶部位处的旋转位置等于所述期望靶旋转位置。
9.一种用于辅助定位插入装置的旋转定位辅助设备，所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿内部对象内的内部路径被导航至所述对象内的靶部位，其中，所述旋转定位辅助设备包括指示单元(19)，其用于指示由根据权利要求1所述的旋转位置确定设备确定的所述进入部位处的期望进入旋转位置。
10.根据权利要求9所述的旋转定位辅助设备，其中，所述旋转定位辅助设备还包括: -实际进入旋转位置确定单元(17)，其用于确定所述插入装置(10)在所述进入部位(5)处的实际进入旋转位置，以及 -偏差计算单元(18)，其用于计算所述实际进入旋转位置与所述期望进入旋转位置之间的偏差， 其中，所述指示单元(19 )适于通过指示所述偏差来指示所述期望进入旋转位置。
11.一种用于定位插入装置(10)的旋转定位设备，所述插入装置(10)用于在进入部位被插入对象(2 )并沿内部对象内的内部路径被导航至所述对象内的靶部位，其中，所述旋转定位设备(20 )包括定位单元(27、28、29 )，其用于将所述进入部位(5 )处的所述插入装置(10)定位在由根据权利要求1所述的旋转位置确定设备确定的进入旋转位置中。
12.一种用于确定插入装置(10)的旋转位置的旋转位置确定方法，所述插入装置用于在所述进入部位(5)被插入所述对象(2)并沿所述对象(2)内的内部路径(8)被导航至所述对象(2)内的靶部位，所述旋转位置确定方法包括: -由内部路径提供单元提供所述对象内的所述内部路径的表示， -由靶旋转位置提供单元提供所述插入装置在所述靶部位处的期望靶旋转位置， -由进入旋转位置确定单元确定进入旋转位置，所述进入旋转位置定义所述插入装置(10)在所述进入部位(5)处的旋转位置，从而使得基于所述进入路径的所述表示和所述期望靶旋转位置，对所述插入装置(10)沿所述内部路径(8)从所述进入部位(5)到所述靶部位(6)的所述导航导致所述插入装置(10)在所述靶部位(6)的旋转位置等于所述期望靶旋转位置。
13.一种用于辅助定位插入装置的旋转定位辅助方法，所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿所述对象内的内部路径被导航至所述对象内的靶部位，其中，所述旋转定位辅助方法包括由指示单元(19)指示所述进入部位处的期望进入旋转位置，所述期望进入旋转位置由根据权利要求12所述的旋转位置确定方法来确定。
14.一种用于定位插入装置的旋转定位方法，所述插入装置用于在进入部位被插入对象并沿所述对象内的内部路径被导航至所述对象内的靶部位，其中，所述旋转定位方法包括由根据权利要求11所述的旋转定位设备将所述进入部位处的所述插入装置定位在进入旋转位置中，所述进入旋转位置通过根据权利要求12所述的旋转位置确定方法来确定。
15.一种用于确定插入装置(10)的旋转位置的计算机程序，所述插入装置(10)用于在进入部位(5 )被插入对象(2 )并沿所述对象(2 )内的内部路径(8 )被导航至所述对象(2 )内的靶部位，所述计算机程序包括程序代码模块，以当所述计算机程序在控制所述旋转位置确定设备的计算机上运行时，使根据权利要求1所述的旋转位置确定设备执行根据权利要求12所述的旋转位置确定方法的各步骤。
【文档编号】A61B19/00GK103596517SQ201280028033
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2011年6月7日
【发明者】M·阿尔维斯德因达, W·P·M·范德林登, M·E·巴利, A·G·拉达埃利 申请人:皇家飞利浦有限公司