用于識別供應區(qū)的方法、用于對供應區(qū)進行圖形表示的方法、及其成像設備的制造方法
【專利說明】用于識別供應區(qū)的方法、用于對供應區(qū)進行圖形表示的方法、
及其成像設備
【背景技術】
[0001]解剖區(qū)域，尤其是肌肉組織和內部器官必須被供應有血液以便使得它們能夠執(zhí)行它們的功能。這樣的解剖區(qū)域的被供應有血液的區(qū)域還能夠被稱為供應區(qū)。供應區(qū)通?；谙蚬獏^(qū)供應血液的特定血管來識別。識別解剖區(qū)域內的供應區(qū)對于診斷和治療規(guī)劃而言非常重要。這在心肌層的供應區(qū)要被識別時尤其適用。盡管有可能借助于灌注測量來識別心肌層的受損區(qū)，然而由冠狀動脈樹的高解剖變化性致使正確的患者特異性識別更加困難。另外，冠狀動脈的病理變化對供應區(qū)的分布的血液動力學影響僅僅能夠困難地被估計出。
[0002]在Cerqueira等人發(fā)表在Circulat1n((2002)，105(2)，第539到542頁)上的文章“Standardized myocardial segmentat1n and nomenclature for tomographicimaging of the heart.A statement for healthcare profess1nals from theCardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Card1logy of theAmerican Heart Associat1n”中提出了一種均勾協(xié)調系統(tǒng)和對心肌層的均勾細分。另外，根據(jù)Cerqueira等人的文章，冠狀動脈樹的子樹也被分配給定義的段。對心肌層的供應區(qū)的所述分割由美國心臟協(xié)會(AHA)良好建立并且尤其被用作標準。所述分割還被稱為17段模型。借助于17段模型以及還有其它已知模型對供應區(qū)的傳統(tǒng)識別的缺點在于冠狀動脈樹的廣泛變化性沒有被考慮在內。

【發(fā)明內容】

[0003]針對該背景，本發(fā)明的目的是要詳細說明對供應區(qū)的改進的識另IJ。
[0004]該目的通過根據(jù)權利要求1和權利要求19所述的方法、通過根據(jù)權利要求27和權利要求28所述的計算機程序、通過根據(jù)權利要求29和權利要求30所述的機器可讀介質、并且通過根據(jù)權利要求31和權利要求32所述的成像設備來實現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明基于這樣的構思:基于包含血管的解剖區(qū)域的患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)來調整所述解剖區(qū)域的生理模型。由于所述生理模型包括至少一個幾何參數(shù)以及功能參數(shù)，所以尤其能夠調整所述至少一個幾何參數(shù)和/或所述功能參數(shù)?，F(xiàn)在基于經調整的生理模型來模擬所述解剖區(qū)域的3D灌注使得基于所述模擬來識別所述解剖區(qū)域的供應區(qū)。
[0006]本發(fā)明由此使得能夠在患者特異性的基礎上識別供應區(qū)。因此，根據(jù)本發(fā)明的供應區(qū)能夠還被稱為患者特異性供應區(qū)。這是因為對所述生理模型的調整是基于患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)來執(zhí)行的。具體地，所述生理模型的參數(shù)(諸如所述至少一個幾何參數(shù)或所述功能參數(shù))能夠被調整為從所述患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)導出的參數(shù)。幾何參數(shù)能夠借助于諸如斷層攝影的現(xiàn)代成像技術以非常高的精度從患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)導出。如果所述患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)的至少一個部分已經借助于功能成像來采集，則功能參數(shù)也能夠從所述患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)導出。
[0007]另外，基于經調整的生理模型來執(zhí)行對3D灌注的模擬。這樣的模擬的結果呈現(xiàn)比傳統(tǒng)灌注測量高得多的空間和時間分辨率。因此，所述供應區(qū)能夠使用所提出的方法非常精確地來確定。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述血管相對于所述解剖區(qū)域的3D范圍作為第一幾何參數(shù)基于所述患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)來調整。具體地，在這種情形下能夠調整血管的分叉點和/或局部彎曲。借助于所述方面，另外有可能調整血管到解剖區(qū)域的組織中的至少一個出口點。血管的范圍影響血液在血管中的流動的特性并且由此影響對3D灌注的模擬。血液的流動的討論中的特性(例如為流動速度)，尤其是其局部變化性，或者尤其是在分叉的區(qū)域中的湍流(turbulence)。另外，壓力或討論中的壓力(尤其是在狹窄(stenosis)的區(qū)域中)的變化是流動的特性。
[0009]血管的3D范圍能夠基于圖像處理的傳統(tǒng)方法來調整?；颊咛禺愋?D圖像數(shù)據(jù)中的血管能夠因此首先被分割并且之后血管的中心線能夠基于經分割的血管來確定。血管的范圍、分叉點和局部彎曲能夠基于血管的中心線來調整。另外，血管的幾何模型和/或解剖區(qū)域的幾何模型能夠從患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)導出。幾何參數(shù)之后能夠基于這樣的幾何模型來導出并調整。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述血管中的一個血管的至少一個直徑作為第二幾何參數(shù)基于所述患者特異性3D圖像數(shù)據(jù)來調整。對直徑的調整是特別重要的，因為其極大地影響血管中的血液流動的特性并且因此極大地影響對3D灌注的模擬。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述生理模型包括解剖區(qū)域的3D結構。所述3D結構能夠尤其包括解剖區(qū)域的一個或多個表面。解剖區(qū)域的3D結構的知識意味著解剖區(qū)域中的3D灌注能夠特別精確地被模擬。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的方面，討論中的所述解剖區(qū)域是所述患者的心臟的至少一部分，在這種情況下，所述心臟的3D表面結構作為第三幾何參數(shù)來調整。表面結構能夠另外包括心臟的內襯的表面結構(還被稱為心內膜)和/或心囊的表面結構(還被稱為心外膜)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的方面，至少一個功能參數(shù)被調整為從所述解剖區(qū)域的灌注測量獲得的灌注參數(shù)。例如，討論中的灌注參數(shù)是血液流動的速度、血液流動的傳輸速率，是血液容量或是平均通過時間。具體地，灌注參數(shù)能夠在每種情況下被局部地實現(xiàn)在于它們僅僅與血管的特定區(qū)域相關。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述供應區(qū)被識別為3D供應區(qū)。所述供應區(qū)之后在每種情況下構成解剖區(qū)域的龐大比例。這種情況是尤其相關的，因為其允許非常精確的診斷或治療規(guī)劃。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述供應區(qū)是獨立于所述解剖區(qū)域的預定段而被識別的。具體地，所述供應區(qū)能夠獨立于17段模型的段而被識別。所述供應區(qū)能夠由此以特別靈活和獨立的方式來確定。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的方面，討論中的所述解剖區(qū)域是患者的心臟，并且所述血管包括至少RIVA、RCA和RCX，在這種情況下，所述供應區(qū)取決于由RIVA、RCA和RCX對所述心臟的模擬的3D灌注而被識別，其中，RIVA、RCA和RCX分別代表前室間支、右冠狀動脈和旋支。用于RIVA的另一常見縮寫是首字母縮寫LAD(左前降支)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述3D灌注基于格子玻爾茲曼方法來模擬。所述格子玻爾茲曼方法采用統(tǒng)計物理學的方法，其中，大大簡化的粒子微觀動力學被采用。在本申請的意義上的粒子能夠尤其是無質量的。該模擬因此在個體粒子的水平上進行。由于良好并行處理能力，所述格子玻爾茲曼方法適合于尤其是在具有現(xiàn)代多核結構的計算機上或在多個計算機上借助于分布式計算來計算復雜幾何結構中的流動。然而，還有可能使用其它數(shù)值流動模擬方法來模擬3D灌注。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的方面，流動場是基于所述模擬來計算的，其中，所述流動場包括血液在所述血管中的以及還有到所述解剖區(qū)域的組織中的移動。供應區(qū)由此能夠特別精確地被確定。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的方面，粒子移動通過流動場的路徑被計算。所述路徑能夠被評估以便分析流動場并且由此分析向解剖區(qū)域對血液的供應。具體地，所述供應區(qū)能夠基于所述路徑來識別。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述粒子被產生在所述血管中的一個血管中，在這種情況下所述粒子被分配給特定血管，從所述特定血管它們滲透到所述解剖區(qū)域的所述組織中。根據(jù)替代的方面，所述粒子能夠被產生在所述解剖區(qū)域的所述組織內的網(wǎng)格上，并且在這種情況下，所述粒子被分配到特定血管，在所述特定血管處所述粒子通過反向融合的方式來到達。根據(jù)這兩個方面，所述供應區(qū)能夠基于對粒子的分配來識別。這意味著在大量粒子的情況下可用的大容量統(tǒng)計信息被用于提供對所述供應區(qū)的精確識別。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的方面，對所述血管中的至少一個部分進行圖形表示，其中，基于所述模擬的至少一個分布是以顏色編碼的樣式來顯示的。所述模擬的結果由此以高信息密度而被輸出。另外，有可能基于所述圖形表示來進行對模擬的結果的特別快速的檢查。另外，所述圖形表示促進診斷和治療規(guī)劃。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述分布包括所述血管在整個3D灌注中的比例，所述比例意味著所顯示的血管的顏色在每種情況下被分配給討論中的所述血管在整個3D灌注中的相對比例。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述分布包括在每種情況下對所述粒子到所述供應區(qū)中的一個供應區(qū)的分配，其中，所顯示的粒子的顏色在每種情況下被分配給所述供應區(qū)中的一個供應區(qū)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的方面，所述分布包括所述粒子的速度分布，其中，所顯示的粒子或所述粒子的所顯示的路徑的顏色在每種情況下被分配給速度。
[0025]另外，本發(fā)明涉及一種用于對供應區(qū)進行圖形表示的方法，其中，基于含有血管的解剖區(qū)域的生理模型來進行對解剖區(qū)域的3D灌注的模擬，在這種情況下，所述生理模型包括至少一個幾何參數(shù)以及功能參數(shù)。另外，采用所述方法，所述解剖區(qū)域的所述供應區(qū)是基于所述模擬來識別的。最后，對所述血管中的至少一個部分進行圖形表示，在這種情況下，由所述模擬計算的至少一個分布是以