專利名稱：用于確定和顯示心肌的供血的裝置和計算機斷層造影儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種借助于非動態(tài)的計算機斷層造影的血管造影來確定和顯示心肌供血的裝置。
背景技術：
目前，多層計算機斷層造影(MSCT =Multi-Slice CT)常被用于檢查心臟疾病。通常，在此通過冠狀血管CT血管造影(CCTA)進行單次的CT掃描，以獲得關于冠狀血管的解剖學的和可能的病理學的圖像信息。一旦在圖像中發(fā)現(xiàn)有冠狀血管狹窄就必須檢查這種損害對心肌造成的后果。為此，可以采用不同的方法來檢測心肌的供血。例子有核成像，核磁共振成像，或者借助于計算機斷層造影的動態(tài)的灌注測量。在K. A. Miles et al., "Perfusion CT :a worthwhile enhancement ？，，，Br. J. Radiol. 2003, 76 (904), H 220 MM 第231頁描寫了借助于計算機斷層造影進行動態(tài)的灌注測量的例子。然而，所述這些技術會給患者和主治醫(yī)師帶來額外的負擔。主治醫(yī)師必須使用比單次CCTA掃描更加復雜的技木?；颊弑仨毘惺芨郊拥摹⒑臅r的檢查，并且在使用核成像或者CT技術的情況下遭受附加的電離輻射。在DE102007(^9886A1中描述了ー種用于分割心肌壁(Herzmuskelwand)的方法以及一種用于探測病理性病變的冠狀動脈的裝置。在所述方法和所述裝置中，為了更好地可視化心臟的泵血功能(Pumpfimktion)，將心肌分割并可視化心肌壁。在此，所分割的心肌壁被劃分為冠狀動脈可分屬于其的片段。于是，所述可視化可以給出心肌壁的供血情況的提示并識別所涉及的冠狀動脈，以便接下來對其進行更準確專注的檢查。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于，給出ー種在X射線斷層掃描血管造影術中用于確定及顯示心肌壁供血的裝置以及CT設備，該裝置和該CT設備有利于減輕患者及醫(yī)師的負擔。上述的任務通過按照發(fā)明的裝置和按照本發(fā)明的CT設備得以完成。所述裝置的有利構造可以從下列的說明以及實施例中獲悉。所建議的用于確定和顯示心肌供血的裝置具有至少ー個分割単元；第一模擬單元；第二模擬單元；以及可視化單元。所述分割単元被構造為可以從心臟的CCTA圖像中分割出冠狀血管和左心肌。所述第一模擬單元被構造為，基于所分割的冠狀血管模擬出流過該冠狀血管的血流，并且由此確定流入所分割的心肌的由不同的冠狀血管分支注入其中的不同區(qū)域的血流。因此，在此根據(jù)所分割的不同的冠狀血管分支將心肌劃分為不同的區(qū)域， 其中每個區(qū)域都由各自的冠狀血管分支供血。所述第二模擬單元被構造為，基于所確定的流入心肌的不同區(qū)域和所分割的心肌的不同區(qū)域的血流對不同的區(qū)域模擬出心肌的局部供血。該模擬可以考慮到患者承受的不同負擔，也就是說通過患者心臟的不同血流，以便識別患者心肌在不同負荷狀態(tài)下的供血。然后，基于在第二模擬單元中所使用的模型的心肌供血通過心肌優(yōu)選為示意的圖像被顯示出來。這當然可以通過不同的形式來完成，例如，通過給出各個不同區(qū)域的供血值的平均值，或者通過對不同區(qū)域的彩色標記，其中，不同的顏色表明不同的供血形態(tài)，例如，緑色表示供血良好，黃色表示供血輕微不足而紅色則表示供血差。由此，所建議的裝置使用現(xiàn)有的靜態(tài)的CCTA圖像來模擬通過冠狀血管的血流，并且基于該模擬出的血流借助于灌注模型估計或預測心肌的供血。如果在CCTA圖像中可以識別出冠狀血管狹窄，則在使用所建議的裝置時無需再進行其他成像檢查。因此，該裝置減輕了患者的負擔并且減少了主治醫(yī)師所費的精力。為此，不再需要附加的用于灌注檢查的動態(tài)CT掃描或其他檢查，也就避免了相應的輻射負擔。在所建議的裝置的一種構造中，所述第一模擬單元被這樣構造，使得其出所分割的冠狀血管和所分割的左心肌中建立冠狀血管和心肌的模型并在該模型上對血流進行模擬。在另ー種構造中，特別是在應用所謂的Lattice Boltzmann Methode (LMB)方法的條件下，模擬也可以直接基于被分割的體像素來完成。在Y. Zheng et al. , "Four-chamber heart modeling and automatic segmentation for 3-D cardiac しΓ volumes using marginal space learning and steerable features", IEEE Trans. Med. Imaging 2008, 27 (11)，第1668至第1681頁中給出了對心室自動分割的例子，在M. A. GUlsiin et al.， "Robust Vessel Tree Modelling，，，in Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention-MICCAI 2008，Vlume 5241/2008 第 602 頁至第 611 頁中給出了針對對冠狀樹(Koronarbaum)的自動分割的例子。在 N. Arslan et al. ,"CFD Modelling of Blood Flow Inside Human Left Coronary Artery Bifurcation with Aneurysms，，, 3rd European Medical and Biomedical Engineering Conference, Nov. pp. 20-25,2005, Prag 5 " : R. Begum et al. , "Lattice Boltzmann Method and its Applications to Fluid Flow Problems，，，European Journal of Scientific Research, Vol. 22, No. 2 (2008),第 216 頁至231頁中給出了模擬血流的例子。這些技術也可以應用于所建議的裝置的第一模擬單元中。優(yōu)選地，所述第一模擬單元被構造為使用靜態(tài)模型，以便基于在冠狀血管和左心肌內(nèi)的造影剤的聚積來從所述CT圖像中確定對于動脈的流入量以及靜脈的流出量的時間函數(shù)。然后，利用這些值對進入冠狀血管的血流進行模擬。優(yōu)選地，附加地引用在建立CCTA 圖像時依據(jù)其給相應患者注射造影剤的注射方案(Injektionsprotokoll)。該注射方案通常是為患者量身選擇的并且因此已經(jīng)包含了可用于確定所述時間函數(shù)的信息。優(yōu)選地，在第二模擬單元中所采用的灌注模型，在給定的邊界條件下首先模擬在心肌中的動態(tài)的造影劑聚積，即，邊界條件是所模擬出的流向不同區(qū)域的血流以及這些區(qū)域的由模擬出的數(shù)據(jù)可以看出的尺寸。在此，流入由相應的冠狀血管分支延伸到其中的不同區(qū)域的減小的血流，可通過不同的造影剤聚積被發(fā)現(xiàn)。該模擬結果可以與實際實施的動態(tài)CT血管造影結果相比擬。在接下來的步驟中可以依據(jù)該模擬結果應用已知的技術計算出所希望的灌注數(shù)據(jù)，例如，分別對不同的區(qū)域的按照ml/100ml (組織)/Min的血量或者按照ml/100ml (組織)的最大血量。它們可以例如通過所謂的極圖(Polar-Map) (17Segmente-Modell, 17段模型)顯示在屏幕上。所建議的裝置可以是計算機斷層造影儀的一部分或者可與計算機斷層造影儀相連。該裝置可以例如以計算機系統(tǒng)的軟件模塊的形式和/或計算機斷層造影儀的控制和/ 或分析系統(tǒng)的形式來實現(xiàn)。


下面，結合附圖根據(jù)一個實施例對所建議的裝置再次進行簡要說明。在此，圖1示意性地示出了所建議的裝置，以及圖2示意性地示出了在所述裝置中的単一運行過程的流程。
具體實施例方式為此，圖1強烈示意性地示出了所建議的裝置的例子，該裝置至少由分割単元1、 用于模擬血流的第一模擬單元2、用于確定心肌供血的第二模擬單元3以及用于顯示供血的可視化單元4組成。該裝置與計算機斷層造影儀5相連，通過后者傳遞患者心臟的CCTA 的圖像數(shù)據(jù)6。該圖像數(shù)據(jù)6在分割単元1中被處理，以便分割冠狀血管和左心肌。該過程在圖2中示例性地示出。在第一模擬單元2中基于所分割的圖像數(shù)據(jù)模擬通過冠狀血管的血流，以便從中確定流入由各個冠狀血管分支供血的不同心肌區(qū)域的血流。然后，在第二模擬單元3中借助于這些局部血流確定被分割的心肌的不同區(qū)域的供血。該結果通過可視化単元4在顯示器上被顯示。
權利要求
1.一種用于根據(jù)非動態(tài)計算機斷層造影的血管造影來確定和顯示心肌供血的裝置，具有-分割単元(1)，其從心臟的CT圖像中分割出冠狀血管和左心肌， -第一模擬單元( ，其基于所分割的冠狀血管模擬出流過該冠狀血管的血流，并且從中確定流入心肌的由不同的冠狀血管分支注入其中的不同區(qū)域的血流，-第二模擬單元(3)，利用其基于所確定的流入心肌和所分割的左心肌的不同區(qū)域的血流，對于所述不同的區(qū)域模擬出所述心肌的局部供血，和-可視化單元G)，通過其顯示所述心肌的圖像，從該圖像中能夠識別出該心肌的不同區(qū)域的供血。
2.按照權利要求1的裝置，其特征在干，所述第一模擬單元(2)基于所分割的冠狀血管和所述左心肌計算出所述冠狀血管和心肌的模型，并且利用該模型進行對血流的模擬。
3.按照權利要求1的裝置，其特征在干，所述第一模擬單元(2)基于所分割的冠狀血管在應用Lattice-Boltzmarm方法的條件下模擬出流過所述冠狀血管的血流。
4.按照權利要求1至3的裝置，其特征在干，所述第一模擬單元(2)使用靜態(tài)的模型， 以便基于在冠狀血管和左心肌內(nèi)的造影剤的聚積來從所述CT圖像中確定對于動脈的流入量以及靜脈的流出量的時間函數(shù)。
5.按照權利要求4的裝置，其特征在干，所述第一模擬單元(2)為了確定所述時間函數(shù)附加地利用了被用來給予造影剤的注射方案的數(shù)據(jù)。
6.按照權利要求1至5的裝置，其特征在干，所述第二模擬單元(3)首先模擬在所述心肌中動態(tài)的造影剤聚積，然后從該動態(tài)的造影劑聚積中計算出對于所述心肌的供血的灌注參數(shù)。
7.一種計算機斷層造影儀，其具有按照上述權利要求中任一項所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于依據(jù)靜態(tài)的CCTA拍攝確定和顯示心肌供血的裝置。所述裝置包括用于從心臟的CCTA圖像中分割冠狀血管和左心肌的分割單元(1)；用于模擬通過冠狀血管的血流的第一模擬單元(2)；以及被用來基于所確定的流入不同心肌區(qū)域的血流來確定所述心肌的局部供血的第二模擬單元(3)。在可視化單元(4)上心肌不同區(qū)域的供血以示意圖像被顯示出。通過所建議的裝置可以在實施CCTA掃描后不再進行任何成像的檢查，因此減輕了醫(yī)師和患者的負擔。
文檔編號A61B6/03GK102551780SQ201110359409
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權日2010年11月12日
發(fā)明者D.伯恩哈特, F.維加-希古拉, M.肖伊爾林 申請人:西門子公司