利用自動遠程圖像標注的靶位點選擇、錄入和更新的制作方法
【專利說明】利用自動遠程圖像標注的靶位點選擇、錄入和更新 相關(guān)申請的奪叉引用
[0001] 本申請要求于2013年1月8日提交的臨時申請?zhí)?1/750, 226 (代理人案 號29181-703. 101);于2013年1月8日提交的臨時申請?zhí)?1/750,233(代理人案號 29181-704. 101);以及于2013年1月8日提交的臨時申請?zhí)?1/750,237(代理人案號 29181-705. 101)的優(yōu)先權(quán)，上述文獻的全部內(nèi)容均通過引用而并入于此。
【背景技術(shù)】
[0002] 1.發(fā)明領(lǐng)域。本發(fā)明總體h涉及成像樽式,并且更具體地涉及用于解剖結(jié)構(gòu)的熒 光透視成像以及遠程標注圖像以示出在外科手術(shù)期間有用的附加圖像或者其他信息的方 法和系統(tǒng)。
[0003] 諸如MRI、CT和超聲心動描記術(shù)等成像模式用于心血管診斷應用中，并且可以使 用定制軟件而融合至X射線熒光透視，以疊合和疊加來源于MRI、CT或超聲心動描記術(shù)的二 維（2D)和三維（3D)心臟圖像，從而將心內(nèi)膜、心外膜、梗死區(qū)域和其他區(qū)域和/或感興趣 的數(shù)據(jù)顯示在實況X射線熒光透視圖像上。
[0004] 心血管疾病在工業(yè)化國家是一個主要死亡原因，并且在美國是頭號死亡原因。超 過790萬美國成年人患有心肌梗死（MI)，且每年有110萬新增的或復發(fā)的MI病例。MI的 特征在于血液流動受限從而造成缺氧和最終大規(guī)模的心肌損失一一其無法自發(fā)再生一一 最終導致心力衰竭。目前用于在心肌損傷之后恢復心臟功能的現(xiàn)有治療到目前為止限于嚴 格的藥物治療方案和作為最后手段的心臟移植。然而，對健康供體心臟的需求遠超過供給， 使得心血管學界努力實現(xiàn)包括組織工程、基因療法和細胞療法在內(nèi)的有前途的新型治療策 略。最近的臨床試驗已經(jīng)測試了使用諸如包括心外膜注射和經(jīng)心內(nèi)膜注射在內(nèi)的心肌內(nèi)注 射、冠狀動脈內(nèi)輸注、靜脈輸注和退行遞送等若干種遞送途徑的不同類型的干細胞、基因和 生長因子。然而已經(jīng)證明，心肌內(nèi)經(jīng)心內(nèi)膜注射在侵入性最小的同時，還相比于其他遞送途 徑改善了急性留滯。這樣的在經(jīng)心內(nèi)膜遞送中改善的留滯導致了用于組織再生和功能恢復 的治療的巨大潛力，并且已被證明會減緩并最終逆轉(zhuǎn)在心肌梗死之后的不良重塑。在最近 的MI患者中，梗死區(qū)可能非常脆弱，并且在梗死區(qū)或梗死周圍區(qū)中的心肌內(nèi)注射可能有增 大的穿孔和心包積液風險，這可能導致心臟壓塞一一一種危及生命的情況。在這些情況下， 生物治療劑的準確位點尋靶和注射對于患者的安全而言是至關(guān)重要的。
[0005] 在常規(guī)心血管導管插入術(shù)操作中，通常使用X射線熒光透視來輔助心臟介入醫(yī)生 在血管成形術(shù)期間將導管（諸如球囊導管）引導至心臟中閉塞的動脈；或者在心臟活檢期 間引導在末端處具有微型抓取裝置的導管；或者向心肌或在心肌內(nèi)引導經(jīng)皮注射導管，用 于經(jīng)心內(nèi)膜注射諸如細胞、基因、肽、蛋白質(zhì)（例如，生長因子和趨化因子）等生物治療劑。 因此，在心血管導管插入術(shù)操作中所采用的導管被設(shè)計成X射線可見的，以便可以在操作 期間清晰地看見并跟蹤它們。然而，對于諸如經(jīng)心內(nèi)膜注射等更復雜的操作，僅使用X射線 熒光透視存在一些缺點，并且所述缺點可能對導管引導和圖像解譯造成顯著影響。（I)X射 線成像是一種投影成像模式，并且通常需要兩個正交視圖一一右前斜位（RAO)和左前斜位 (LAO)一一以得到對心臟中的導管在三維（3D)空間中的位置和定向的準確感知。（2)由于 需要兩個視圖，因此如果導管插入術(shù)套件配備有單平面X射線熒光透視系統(tǒng)，則在整個操 作中，X射線C形臂需要不斷在這兩個視圖之間旋轉(zhuǎn)以獲得所需的投影，從而允許將經(jīng)心內(nèi) 膜導管正確引導至選定的心肌內(nèi)靶注射位點。如果導管插入術(shù)套件配備有雙平面X射線熒 光透視系統(tǒng)，則這無疑會變得更容易。（3)雖然X射線成像提供極佳的裝置可視化，但其對 心臟組織可視化卻提供很少的洞悉。X射線熒光透視不將健康組織與梗死組織或梗死周圍 區(qū)的區(qū)域中的組織區(qū)分開來，也不提供患者心臟的3D解剖視圖和形貌視圖。這對于心臟介 入醫(yī)生根據(jù)所選擇的療法而試圖準確尋靶健康組織、梗死組織、梗死周圍區(qū)組織或其組合 以便進行生物治療劑的心肌內(nèi)注射可能特別重要。出于這些原因，可將X射線熒光透視與 從磁共振（MR)或計算機斷層掃描（CT)圖像重建的解剖和功能3D模型相結(jié)合，從而提供導 管的實時信息和可視化的圖像融合系統(tǒng)是這些應用所特別關(guān)注的。
[0006] 磁共振成像（MRI)是最準確的診斷成像模式，其可提供患者心臟的高質(zhì)量3D解剖 和功能路線圖，并且因此其通常與X射線熒光透視一起用于這些融合成像系統(tǒng)中。獲得具 有極佳的組織對比度的、可從中重建心臟圖像的心臟MRI段。這些心臟圖像允許在健康組 織、梗死組織以及梗死周圍區(qū)組織之間的準確而高效的區(qū)分。然而，大多數(shù)導管和其他心臟 裝置雖然使用安全并且用X射線熒光透視可視化，但并不完全與MRI兼容。這些裝置中的 大多數(shù)含有鐵磁材料，該鐵磁材料可能導致成像偽影并且對于在MRI期間暴露于強磁場的 患者是一種安全隱患。此外，即使利用可用的最先進的技術(shù)和儀器，根據(jù)正在獲取的圖像類 型和正在運行的MRI序列，捕捉MRI圖像仍然可能花費15到60分鐘。因此，在介入操作之 前進行MRI掃描是有意義的。從這些掃描段重建的心臟圖像可繼而與X射線熒光透視同時 使用，以引導心臟介入醫(yī)生在經(jīng)心內(nèi)膜操作期間準確而安全地尋靶健康組織、梗死組織和/ 或梗死周圍區(qū)組織的區(qū)域，無論是用于生物治療劑的注射還是心臟組織的取樣。
[0007] 2.背景摶術(shù)描沭。在美國專利號6, 466, 813、美國專利公開號2008/0043901、 2011/0087088 和 2011/0087110 中，以及在 Tomkowiak 等人（2011)Catheterization and Cardiovascular Interventions 78:468-478中描述了用于在實時焚光透視圖像上融合術(shù) 前圖像和信息的方法和系統(tǒng)。另見美國專利號7, 848, 553和美國公開號2013/0102890。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于促進在患有心血管疾?。òǖ幌抻诼孕募∪毖?、急性心 肌梗死；包括缺血性和非缺血性心力衰竭的慢性心力衰竭以及擴張型心肌病）的患者體內(nèi) 選擇和尋靶注射位點，以供使用在導管的遠端處配備有穿透元件的經(jīng)心內(nèi)膜注射導管在心 肌內(nèi)遞送生物治療藥物或其他注射劑。生物治療藥物遞送包括細胞療法、基因療法、蛋白質(zhì) 和肽治療劑以及小分子藥物。注射劑遞送包括但不限于合成聚合物、天然生物聚合物、在 15 μπι至150 μπι范圍內(nèi)的微粒。本發(fā)明還可以用于選擇和尋革El取樣位點，以供針對下列患 者體內(nèi)的免疫排斥的心臟活檢操作檢測，所述患者：正在或已經(jīng)經(jīng)受心臟移植；顯示出心 肌病、心肌淀粉樣變性和心肌炎的跡象；或者其心臟細胞被采集用于其他治療或診斷目的。
[0009] 通過將患者定位在無菌場所中并使用該無菌場所內(nèi)的X射線熒光透視系統(tǒng)對心 臟進行成像來進行對患者心臟的熒光透視成像，以產(chǎn)生二維圖像。在所述無菌場所內(nèi)或與 之相鄰的手術(shù)顯示器上以及在手術(shù)場所之外的遠程圖像處理器的顯示器上同時顯示所述 二維圖像。手動標記或標注所述遠程顯示器的二維圖像以示出被同時顯示在所述手術(shù)顯示 器上的解剖信息或治療信息。
[0010] 手動標記所述圖像可以包括操縱所述遠程圖像處理器上的圖形用戶界面，并且所 述圖形用戶界面包括觸摸屏、鼠標、滾動球或操縱桿。手動標記所述二維圖像可以包括標記 所述心臟或其部分的輪廓、靶治療區(qū)域以及要避免治療的區(qū)域和類似等中的任何一個或多 個。
[0011] 在本發(fā)明的第二方面中，使用導管對患者心臟進行成像以產(chǎn)生實時圖像。將所述 圖像呈現(xiàn)在屏幕上并將其發(fā)送至圖像處理器。向所述圖像處理器輸入治療參數(shù)，并且所述 圖像處理器計算在所述屏幕上顯示的多個靶治療位點的位置。推進所述導管以將導管上的 治療元件定位于緊鄰靶治療位點的位置之處，其中所述治療元件的實際位置可不同于計算 出的位置。在所述實際治療位置處進行治療之后，圖像處理器計算所計算出的治療位點與 實際治療位點的位置之間的差異。所有其余的靶治療的位置可由所述圖像處理器重新計 算。
[0012] 成像可以包括使用X射線熒光透視來產(chǎn)生二維