[发明专利]用于四维血管造影和荧光透视的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年1月22日提交的题为“SYSTEMAND METHOD FOR FOUR DIMENSIONAL ANGIOGRAPHY AND FLUOROSCOPY”的12/692,340号美国专利申请的优先权，该12/692,340号申请是2009年8月17日提交的题为“SYSTEM AND METHOD OF TIME-RESOLVED，THREE-DIMENSIONAL ANGIOGRAPHY”的12/542,376号美国专利申请的部分继续申请，上述每个申请的全部内容都通过引用将其全部并入本文中。12/542,376号美国专利申请的全部内容包含在当前文件的附录I中。

以下描述用于帮助读者理解。所提供的信息或者引用的参考文献均不认为是现有技术。

技术领域

本发明涉及血管造影，更具体而言，涉及产生时间分辨的、三维(因此，形成四维)血管造影和荧光透视图像的系统和方法。

背景技术

自从Moniz在1927年通过颈动脉直接穿孔引入血管造影以来，不断进行各种尝试以发展提供脉管系统的诊断图像的血管造影技术而同时减少与治疗相关的侵入。几十年来，图像的后处理主要局限于使用胶片减影技术。最初的血管造影技术包括直接动脉穿孔并操作针管，通过该针管注入造影介质。这些做法与大量严重并发症的发生有关。允许使用单一导管研究多个动脉区段的经皮技术的发展减少了但是无法消除这些不利情形。在二十世纪七十年代后期，基于实时数字处理设备开发出一种称为数字减影血管造影(下称“DSA”)的技术。由于数字处理的优势，最初希望可以始终利用静脉内(下称“IV”)注射造影介质来执行DSA，由此减少与直接动脉内(下称“IA”)注射相关的不适感和并发症的发生。

然而，很快发现IV-DSA技术受到欠佳的视角和血管重叠造成的问题的制约，这只能通过重复注射来减轻。尽管如此，这些因素仍然是有问题的，除非能定义出避免相关血管结构重叠的投影。在使用双平面获取时，出现了类似的问题。而且，因为与造影介质的IV注射相关的信号数量有限，IV-DSA在充足心输出量和患者运动最小的条件下才能最好地进行。IV-DSA因此被结合了类似数字处理与标准IA血管造影检查的技术所取代。虽然如此，由于DSA可以显著减少进行血管造影检查所需的时间和所需造影介质的数量，所以其有效性使与血管造影相关的不利情形得以显著减少。由于在硬件和软件两方面的稳步发展，DSA现在可以以二维(下称“2D”)和旋转三维(下称“3D”)两种形式对脉管系统进行精确的描绘。3D-DSA已经成为对患有各种中枢神经系统血管疾病的患者进行诊断和管理的重要组成部分。

目前在X射线血管造影设备时间分辨能力方面的限制要求在大约5秒的最少时间内实现旋转获取。即使对获取进行完美的定时以便在旋转开始时使动脉结构变得完全不透明，但是到旋转结束几乎总是存在一些静脉结构填充。仅能通过阈值处理使得与动脉结构相比包含较低浓度造影介质的静脉结构不再显现在图像中来获得“纯”动脉解剖图像的显示。这种限制是使对正常和异常血管结构的各方面进行精确测量变得极其困难的重要因素。目前基于DSA的技术并不在重建的3D-DSA体积中描绘填充物的时间序列。

近年来，传统DSA的竞争已经以计算X射线断层摄影术血管造影(下称“CTA”)和磁共振血管造影(下称“MRA”)的形式显现出来。CTA提供高空间分辨率，但它不是时间分辨的，除非成像体积受到严格限制。由于颅底骨骼导致的假象和变得不透明的静脉结构对动脉图像的污染，CTA还局限于独立的诊断方式。此外，CTA不具有引导或监控微创血管内介入的作用。在MRA的空间分辨率质量和时间分辨率质量两方面已经取得了显著的进步。目前，钆增强的时间分辨MRA(下称“TRICKS”)被广泛认为是用于时间分辨MRA的主要临床标准。TRICKS能够实现大约10mm³的体素尺寸以及大约10秒的时间分辨率。诸如违反奈奎斯特定理接近1000倍的HYBRID HYPR MRA技术之类的进步，可以在仅低于1秒的帧时间内提供亚毫米的各向同性的分辨率。虽然如此，MRA的空间分辨率和时间分辨率并不适合所有成像情况，并且其成本较高。