[发明专利]自动的三维主动脉根测量和建模

说明书

技术领域

本发明涉及医学诊断超声系统，并且具体而言，涉及利用三维超声图像进行主动脉根的三维建模和测量的超声系统。

背景技术

于2010年4月23日提交的国际专利申请No.US2010/32145（Bianchi等人）描述了一种自动化超声成像方法，其用于执行解剖结构的虚拟尺寸确定，用以植入假体（prosthetic）心血管装置，诸如心脏瓣膜。通过针对假体装置调用尺寸确定器的缩放电子图像来执行该方法，所述图像是用于评估特定尺寸的解剖植入部位所需的装置尺寸的物理尺寸确定器的图像。用户在用于植入物的解剖部位的对应缩放的三维超声图像中操作这一“虚拟尺寸确定器”。通过在解剖结构的3D图像中尝试不同尺寸的虚拟尺寸确定器，用户能够确定用于植入物手术中的适当装置尺寸。

使用虚拟尺寸确定器对于在一定的预设尺寸范围中制造且与尺寸确定器一起选择适当大小装置的装置效果很好。然而，一些能植入装置是定制内置到患者的测量的解剖结构中的。对于这样的定制装置，必须首先测量植入物的解剖部位，然后向装置制造商提供这种数据，因此制造商能够将植入装置制造成患者需要的精确尺度。在制造装置之后，将其提供给外科医生进行植入手术，确保提供的装置是患者需要的尺寸。当然希望能够通过最小侵入性技术，最优选地，通过完全不侵入的技术，测量植入部位，使得患者仅须经历一次手术流程，即植入制成的装置的流程。

发明内容

根据本发明的原理，一种超声系统，包括对心血管系统的不同方面建模的电子图像数据。所述数据可以是心脏模型库的形式，其对心脏的尺寸和形状及其相关解剖结构进行建模。在本发明的实施方式中，所述库包含由用户选择的主动脉根的模型。所述超声系统产生心脏的流出道的三维图像，包括主动脉根及其到升主动脉的连接部。主动脉根模型包括主动脉根的内部维度的形状，在构造的实施例中，其是接近主动脉根的关键解剖位置的闭合轮廓截面。3D形状处理器然后调节开始主动脉根模型的参数以将模型的闭合轮廓形状，诸如圆形和椭圆形，拟合到3D超声图像中主动脉根的内部解剖结构。于是针对患者主动脉根的尺度和特性确定所得缩放模型的尺寸和形状。然后可以向主动脉瓣假体的制造商提供缩放的模型及其尺度，然后制造商可以构造患者所需精确尺寸和形状的置换瓣膜。

附图说明

在附图中：

图1是用于三维成像的车载超声系统的图示。

图2是根据本发明的原理构造的图1的3D超声系统的方框图。

图3a示出了主动脉根的二维超声图像。

图3b示出了主动脉根的三维超声图像。

图4示出了主动脉根和升主动脉的一部分的心脏模型。

图5a示出了用于将主动脉根的心脏模型拟合到三维超声图像的主动脉根的尺寸和形状的自动化技术。

图5b示出了用于定位主动脉根的经调节的模型的中轴的自动化技术。

图6a示出了图4的主动脉根模型，其中，模型的截面一开始表示为椭圆形。

图6b示出了主动脉根模型，其中，截面是各种闭合轮廓形状。

图7示出了经调节的主动脉根模型不同截面的尺寸测量的直方图。

图8示出了用于形成最终调节的主动脉根内部维度3D模型的截面尺寸测量的空间序列。

图9示出了根据本发明原理构造的主动脉根网格模型。

具体实施方式

首先参考图1，示出了根据本发明的原理构造的超声系统。所述超声系统包括主机或底座60，包含用于系统的大部分电子线路。底座60安装有轮子，以实现便携性。在底座60上安装图像显示器62。可以将不同的成像探头插入到底座上的三个连接器64中。在本发明的实施方式中，将利用二维阵列换能器执行3D成像的矩阵阵列探头插入到连接器60中并将其用于采集患者的主动脉根的三维（3D）超声图像。也可以使用半侵入式探头，诸如矩阵TEE探头。矩阵TEE探头的优点是，可以通过心脏紧后方食道的组织对心脏和主动脉根成像而不会受到从胸廓进行透胸廓探头成像遇到的肋骨干扰。在美国专利6572547（Miller等人）中描述了矩阵TEE探头。底座60包括具有键盘和控制器的控制面板，由附图标记36总体上表示，声谱仪操作员通过它操作超声系统并输入关于患者的信息或正进行的检查的类型。在控制面板36背面是触摸屏显示器68，在其上针对特定控制功能显示可编程的软键。声谱仪操作员简单地通过触摸显示器上的软键的图像来选择触摸屏显示器18上的软键。在触摸屏显示器的底部是一排按钮，其功能根据每个按钮紧上方触摸屏上的软键标签变化。