[发明专利]患者特异性的虚拟经皮结构性心脏介入方法和系统

说明书

一种用于从具有不同尺寸的一系列心脏植入物中选择为患者植入的具有最佳尺寸的心脏植入物的系统和方法。该方法包括获取表示患者特异性的心脏区域的数据，以及预测当在心脏区域内部署时与预定义标准最匹配的心脏植入物的最佳尺寸。预测包括：查询数据库；确定患者特异性的心脏区域的参数模型表达的参数值；和/或将表示患者特异性的心脏区域的数据输入人工智能设备。

技术领域

本发明涉及经皮(例如经导管)结构性心脏介入的术前规划领域，所述结构性心脏介入例如瓣膜治疗，诸如瓣膜植入和/或修复。更特别地，本发明涉及对患者因经导管瓣膜治疗而出现异常的风险的术前预测。

背景技术

心脏的左心室通过主动脉瓣将血液泵送至主动脉。主动脉(瓣)狭窄是当主动脉瓣因小叶钙化、变厚和变硬而没有完全打开时发生的病理，结果造成从心脏到体循环的血流减少。主动脉狭窄在老年人中比较显著，患病率从65岁以上人群的1.3％到85岁以上人群的4％。这是目前西方世界最常见的瓣膜性心脏病，并且其患病率随着人口老龄化而升高。

主动脉狭窄的标准治疗是主动脉瓣置换术(SAVR)，其目的在于用植入瓣膜复原天然瓣膜的正确功能。这种介入性手术需要全麻、胸骨切开术(心内直视手术)和心肺转流术(使用外部机器进行血液泵送和充氧)，并且，这种介入性手术对于超过65岁的患者的相关住院死亡率为约6％。此外，由于手术相关风险太高，至少三分之一的严重主动脉狭窄患者无法进行瓣膜手术。

经导管主动脉瓣植入(TAVI)或经导管主动脉瓣置换(TAVR)是用于治疗主动脉狭窄的微创手术：(1)将瓣膜(例如由缝合在金属支架上的猪心包制成的人工生物瓣膜)卷曲在导管内，(2)将导管插入例如股动脉中，(3)沿主动脉向上游推至主动脉瓣环，并且(4)将新瓣膜部署在患病天然瓣膜内。TAVI具有治疗高危患者和用微创介入(不需要心内直视手术或心肺转流术)代替SAVR的潜力，微创介入可在例如约80分钟内进行。主要的TAVI并发症是血管损伤、中风、心脏损伤(心脏传导阻滞、冠状动脉阻塞、心脏穿孔)、主动脉反流、心脏传导异常和瓣膜错位。精确的术前规划对于选择最佳设备尺寸和预测潜在困难是至关重要的。

瓣膜植入物的尺寸过小可能导致瓣膜周围的主动脉反流，而尺寸过大可能导致主动脉瓣环破裂或植入物的次优功能行为。当前可用的规划工具(Philips、Siemens、PieMedical、Paeion)提供了对患者解剖的认识，并且可以例如用于确定主动脉瓣环的尺寸，或者用于测量瓣膜平面与冠状动脉口之间的距离。这些工具的问题在于，无法提供对某种植入设备与特异性的患者解剖之间相互作用的术前认识，并且因此无法用于预测诸如反流等并发症。这种认识对于介入心脏病专家来说是非常有价值的。

另一个问题是难以根据例如CT图像重建原生小叶。当前采用的方法会获得包括间隙的不完整小叶图像，其中，间隙表示缺少数据。

文献US2011/0153286A1公开了一种虚拟经皮瓣膜植入方法和系统。在本申请的一个实施例中，基于3D心脏医学图像数据来评估心脏瓣膜的患者特异性的解剖模型。表示瓣膜植入物的植入物模型虚拟地部署在心脏瓣膜的患者特异性的解剖模型中。可以保持植入物模型的库，其中，每个模型模拟相应瓣膜植入物的几何特性。库中所保持的植入物模型可以虚拟地部署在心脏瓣膜的患者特异性的解剖模型中，以选择一个植入物模型用于经皮瓣膜植入手术。

在WO2013/171039A1中，本发明的发明人描述了一种改进方法，用于提供植入设备与特异性的患者解剖的相互作用的术前认识，用于更好地预测并发症，诸如反流，用于更好地预测部署在主动脉瓣中的植入物的血液动力性能，以及用于更好地选择患者和分层。WO2013/171039A1还提供了一种应用计算机模拟对TAVI进行基于网络的术前规划服务，所述计算机模拟预测支架框变形和不完整框架并置，从而允许在介入之前评估反流和其它并发症(诸如冠状动脉阻塞和传导异常)的风险。