АВТОМАТИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ АНАТОМИЧЕСКОЙ ЧАСТИ Российский патент 2015 года по МПК A61B6/12 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системам визуализации, которые, в частности, можно использовать для чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики (PCTA). В частности, изобретение относится к устройству и способу автоматической идентификации части анатомической структуры, содержащей несколько частей, когда в данной анатомической структуре находится интервенционное устройство.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В системе визуализации для чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики (PTCA) в лабораториях катетеризации, например, для лечения стенозов сердца, катетер вводят в сосудистую систему в месте доступа. Во время вмешательства, гибкий, частично или полностью рентгеноконтрастный проволочный направитель продвигают в пораженные сосудистые структуры (например, стенозы в коронарных артериях, аневризмы сосудов головного мозга или артериально-венозные мальформации). Низкодозовый флюороскопический рентгеновский контроль состоит в визуализации проволочного направителя и допускает координацию в системе глаз-рука интервенциониста при продвижении проволочного направителя. После размещения, проволочный направитель служит направляющей для доставки интервенционных устройств (например, баллонов для расширения и доставки стента, отделяемых спиралей для тромбообразования внутри аневризмы). Доставку и размещение интервенционных устройств выполняют также под флюороскопическим контролем. В документе 2009/0208078 приведено описание автоматического ассоциирования коронарных артерий с областями миокарда, которые артерии питают кровью. Способ использует данные трехмерного изображения пациента, и для идентификации возможных местоположений аорты используют аксиальный срез изображения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В системе визуализации, некоторые угловые установки системы пригодны для одновременной визуализации различных анатомических частей. Например, некоторые угловые установки системы действительно пригодны для визуализации деревьев как левой, так и правой коронарных артерий. В случае, когда в качестве излучения для визуализации разных анатомических частей используют рентгеновское излучения, аналогичным образом, чтобы снизить дозу облучения, можно применять створки или клинья для отфильтровывания рентгеновского излучения, соответствующего некоторым частям изображения. Чтобы исключить любые необязательные манипуляции, из геометрических характеристик системы можно определить положения створок/клиньев по умолчанию. Для автоматической установки створок/клиньев в упомянутые положения по умолчанию необходимо знать анатомическую часть, которая подвергается лечению, например, дерево левой или правой коронарной артерии.

В системах визуализации для PTCA (чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики), информацию о том, лечение какого дерева, левой или правой коронарной артерии, т.е. анатомической части, проводят, можно вводить вручную. Однако, ручной ввод подвержен ошибкам ввода. Соответствующие ошибки ввода приводят к тому, что отсутствует возможность автоматического использования установки створок/клиньев с настройкой по геометрическим характеристикам, и что положения створок/клиньев выбираются неправильно, так как упомянутые положения выбраны на основе неправильного допущения.

Целью изобретения является обеспечение автоматической и надежной установки створок/клиньев, например, для использования в системе визуализации для PTCA (чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики), без запроса информации от пользователя.

Цель настоящего изобретения достигается с помощью объекта независимых пунктов формулы изобретения, при этом, дополнительные варианты осуществления содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует отметить, что нижеописанные аспекты изобретения относятся также к способу, программному элементу, машиночитаемому носителю информации, устройству и системе медицинской визуализации.

Для более эффективного решения, по меньшей мере, одной из перечисленных задач, в соответствии с первым аспектом изобретения предлагается устройство для автоматической идентификации части анатомической структуры, содержащей несколько частей, когда в данной анатомической структуре находится интервенционное устройство. Устройство содержит блок выделения признаков и блок классификации анатомических частей. Блок выделения признаков использует данные ICD изобразительного контента для выделения, по меньшей мере, одного характерного признака DS внешнего представления интервенционного устройства. Блок классификации анатомических частей коррелирует, по меньшей мере, один характерный признак DS с предоставляемыми классификационными данными CD, которые характерны для признака проекции интервенционного устройства, наблюдаемого при некоторых геометрических характеристиках системы визуализации. После корреляции, блок классификации анатомических частей определяет, в какой части анатомической структуры, содержащей несколько частей, расположено интервенционное устройство. Причина, по которой анатомическую часть идентифицируют косвенно по внешнему представлению интервенционного устройства, расположенному в данной анатомической части, вытекает из того, что анатомия очень слабо видна в рассматриваемых данных (из-за наблюдения, например, в рентгеновском излучении), тогда как интервенционное устройство выделяется намного более четко (из-за того, например, что интервенционное устройство является высококонтрастным в рентгеновском излучении).

В соответствии с другим аспектом изобретения, устройство дополнительно содержит блок определения характеристик. Блок определения характеристик использует предоставляемые трехмерные данные 3DD модели интервенционного устройства, которое расположено в одной части из нескольких частей анатомической структуры, и использует предоставляемые данные SGD о геометрических характеристиках системы для системы визуализации, чтобы обеспечивать классификационные данные CD.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения, устройство дополнительно содержит оценивающий блок. Оценивающий блок использует предоставляемые данные SGD о геометрических характеристиках системы и предоставляемые трехмерные данные 3DD модели интервенционного устройства, расположенного в одной части из нескольких частей анатомической структуры, чтобы оценивать проекционные характеристики PS интервенционного устройства, расположенного в одной части из нескольких частей анатомической структуры. Блок выделения признаков использует оценку признака проекции PS устройства, чтобы выделить характерный признак DS интервенционного устройства.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, способ автоматической идентификации части анатомической структуры, содержащей несколько частей, когда в данной анатомической структуре находится интервенционное устройство, содержит этап получения, по меньшей мере, одного параметра из выделенного характерного признака DS интервенционного устройства, расположенного в одной части из нескольких частей анатомической структуры, при этом, классификационные данные CD представляют собой, по меньшей мере, один классификационный параметр CP, характерный для признака проекции интервенционного устройства, расположенного в одной части из нескольких частей анатомической структуры. На этапе корреляции, по меньшей мере, один параметр коррелируют с, по меньшей мере, одним классификационным параметром CP.

Для определения анатомической части, в которой находится интервенционное устройство, например, стороны вмешательства, изобретение предлагает брать за основу присутствие интервенционного или лечебного устройства в представляющей интерес структуре, которая может быть, например, сосудами. Анализируют форму или другие характеристики устройства, например, его рентгеноконстрастность, и выделяют соответствующие признаки. На основании формального описания (модели) интервенционного устройства и окружающей анатомии и с учетом текущих геометрических характеристик (угла наблюдения, поля обзора) системы, блок классификации анатомических частей по введенным признакам может определить, в какой анатомической части, например, стороне вмешательства, находится интервенционное устройство. В более общем смысле, блок классификации анатомических частей может косвенно идентифицировать невидимую анатомическую часть из данных изображения (в данном случае, проекции) видимого интервенционного устройства, находящего в упомянутой анатомической части.

Приведенные и другие аспекты настоящего изобретения станут более очевидными из дальнейших пояснений со ссылками на нижеописанные варианты осуществления.

В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается компьютерная программа или компьютерный программный элемент, которые отличаются возможностью управления устройством в соответствии с одним из вышеописанных аспектов, и которые при исполнении процессорным блоком выполнены с возможностью выполнять соответствующие этапы способа.

Следовательно, компьютерный программный элемент может храниться в компьютерном блоке, который может также составлять часть варианта осуществления настоящего изобретения. Упомянутый компьютерный блок может быть выполнен с возможностью выполнения или организации выполнения этапов способов, связанных с вышеописанными устройствами. Кроме того, упомянутый компьютерный блок может быть выполнен с возможностью управления компонентами вышеописанного устройства. Компьютерную программу можно загружать в рабочую память процессора данных. Таким образом, процессор данных может быть выполнен с возможностью выполнения способа в соответствии с изобретением.

Приведенный примерный вариант осуществления изобретения охватывает как компьютерную программу, которая с самого начала использует изобретение, так и компьютерную программу, которая, посредством обновления, превращает существующую программу в программу, которая использует изобретение.

Далее, компьютерный программный элемент может быть в состоянии обеспечивать все необходимые этапы для выполнения процедуры примерного варианта осуществления вышеописанного способа.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается машиночитаемый носитель информации, например, постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (CD-ROM), при этом, упомянутый машиночитаемый носитель информации содержит записанный на нем компьютерный программный элемент, причем, упомянутый компьютерный программный элемент описан в предыдущем параграфе.

Однако, компьютерная программа может также предоставляться по сети, например, через Интернет, и может быть загружена в рабочую память процессора данных из подобной сети. В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается носитель информации для компьютерного программного элемента, доступного для загрузки, при этом, упомянутый компьютерный программный элемент выполнен с возможностью выполнения способа в соответствии с одним из ранее описанных вариантов осуществления изобретения.

Следует отметить, что примерные варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на разные объекты изобретения. В частности, некоторые примерные варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся способа, а другие варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся устройства.

Следует отметить, что примерные варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на разные объекты изобретения. В частности, некоторые примерные варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся устройства, а другие примерные варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся способа. Однако, специалисту в данной области техники будет ясно из вышеприведенного и нижеследующего описания, что, если не указано иное, следует считать, что, кроме любого сочетания признаков, относящихся к одному типу объекта изобретения, в настоящей заявке предлагается также любое сочетание признаков, относящихся к разным объектам изобретения, в частности, признаков пунктов формулы изобретения, касающихся устройства, и пунктов формулы изобретения, касающихся способа. Однако, все признаки можно объединять для обеспечения синергетических эффектов, которые являются более, чем простой суммой признаков.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеприведенные аспекты и дополнительные аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения также ясны из примеров вариантов осуществления, приведенных ниже и поясняемых со ссылкой на примерные варианты осуществления, которыми, однако, изобретение не ограничено. Ниже приведено подробное описание изобретения со ссылкой на чертежи.

Фиг.1 - блок-схема устройства в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

Фиг.2 - схематическое представление сосудистой структуры, с интервенционным устройством внутри сосудистой структуры, расположенным на участке сосудистой структуры.

Фиг.3 - схематическое представление сосудистой структуры, с интервенционным устройством внутри сосудистой структуры, расположенным на другом участке сосудистой структуры.

Фиг.4 - блок-схема устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5 и 6 - блок-схемы устройства в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

Фиг.7 - реальное флюороскопическое изображение, соответствующее доступу в дерево правой коронарной артерии. Данный вид представляет также типичные положения клиньев, подлежащие использованию в приведенном случае.

Фиг.8 - изображение для той же ситуации, которая показана на фиг.7, но на ангиографическом изображении, на котором можно наблюдать реальное дерево правой коронарной артерии.

Фиг.9 - реальное флюороскопическое изображение, соответствующее доступу в дерево левой коронарной артерии. Данный вид представляет также типичные положения клиньев, подлежащие использованию в приведенном случае.

Фиг.10 - изображение для той же ситуации, которая показана на фиг.9, но на ангиографическом изображении, на котором можно наблюдать реальное дерево левой коронарной артерии.

Фиг.11 - блок-схема системы визуализации в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Ниже приведено описание первого примерного варианта осуществления. На фиг.1 схематически изображено устройство 10 для автоматической идентификации части 20a, 20b анатомической структуры, содержащей несколько частей, когда в данной анатомической структуре находится интервенционное устройство 21 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Устройство 10 содержит блок 11 выделения признаков, который снабжается данными ICD изобразительного контента. Блок 11 выделения признаков выделяет, на этапе 100, характерный признак DS внешнего представления интервенционного устройства 21. Данные ICD изобразительного контента могут обеспечиваться системой 30 визуализации, не показанной на фигуре. Характерный признак DS внешнего представления интервенционного устройства 21 может быть выделен блоком 11 выделения признаков, с использованием обычных инструментальных средств сегментации или опознавания образов.

Устройство 10 дополнительно содержит блок 13 классификации анатомических частей, который коррелирует, на этапе 110, характерный признак DS, выделенный блоком 11 выделения признаков, с предоставляемыми классификационными данными CD. Классификационные данные CD могут обеспечиваться, например, базой данных, хранящей классификационные данные CD, характерные для внешнего представления интервенционного устройства 21, при его расположении в некоторых анатомических частях 20a, 20b. Таким образом, возможно хранение классификационных данных CD, например, для разных угловых установок системы 30 визуализации и для разных местоположений интервенционного устройства 21 в разных анатомических частях 20a, 20b. В зависимости от результата корреляции между выделенным характерным признаком DS и классификационными данными CD, устройство 10 определяет, на этапе 120, в какой части 20a, 20b из нескольких частей 20a, 20b анатомической структуры расположено интервенционное устройство 21.

На фиг.2 и 3 представлен пример того, каким образом устройство 10 автоматически идентифицирует анатомическую часть 20a, 20b, в которой находится интервенционное устройство 21.

На фиг.2 схематически представлена сосудистая структура 20 с интервенционным устройством 21 внутри сосудистой структуры 20, расположенным на участке (в части) 20b сосудистой структуры 20. Как показано на фиг.2, сосудистая структура 20 является аортой 20, участок 20a, 20b является, соответственно, устьем 20a левой коронарной артерии и устьем 20b правой коронарной артерии. В примерах, представленных на фиг.2 и 3, устья левой 20a и правой 20b коронарных артерий аорты 20 являются анатомическими частями 20a, 20b. Интервенционное устройство 21 является катетером 21. Интервенционное устройство 21 может быть также электродом, стентом, баллоном, который можно использовать для расширения стента, кардиостимулятором, проволочным направителем, отделяемыми спиралями для тромбообразования внутри аневризмы или любым другим лечебным устройством. Катетер 21 содержит наконечник катетера для введения и корпус катетера. На фиг.2 схематично показаны аортальный клапан с соседними выступающими синусами и выше синусов, устья 20a, 20b левой и правой коронарных артерий, от которых отходят деревья левой и правой коронарных артерий. Пересечение аорты является изогнутой структурой, которая будет иметь следствием очень различающуюся картину доступа для левой и правой коронарной артерий.

Аорта 20 и местоположения устьев 20a, 20b коронарных артерий имеют такую форму, что инструмент, например, наконечник катетера 21 для введения, который входит в одно из устьев 20a, 20b, изгибается совсем не одинаковым образом, в зависимости от того, в которое из устьев 20a, 20b входит наконечник. Поэтому, путем исследования формы устройства, DS, для данного интервенционного устройства, наблюдаемого на проекционном изображении (в данном случае, либо на ангиограмме, либо на флюороскопической последовательности), можно определить сторону дерева коронарных артерий, которую наблюдают или лечат в текущий момент времени.

В примере, показанном на фиг.2, катетер 21 расположен вблизи устья 20b правой коронарной артерии. Катетер 21 может быть также введен в устье 20b правой коронарной артерии. Поскольку устье 20b правой коронарной артерии расположено противоположно изгибу пересечения аорты, то доступ катетера 21 может быть достаточно прямолинейным с точкой перегиба.

На фиг.3 показан случай, подобный представленному на фиг.2, за исключением того, что катетер 21 расположен вблизи устья 20a левой коронарной артерии. Катетер 21 может быть также введен в устье 20a левой коронарной артерии. На фиг.3 показано, как должен быть изогнут катетер 21 для попадание в устье 20a левой коронарной артерии. Поскольку устье 20a левой коронарной артерии расположено контралатерально относительно изгиба пересечения аорты, то для получения возможности входа в левое устье 20a следует найти опору на противоположной стенке (с правой стороны). В данном случае, обычно, создается выраженная U-образная форма изгиба в месте наконечника для введения.

Поэтому, форма катетера 21 и, следовательно, один характерный признак интервенционного устройства 21 во многом зависит от того, расположен ли катетер вблизи или введен в устье 20b правой коронарной артерии или устье 20a левой коронарной артерии. То есть, форма устройства в качестве характерного признака DS интервенционного устройства 21 во многом зависит от местоположения устройства 21 в сосудистой структуре 20 относительно участка 20a, 20b сосудистой структуры. Поэтому, участок 20a, 20b сосудистой структуры 20, на котором расположено интервенционное устройство 21, можно определить корреляцией выделенной формы устройства, являющейся характерным признаком DS, выделенным блоком 11 выделения признаков, с предоставляемыми классификационными данными CD.

Когда блок 13 классификации анатомических частей определяет, что интервенционное устройство 21 имеет форму устройства, DS, показанную на фиг.2, то устройство 10 определяет, на этапе 120, что интервенционное устройство 21 расположено на участке 20b сосудистой структуры 20 и, например, выдает информацию «справа». В ином случае, когда блок 13 классификации анатомических частей определяет, что интервенционное устройство 21 имеет форму устройства, DS, показанную на фиг.3, то устройство 10 определяет, на этапе 120, что интервенционное устройство 21 расположено на участке 20a сосудистой структуры 20 и, например, выдает информацию «слева».

Следовательно, можно идентифицировать часть 20a, 20b из нескольких частей 20a, 20b анатомической структуры, в которой находится интервенционное устройство 21, посредством корреляции выделенного характерного признака DS с предоставляемыми классификационными данными CD.

Этап корреляции 110 выделенного характерного признака DS с предоставляемыми классификационными данными CD, выполняемый блоком 13 классификации анатомических частей, можно выполнять несколько раз. Когда корреляцию выполняют несколько раз с разными классификационными данными CD, то точность определения анатомической части 20a, 20b, в которой находится интервенционное устройство 21, может повышаться.

На фиг.2 и фиг.3, сосудистой структурой 20 является аорта. Настоящее изобретение применимо также к другим сосудистым структурам 20, подобным, например, сосудистым структурам головного мозга или других областей тела человека или животного. Настоящее изобретение можно также применять к другим анатомическим структурам (органам, камерам, полостям).

Кроме того, система 30 визуализации может быть системой визуализации, содержащей рентгеновский источник 31 и модуль 32 регистрации рентгеновского излучения. Система 30 визуализации может также содержать источник 31 ультразвука и модуль 32 регистрации ультразвука. Геометрические характеристики системы для системы 30 визуализации представлены некоторым числом параметров, например, полем обзора, угловыми установками рентгеновского источника 31/источника 31 ультразвука и модуля 32 регистрации рентгеновского излучения/модуля 32 регистрации ультразвука относительно объекта, подлежащего обследованию.

Чтобы определить анатомическую часть 20a, 20b, в которой находится интервенционное устройство 21, например, сторону вмешательства, в изобретении предлагается брать за основу присутствие интервенционного или лечебного устройства 21 в представляющей интерес структуре, которая может быть, например, сосудами 20. Внешнее проявление устройства, например, его форма или другие характеристики, например, его рентгеноконстрастность, анализируют, и соответствующие признаки выделяют. На основании формального описания (модели) интервенционного устройства 21 и окружающей анатомии и с учетом текущих геометрических характеристик (угла наблюдения, поля обзора) системы, блок 13 классификации анатомических частей может определить, в какой анатомической части 20a, 20b, например, стороне вмешательства, находится интервенционное устройство 21, по введенным признакам. В более общем смысле, блок 13 классификации анатомических частей может косвенно идентифицировать невидимую анатомическую часть 20a, 20b из данных изображения (в данном случае, проекции) видимого интервенционного устройства 21, находящего в упомянутой анатомической части 20a, 20b.

Разумеется, число анатомических частей 20a, 20b, которые могут быть распознаны блоком 13 классификации анатомических частей, может быть больше двух. Например, в случае внутрисердечного вмешательства, блок 13 классификации анатомических частей может определять камеру сердца, в которой применяют абляционный катетер. В данном случае, следует рассматривать четыре различающихся части (левое или правое предсердие, левый или правый желудочек).

Далее приведено описание второго примерного варианта осуществления. Устройство 10 в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения идентично устройству 10 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, за тем исключением, что классификационные данные CD не хранятся в базе данных и не предоставляются в устройство 10 извне устройства 10, а формируются в самом устройстве 10.

На фиг.4 схематически показано устройство 10 для автоматической идентификации части 20a, 20b анатомической структуры, содержащей несколько частей 20a, 20b, когда в данной анатомической структуре находится интервенционное устройство 21 в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Устройство 10 содержит блок 11 выделения признаков, который снабжается данными ICD изобразительного контента. Блок 11 выделения признаков выделяет, на этапе 100, характерный признак DS внешнего представления интервенционного устройства 21. Данные ICD изобразительного контента могут обеспечиваться системой 30 визуализации, не показанной на фигуре. Характерный признак DS внешнего представления интервенционного устройства 21 может быть выделен блоком 11 выделения признаков, с использованием обычных инструментальных средств сегментации или опознавания образов.

Устройство 10 дополнительно содержит блок 12 определения характеристик, который формирует, на этапе 130, классификационные данные CD. Блок 12 определения характеристик использует трехмерные данные 3DD модели интервенционного устройства 21, находящегося в части 20a, 20b из нескольких частей 20a, 20b анатомической структуры и использует предоставляемые данные SGD о геометрических характеристиках системы для системы 30 визуализации.

Устройство 10 дополнительно содержит блок 13 классификации анатомических частей. Блок 13 классификации анатомических частей снабжается классификационными данными CD, формируемыми блоком 12 определения характеристик. Блок 13 классификации анатомических частей коррелирует, на этапе 110, характерный признак DS, выделенный блоком 11 выделения признаков, с предоставляемыми классификационными данными CD.

Когда блок 13 классификации анатомических частей определяет, что интервенционное устройство 21 имеет характерный признак DS, показанный на фиг.2, то устройство 10 определяет, что интервенционное устройство 21 расположено в анатомической части 20b и, например, выдает информацию «справа», т.е. устройство 10 идентифицирует анатомическую часть 20b, в которой находится интервенционное устройство 21. В ином случае, когда блок 13 классификации анатомических частей определяет, что интервенционное устройство 21 имеет характерный признак DS, показанный на фиг.3, то устройство 10 определяет, что интервенционное устройство 21 расположено в анатомической части 20a и, например, выдает информацию «слева», т.е. устройство 10 идентифицирует анатомическую часть 20a, в которой находится интервенционное устройство. Разумеется, число анатомических частей 20a, 20b, которые могут быть распознаны блоком 13 классификации анатомических частей, может быть больше двух. Например, в случае внутрисердечного вмешательства, блок 13 классификации анатомических частей может определять камеру сердца, в которой применяют абляционный катетер. В данном случае, следует рассматривать четыре различающихся части (левое или правое предсердие, левый или правый желудочек).

Далее приведено описание третьего примерного варианта осуществления. Устройство 10 в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения идентично устройствам 10 в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления изобретения, соответственно, за тем исключением, что блок 11 выделения признаков использует дополнительные оценки проекционных характеристик внешнего проявления интервенционного устройства 21, находящегося в анатомической части 20a, 20b, чтобы выделять характерный признак DS внешнего проявления интервенционного устройства 21.

На фиг.5 и 6 схематически показано устройство 10 для автоматической идентификации части 20a, 20b анатомической структуры, содержащей несколько частей 20a, 20b, когда в данной анатомической структуре находится интервенционное устройство 21 в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения. Устройство 10 содержит блок 11 выделения признаков, который снабжается данными ICD изобразительного контента, и который получает проекционную характеристику PS внешнего проявления интервенционного устройства 21, расположенного в анатомической части 20a, 20b. Блок 11 выделения признаков выделяет, на этапе 100, характерный признак DS внешнего представления интервенционного устройства 21. Данные ICD изобразительного контента могут обеспечиваться системой 30 визуализации, не показанной на фигуре. Характерный признак DS внешнего представления интервенционного устройства 21 может быть выделен блоком 11 выделения признаков, с использованием обычных инструментальных средств сегментации или распознавания образов. В данном примерном варианте осуществления, проекционные характеристики предназначены для поддержки концентрации блока 11 выделения признаков на релевантном характерном признаке DS.

Устройство 10 дополнительно содержит оценивающий блок 14, который оценивает, на этапе 140, проекционные характеристики PS внешнего проявления интервенционного устройства 21, расположенного в части 20a, 20b из нескольких частей 20a, 20b анатомической структуры, с использованием предоставляемых данных SGD о геометрических характеристиках системы и предоставляемых трехмерных данных 3DD модели интервенционного устройства 21, расположенного в анатомической части 20a, 20b. Блок 11 выделения признаков использует оцененные проекционные характеристики PS интервенционного устройства 21, чтобы выделить характерный признак DS.

Устройство 10 дополнительно содержит блок 13 классификации анатомических частей, который коррелирует, на этапе 110, характерный признак DS, выделенный блоком 11 выделения признаков, с предоставляемыми классификационными данными CD. В устройстве 10, показанном на фиг.5, классификационные данные CD могут, например, обеспечиваться базой данных, хранящей классификационные данные CD, характерные для интервенционного устройства 21, расположенного в определенных анатомических частях 20a, 20b. Таким образом, классификационные данные CD можно хранить, например, для разных угловых установок системы 30 визуализации и для разных местоположений 20a, 20b интервенционного устройства 21. Устройство 10, показанное на фиг.6, дополнительно содержит блок 12 определения характеристик, который, на этапе 130, формирует классификационные данные CD, которые подаются в блок 13 классификации анатомических частей. Блок 12 определения характеристик использует такие же трехмерные данные 3DD модели интервенционного устройства 21, расположенного в анатомической части 20a, 20b, и использует такие же предоставляемые данные SGD о геометрических характеристиках системы для системы 30 визуализации, что и оценивающий блок 14.

В зависимости от результата корреляции между выделенным характерным признаком DS и классификационными данными CD, устройство 10 определяет, в какой части 20a, 20b из нескольких частей 20a, 20b анатомической структуры расположено интервенционное устройство 21, т.е. устройство 10 идентифицирует анатомическую часть 20a, 20b, в которой находится интервенционное устройство 21.

Когда блок 13 классификации анатомических частей определяет, что интервенционное устройство 21 имеет характерный признак DS, показанный на фиг.2, то устройство 10 определяет, что интервенционное устройство 21 расположено в анатомической части 20b и, например, выдает информацию «справа». В ином случае, когда блок 13 классификации анатомических частей определяет, что интервенционное устройство 21 имеет характерный признак DS, показанный на фиг.3, то устройство 10 определяет, что интервенционное устройство 21 расположено в анатомической части 20a и, например, выдает информацию «слева».

Ниже приведено описание четвертого примерного варианта осуществления. Устройство 10 в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения идентично любому из устройств 10 в соответствии с вариантами осуществления изобретения, соответственно, с первого по третий, за тем исключением, что, в блоке 13 классификации анатомических частей извлекается, на этапе 150, по меньшей мере, один параметр из выделенного характерного признака DS интервенционного устройства 21, расположенного в части 20a, 20b из нескольких частей 20a, 20b анатомической структуры. Классификационные данными CD представляют собой, по меньшей мере, один классификационный параметр CP, характерный для признака проекции интервенционного устройства 21, расположенного в анатомической части 20a, 20b. На этапе корреляции 110, выполняемом блоком 13 классификации анатомических частей, по меньшей мере, один параметр коррелируется с, по меньшей мере, одним классификационным параметром CP.

По меньшей мере, один параметр, полученный из выделенного характерного признака DS интервенционного устройства 21, расположенного в анатомической части 20a, 20b, может быть, например, длиной сегмента интервенционного устройства 21, углом между двумя сегментами интервенционного устройства 21, рентгеноконтрастностью интервенционного устройства 21 или любым другим признаком интервенционного устройства 21, который заметен в данных ICD изобразительного контента, полученных системой 30 визуализации.

По желанию, этап 110 корреляции, выполняемый блоком 13 классификации анатомических частей, выполняется, по меньшей мере, два раза, чтобы коррелировать, по меньшей мере, два параметра, соответственно, полученных из найденного характерного признака DS, с соответствующими, по меньшей мере, двумя классификационными параметрами CP. Тем самым можно повысить точность определения той части 20a, 20b из нескольких частей 20a, 20b анатомической структуры, в которой находится интервенционное устройство 21. В более общем смысле, блок 13 классификации анатомических частей может коррелировать несколько признаков с несколькими характеристиками (не обязательно с таким же числом). Данная возможность означает, что как характерный признак DS, так и классификационный параметр CP можно рассматривать как набор или вектор первичных скалярных данных. Приведенный подход относится также к проекционным характеристикам PS.

Ниже приведено описание пятого примерного варианта осуществления. Устройство 10 в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения идентично устройству 10 в соответствии с четвертым вариантом осуществления за тем исключением, что, на этапе 150 получения, по меньшей мере, одного классификационного параметра CP, используют трехмерную модель пересечения аорты, корня аорты, устья правой коронарной артерии и устья левой коронарной артерии для формирования, по меньшей мере, одного классификационного параметра CP.

Ниже приведено описание примерного варианта осуществления системы визуализации. Фиг.11 представляет блок-схему системы 30 визуализации в соответствии с настоящим изобретением. Система 30 визуализации содержит источник 31 излучения, модуль 32 регистрации излучения, блок 33 обработки данных с центральным процессором, запоминающее устройство и устройство 10 в соответствии с одним из вариантов, с первого по пятый, осуществления настоящего изобретения. Система 30 визуализации дополнительно содержит дисплей 34, соединенный с блоком 33 обработки данных. Устройство 10 получает данные ICD изобразительного контента из модуля 32 регистрации излучения.

Как показано на фиг.11, источник 31 излучения и модуль 32 регистрации излучения входят в состав C-образной консоли, и источник 31 излучения является рентгеновским источником, и модуль 32 регистрации излучения является модулем регистрации рентгеновского излучения. Изобретение не ограничено приведенной системой визуализации. Источник 31 излучения и модуль 32 регистрации излучения могут также входить в состав системы компьютерной томографии, поворачивающейся вокруг объекта или субъекта, подлежащего обследованию.

Система 30 визуализации можно применять, например, для чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики.

Кроме того, источник 31 излучения может быть источником 31 ультразвука, и модуль 32 регистрации излучения может быть модулем 32 регистрации ультразвука. Ультразвуковые колебания, излучаемые источником 31 ультразвука, отражаются объектом или субъектом, подлежащим обследованию, и регистрируются модулем 32 регистрации излучения.

На фиг.7 показано реальное флюороскопическое изображение, полученное вышеописанной системой 30 визуализации. Фиг.7 соответствует доступу интервенционного устройства 21 в устье 20b правой коронарной артерии. На фиг.7 можно наблюдать типичную прямолинейную форму интервенционного устройства 21. Вид содержит также типичные положения клиньев, подлежащих использованию в данном случае.

На фиг.8 изображена та же самая ситуация, но на ангиографическом изображении, на котором можно наблюдать реальное дерево правой коронарной артерии.

На фиг.9 показано реальное флюороскопическое изображение, полученное вышеописанной системой 30 визуализации. Фиг.9 соответствует доступу интервенционного устройства 21 в устье 20a левой коронарной артерии. U-образный изгиб катетера можно наблюдать отчетливо. Вид содержит также типичные положения клиньев, подлежащих использованию в данном случае.

На фиг.10 изображена та же самая ситуация, но на ангиографическом изображении, на котором можно наблюдать реальное дерево левой коронарной артерии, с его типичными ветвями (левой основной, левой нисходящей, диагональной и огибающей).

В пунктах формулы изобретения, выражение «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и единственное число не исключает множественного числа. Единственный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Очевидное обстоятельство, что некоторые признаки упомянуты в разных взаимно зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что, в подходящем случае, нельзя использовать сочетание упомянутых признаков.

Компьютерную программу можно хранить и/или распространять на подходящем носителе информации, например, оптическом носителе информации или твердотельном носителе информации, поставляемом совместно или в составе другой аппаратуры, но можно также распространять в других формах, например, по сети Интернет или другим проводным или беспроводным телекоммуникационным системам.

Следует отметить, что описание вариантов осуществления изобретения приведено со ссылкой на разные объекты изобретения. В частности, некоторые примерные варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся способа, а другие варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся устройства. Однако, специалисту в данной области техники будет ясно из вышеприведенного и нижеследующего описания, что следует считать, что, если не указано иное, в дополнение к любому сочетанию признаков, относящихся к объекту изобретения одного типа, в настоящей заявке предлагается также любое сочетание признаков, относящихся к разным объектам изобретения. Однако, все признаки можно объединять для обеспечения синергетических эффектов, которые являются более, чем простой суммой признаков.

Выше изобретение проиллюстрировано и подробно пояснено на чертежах и приведенном описании, однако, упомянутые иллюстрации и описание следует считать наглядными и примерными, а не ограничивающими. Изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления. В процессе внедрения заявленного изобретения, специалистами в данной области техники могут быть разработаны другие модификации предложенных вариантов осуществления, после изучения чертежей, описания и зависимых пунктов формулы изобретения.

Никакие позиции в формуле изобретения нельзя интерпретировать в смысле ограничения объема изобретения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для автоматической идентификации и визуализации части анатомической структуры. Устройство содержит блок выделения признаков и блок классификации анатомических частей, при этом блок выделения признаков выполнен с возможностью выделения одного характерного признака внешнего представления интервенционного устройства с использованием предоставляемых данных изобразительного контента, и блок классификации анатомических частей выполнен с возможностью корреляции одного характерного признака с предоставляемыми классификационными данными. Система визуализации содержит источник излучения, модуль регистрации излучения, блок обработки данных и дисплей. Способ включает этапы выделения характерных признаков, корреляции и определения, в какой части анатомической структуры расположено интервенционное устройство. Машиночитаемый носитель информации выполнен с возможностью выполнения этапов способа. Использование группы изобретений повышает надежность установки инструмента в системах при проведении чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство (10) для автоматической идентификации части (20a, 20b) анатомической структуры, содержащей несколько частей (20a, 20b), когда в данной анатомической структуре находится интервенционное устройство (21), содержащее:
блок (11) выделения признаков; и
блок (13) классификации анатомических частей; причем
блок (11) выделения признаков выполнен с возможностью выделения, по меньшей мере, одного характерного признака (DS) внешнего представления интервенционного устройства (21) с использованием предоставляемых данных (ICD) изобразительного контента; и
блок (13) классификации анатомических частей выполнен с возможностью корреляции, по меньшей мере, одного характерного признака (DS) с предоставляемыми классификационными данными (CD), причем блок (13) классификации анатомических частей определяет, в какой части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры расположено интервенционное устройство (21).

2. Устройство (10) по п.1, дополнительно содержащее
блок (12) определения характеристик, предназначенный для обеспечения классификационных данных (CD), с использованием предоставляемых трехмерных данных (3DD) модели интервенционного устройства (21), расположенного в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры, и с использованием предоставляемых данных (SGD) о геометрических характеристиках системы для системы визуализации (30).

3. Устройство (10) по п.1 или 2, дополнительно содержащее
оценивающий блок (14) для оценки проекционных характеристик (PS) внешнего представления интервенционного устройства (21), расположенного в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры, с использованием предоставляемых данных (SGD) о геометрических характеристиках системы и предоставляемых трехмерных данных (3DD) модели интервенционного устройства (21), расположенного в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры;
при этом блок (11) выделения признаков выполнен с возможностью использования оценки проекционных характеристик (PS) внешнего представления интервенционного устройства (21), чтобы выделять характерный признак (DS).

4. Устройство (10) по п.1, в котором интервенционное устройство (21) является катетером (21), и
часть (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры является устьем (20a) левой коронарной артерии или устьем (20b) правой коронарной артерии аорты (20).

5. Система (30) визуализации, содержащая:
источник (31) излучения;
модуль (32) регистрации излучения;
блок (33) обработки данных, содержащий центральный процессор, запоминающее устройство и устройство (10) по одному из пп.1-4; и
дисплей (34), соединенный с блоком (33) обработки данных;
при этом устройство (10) получает данные (ICD) изобразительного контента из модуля (32) регистрации излучения.

6. Способ автоматической идентификации части (20a, 20b) анатомической структуры, содержащей несколько частей (20a, 20b), когда в данной анатомической структуре находится интервенционное устройство (21), при этом упомянутый способ содержит следующие этапы:
(a) выделяют (100) характерный признак (DS) внешнего представления интервенционного устройства (201) с использованием предоставляемых данных (ICD) изобразительного контента; и
(b) коррелируют (110) выделенный характерный признак (DS) с предоставляемыми классификационными данными (CD); и
(c) определяют (120), в какой части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры расположено интервенционное устройство (21).

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий следующий этап:
(d) обеспечивают (130) классификационные данные (CD) с использованием предоставляемых трехмерных данных (3DD) модели интервенционного устройства (21), расположенного в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры, и с использованием предоставляемых данных (SGD) о геометрических характеристиках системы для системы (30) визуализации.

8. Способ по п.6 или 7, дополнительно содержащий следующий этап:
(f) оценивают (140) проекционные характеристики (PS) интервенционного устройства (21), расположенного в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры, с использованием предоставляемых данных (SGD) о геометрических характеристиках системы и предоставляемых трехмерных данных (3DD) модели интервенционного устройства (21), расположенного в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры;
при этом на этапе (100) используют оценку проекционных характеристик (PS) внешнего представления интервенционного устройства (21), полученную на этапе (140), чтобы выделить характерный признак (DS) интервенционного устройства (21).

9. Способ по п.6, дополнительно содержащий следующий этап:
(g) получают (150), по меньшей мере, один параметр из выделенного характерного признака (DS) интервенционного устройства (21), расположенного в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры;
при этом классификационные данные (CD) представляют собой, по меньшей мере, один классификационный параметр (CP), характерный для признака проекции интервенционного устройства (21), расположенного в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры; и
причем на этапе корреляции (110), по меньшей мере, один параметр коррелируют с, по меньшей мере, одним классификационным параметром (CP).

10. Способ по п.6, в котором на этапе определения (120) выполняется определение, что интервенционное устройство (21) расположено в части (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры, когда выделенный характерный признак (DS) находится в предварительно заданном диапазоне классификационных данных (CD).

11. Способ по п.6, в котором
интервенционное устройство (21) является катетером (21); и
часть (20a, 20b) из нескольких частей (20a, 20b) анатомической структуры является устьем (20a) левой коронарной артерии или устьем (20b) правой коронарной артерии аорты (20).

12. Способ по п.11, в котором на этапе получения (150), по меньшей мере, одного параметра используют трехмерную модель пересечения аорты, корня аорты, устья правой коронарной артерии и устья левой коронарной артерии для формирования, по меньшей мере, одного классификационного параметра.

13. Машиночитаемый носитель информации, хранящий программный элемент для управления устройством (10) по одному из пп.1-4, который, при исполнении процессорным блоком, выполнен с возможностью выполнения этапов способа по одному из пп.6-12.