專利名稱：基于ct三維重建與血管造影的實時血管走形顯像系統的制作方法
技術領域：
本實用新型有關一種計算機輔助血管造影設備的顯像系統，尤其是涉及有關利用 CT三維重建影像指導輔助血管造影圖像的顯像設備。
背景技術：
血管疾病是危害我國和世界人類健康的"第一殺手"。在我國乃至全世界其患病 率和死亡率一直為各類疾病之首，患病率已達30%。血管介入治療手術是當前治療血管疾 病的重要手段，據統計數字顯示，2007年我國僅經皮冠狀動脈手術(PCI)的手術量就有近 20萬例，且近年來以每年以30%的速度增長；2007年美國PCI手術量為100萬例，而美國 人口不足我國的四分之一，隨著我國居民生活水平的提高，預測手術量將會逐年上升。血管造影(DSA)是介入診斷治療的重要工具，被譽為是診斷血管的“金標準”，但 普通DSA需要多次注藥才能觀察正位、側位及斜位，對比劑的用量大，對患者不利，有時常 常因為投照體位等因素而受到一定的局限，有時可造成誤診及漏診。DSA 一直被認為是血管病變檢查的金標準，但DSA畢竟是一種有創傷性的檢查，隨 著多排CT技術的發展，使得非創性CT血管三維成像成為可能，從而為血管疾病的診斷開辟 了一條新的掃描方法。螺旋CT可很好地顯示冠脈的鈣化、狹窄等病變形態，與冠脈造影相比，其優點在 于無創傷、對比劑用量少，病人接受的X線劑量少、費用少，適用范圍廣，簡便易行，一般在 10-20分鐘內即可完成檢查；特別是通過CT掃描或獨立影像工作站中配置的三維影像處理 軟件，對CT掃描獲取的原始影像數據進行后期影像處理的一門技術，可以進行血管真實三 維走型的顯示，為疾病的治療提供清晰明確的路徑，為手術治療提供可靠的依據。目前定位系統有兩種追蹤定位模式，一種是電磁系統，一種是光學系統。電磁系統 是利用一個電磁波發生器在手術區域內產生一定大小的電磁場，手術器械上安裝有電磁波 感應器，系統通過接收電磁感應器的信號判斷手術器械的具體位置。電磁系統一般價格較 高，電磁輻射對導管室的設備造成一定影響。光學系統是利用紅外線進行追蹤定位，利用紅 外線攝像機發射和接收紅外線，攝像機通過接收手術工具上發射或反射的紅外線判斷手術 工具的具體位置。針對血管造影檢查，醫生需要盡可能多的豐富血管結構信息，通過C型臂的旋轉、 不同體位采集圖像，便于觀察病灶，憑經驗重建血管三維解剖結構。基于CT三維重建指引 的血管造影實時血管走形顯像系統，將術前接收的CT血管三維圖像與需要在手術中C型臂 的位置信息與造影圖像進行信息融合，從而達到與造影機同角度實時顯示CT血管三維走 型的功能，由于術中要實時進行造影機C型臂的定位跟蹤，因此本發明采用光學定位裝置。
發明內容本實用新型的目的在提出一種基于CT三維重建指引的血管造影實時血管走形顯 像系統，其包括[0009]1、血管造影機其由C型臂影像增強器，圖像校準器，X射線源和C型臂顯像系統 組成，用于對患者手術區域進行圖像采集；2、光學檢測跟蹤裝置通過紅外線定位系統和參照單元間的信息傳遞，捕捉造影 機C型臂移動的位置信息；3、控制單元由圖像單元，配準單元，注冊單元構成，其中圖像單元接收兩部分影 像，一為手術部位術前CT三維重建影像，二為來自C型臂顯像系統的血管二維造影圖像，配 準單元接收紅外定位系統傳來的關于C型臂位置信息，注冊單元將上述信息融合完成注冊 過程，建立圖像和定位信息的匹配關系；4、跟蹤顯示部分根據從注冊單元傳送過來的圖像信息，根據C型臂位置移動，實 時顯示造影及跟蹤的CT三維血管影像。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是由于造影機安裝了光學定位裝置，所 以使其在手術中可以與術前CT三維重建影像實時匹配，從而快速準確的向術者提供血管
三維真實走型信息。
圖1是本實用新型應用在導管室中的結構組成示意圖。圖2是用本實用新型的第一例基于CT三維重建指引的血管造影實時血管走形顯 像檢查的流程圖。
具體實施方式
請參閱圖1所示，本實用新型在導管室的結構組成如下1、造影機C型臂，2、造影機導管床，3、造影機近床操作臺，4、造影機顯示器，5、造 影機控制室顯示屏，6、三維血管造影系統光學定位發生器，7、三維血管造影系統光學定位 工具，8、3D三維血管造影系統實時影像顯示器，9、三維血管造影系統影像工作站，9-1、視頻 輸出接口，9-2、視頻輸入接口，9-3、DVD光驅設備，9-4、數據硬盤設備，9-5、鼠標鍵盤設備。本實用新型的三維血管造影系統包括有光學定位發生器(6)、光學定位工具(7)、 實時影像顯示器(8)、影像工作站(9)。上述影像工作站與光學定位發生器和實時影像顯示 器相連，其上設有視頻輸出接口(9-1)、視頻輸入接口(9-2)，所述視頻輸出接口(9-1)可與 視頻輸出設備相連，視頻輸出設備可以為影像工作站(9)自帶的顯示器及實時影像顯示器 (8)。圖像輸入接口(9-2)連接醫學影像設備，從而將造影機的影像輸入到系統內，將造影 影像與系統重建影像并列顯示，便于觀察。上述影像工作站(9)上還連接有DVD光驅設備 (9-3)、數據硬盤設備(9-4)，用于將病人CT影像傳輸到系統內進行重建。光學定位發生器 (6)連接光學定位工具(7)及影像工作站(9)，可以在光學定位發生器(6)產生的可見光范 圍內實時追蹤光學定位發生工具(7)的位置，該定位工具安裝在造影機C型臂上，因此，光 學定位器(6)在術中實時追蹤光學定位工具(7)的時候即可實時追蹤造影機C型臂的位 置。并且影像工作站(9)上還連接有鼠標和鍵盤(9-5)，可以對影像工作站進行操作。請參閱圖2所示，本實用新型基于CT三維重建指弓|的血管造影實時血管走形顯像 檢查的流程如下1、首先將CT光盤中的CT影像數據導入基于CT三維重建指引的血管造影實時血管走形顯像系統中，然后進行三維重建。2、再通過視頻采集卡實時采集造影機輸出的造影圖像。3、然后系統將對三維重建的CT圖像和實時采集的造影圖像進行配準。配準過程 可以采用兩種方式，分別是手動配準和自動配準。4、在配準完成后，三維重建的CT圖像將和造影機實時采集的造影圖像達到同步， 可以相互定位跟蹤。定位跟蹤方式分為兩種，一種是正向追蹤，就是隨著造影機的C型臂的 轉動，三維重建的CT圖像將轉到與C型臂投射相對應的角度；另一種是逆向追蹤，就是操作 人員拖動三維重建的CT圖像轉動，系統實時計算出C型臂相對應的轉動角度。5、系統完成配準后，可以儲存配準的位置信息和造影圖像及其相應的C型臂造影 投射角度。在手術中的具體操作過程首先在造影機C型臂上粘貼光學定位工具(7)至少兩 個，光學定位工具(7)應在光學定位發生器(6)產生的可視光范圍內，用于在術中讓光學定 位發生器(6)實時追蹤C型臂的位置。將系統按圖一所示連接，然后開機。運行影像工作站 中的三維血管造影系統，將病人CT影像數據輸入到系統，可通過DVD光驅設備傳輸病人數 據，數據的形式為CT影像。接著進行手術部位(心臟)的圖像三維重建。三維模型可以進 行角度變化及方法縮小平移顯示。手術過程中三維血管造影系統連接造影機，當造影機的C 型臂改變角度時，光學定位發生器(6)會實時追蹤C型臂的角度位置并傳輸至影像工作站， 同時造影影像數據會通過圖像輸入接口(9-2)傳輸至影像工作站，三維血管造影系統自動 將重建的三維影像數據的觀察角度轉動到與當前造影影像的觀察角度一致，然后進行注冊 配準，即將實際病人的造影影像和病人術前CT影像重建的三維影像放在同一個平面中進 行一一對應，讓造影影像的血管走形與CT重建的血管走形形成一一對應的關系。然后進行 術中跟蹤，由于此時光學定位發生器(6)會實時追蹤C型臂的位置和角度，因此在術中改變 C型臂的投影角度時，三維血管造影系統會自動調整三維模型至同一個觀察角度，同時造影 的血管走形與三維模型的血管走形會進行一一對應。醫生通過觀察實時影像顯示器(8)看 到的三維血管走形與二維血管走形的對應關系來確定介入工具是否在手術路線上、距離病 變部位的距離、周圍有無閉塞等，通過上述設置可以有效的完成對心臟及其周邊血管的介 入手術。
權利要求一種計算機輔助血管造影設備的顯像系統，其特征在于包括1.1、血管造影機其由C型臂影像增強器，圖像校準器，X射線源和C型臂顯像系統組成，用于對患者手術區域進行圖像采集；1.2、光學檢測跟蹤裝置通過紅外線定位系統和參照單元間的信息傳遞，捕捉造影機C型臂移動的位置信息；1.3、控制單元由圖像單元，配準單元，注冊單元構成，其中圖像單元接收兩部分影像，一為手術部位術前CT三維重建影像，二為來自C型臂顯像系統的血管二維造影圖像，配準單元接收紅外定位系統傳來的關于C型臂位置信息，注冊單元將上述信息融合完成注冊過程，建立圖像和定位信息的匹配關系；1.4、跟蹤顯示部分根據從注冊單元傳送過來的圖像信息，根據C型臂位置移動，實時顯示造影及跟蹤的CT三維血管影像。
2.如權利要求1所述的計算機輔助血管造影設備的顯像系統，其特征在于所述的光 學定位系統的光學定位工具一般固定在造影機的C型臂或其相關位置，并且至少安裝2個 光學定位工具。
3.如權利要求1所述的計算機輔助血管造影設備的顯像系統，其特征在于所述的光 學定位系統通過發射紅外線，并接收由光學定位工具反射回的紅外線信息來確定C型臂的 空間位置。
4.如權利要求1所述的計算機輔助血管造影設備的顯像系統，其特征在于所述的光 學定位系統的有效檢測范圍為950mm-3000mm。
5.如權利要求1所述的計算機輔助血管造影設備的顯像系統，其特征在于所述的控 制單元的圖像單元包括存儲部分，存儲多個實時采集的造影圖像，包括至少兩個不同角度 的造影圖像。
6.如權利要求1所述的計算機輔助血管造影設備的顯像系統，其特征在于所述的控 制單元的注冊單元的圖像融合部分用于建立造影圖像與光學跟蹤裝置之間的有機聯系。
專利摘要基于CT三維重建與血管造影的實時血管走形顯像系統是一種血管造影機的輔助血管真實走型顯像系統，包括1、血管造影機由C型臂影像增強器，圖像核準器，X射線源和C型臂顯像系統組成，用于對手術區域進行圖像采集；2、光學檢測跟蹤裝置通過紅外線定位系統和參照單元間的信息傳遞，捕捉C型臂的位置信息；3、控制單元由圖像單元，配準單元，注冊單元構成，其中圖像單元接收術前CT三維重建和造影兩部分圖像，配準單元接收紅外定位系統傳來的C型臂位置信息，注冊單元將上述信息融合完成注冊，建立圖像和定位信息的匹配關系；4、跟蹤顯示部分根據注冊單元的信息，實時顯示造影及跟蹤的CT三維血管圖像。
文檔編號A61B6/03GK201683906SQ20082012399
公開日2010年12月29日 申請日期2008年12月4日 優先權日2008年12月4日
發明者易新 申請人:北京集翔多維信息技術有限公司