Анализ кальциноза аортального клапана

Группа изобретений относится к медицине, а именно к системе и способу анализа изображения структуры аортального клапана. Рабочая станция и устройство визуализации содержат систему для реализации способа, причем система содержит интерфейс визуализации для получения изображения структуры аортального клапана, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу; подсистему сегментации для разбиения структуры аортального клапана на сегменты на изображении для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты; подсистему распознавания для распознавания кальциноза на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана; - подсистему анализа, выполненную с возможностью: i) определения срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты; ii) проецирования кальциноза от срединной линии на аортальную луковицу, с получением, таким образом, проекции, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу, после замещения клапана; блок вывода для выработки данных, представляющих проекцию, причем изображение структуры аортального клапана представляет собой трехмерное изображение, с получением, таким образом, трехмерной проекции в качестве указанной проекции. Группа изобретений обеспечивает эффективный анализ риска перивальвулярной утечки при вмешательствах в ходе транскатетерной имплантации аортального клапана (ТИАК) для оценки готовности пациента к процедуре ТИАК. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе и способу анализа изображения структуры аортального клапана для обеспечения возможности оценки кальцинозов аортального клапана. Кроме того, настоящее изобретение относится к рабочей станции и устройству визуализации, содержащим указанную систему, а также к компьютерному программному продукту, содержащему инструкции, обуславливающие выполнение указанного способа процессорной системой.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Сужение трубчатых структур сердечно-сосудистой системы, таких как сердечные клапаны, может привести к нефизиологическим потокам крови по этим структурам и последующему влиянию на состояние сердечно-сосудистой системы индивидуума. Кальциноз клапана, вызванный отложением кальция, также известным как бляшка, на клапанах в результате может привести к склерозу (затвердению) ткани, образующей створки клапана, и сужению отверстия клапана. Такое сужение может стать настолько серьезным, что это приведет к уменьшению потока крови через аортальный клапан и увеличению нагрузки на левый желудочек, вызывая стеноз клапана (т.е. сужение клапана). Аортальный клапан является одним из сердечных клапанов, имеющих высокий показатель распространения стеноза. Стеноз аортального клапана является вторым наиболее распространенным заболеванием сердечно-сосудистой системы с коэффициентом заболеваемости от 2% до 7% среди групп населения Западной Европы и Северной Америки возрастом свыше 65 лет. В конечном итоге, стеноз аортального клапана может привести к таким симптомам, как, помимо прочего, одышка, дискомфорт в грудной клетке и обморок. В отсутствие лечения острый аортальный стеноз может привести к летальному исходу у до 50% пациентов.

Как правило, ведение пациентов с аортальным стенозом зависит от тяжести заболевания. При тяжелом аортальном стенозе может потребоваться замещение аортального клапана. Транскатетерная имплантация аортального клапана (ТИАК, TAVI) представляет собой замещение аортального клапана сердца клапаном на основе стента, установленным на катетере, вставляемом в тело через небольшой разрез, в отличие от замещения клапана при хирургической операции на открытом сердце. Процедура ТИАК включает получение доступа к бедренной артерии, выполнение баллонной вальвулопластики с последующим продвижением искусственного аортального клапана через нативный клапан с помощью катетера. Одновременно с выполнением интенсивной стимуляции правого желудочка надувают баллон для расправления искусственного клапана. Основной причиной осложнений во время процедур ТИАК могут быть удары. Недостатками вмешательств ТИАК являются риск эмболизации по причине разрыва бляшки и перивальвулярные утечки, при которых кровь течет через канал между структурой имплантированного клапана и тканью сердца ввиду отсутствия надлежащей герметизации. Оценка кальциноза может использоваться для оценки готовности пациента к процедуре ТИАК, а также для оценки риска, для размещения протеза аортального клапана и выбора типа протеза аортального клапана.

При оценке кальцинозов, помимо величины кальциноза, также важно его распределение. Было обнаружено, что распределение нагрузки бляшки на три створки аортального клапана, которые также известны как заслонки клапана (левая коронарная заслонка (ЛКЗ), правая коронарная заслонка (ПКЗ) и некоронарная заслонка (НКЗ)), часто является асимметричным. Неравномерное распределение кальцинозов является одним фактором риска перивальвулярной утечки.

Известна автоматическая оценка кальциноза аортального клапана. Например, в заявке на патент США №2013/155064 описаны способ и система автоматической оценки кальциноза аортального клапана. Согласно заявке на патент США №2013/155064 модель аортального клапана конкретного пациента создают на объемном трехмерном медицинском изображении, таком как трехмерная объемная компьютерная томография (КТ). Основываясь на модели аортального клапана, определяют кальцинозы в области трехмерного объемного медицинского изображения. Составляют двухмерную схему образования кальциноза, которая отображает местоположения кальцинозов, разбитых на сегменты, относительно створок аортального клапана на модели аортального клапана конкретного пациента. Указано, что двухмерная схема образования кальциноза может использоваться для оценки готовности пациента к процедуре транскатетерной имплантации аортального клапана (ТИАК), а также оценки риска, размещения протеза аортального клапана и выбора типа протеза аортального клапана.

Проблема способа в заявке на патент США №2013/155064 состоит в том, что он не является достаточно точным для оценки кальцинозов аортального клапана.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Было бы предпочтительным создать систему или способ обеспечения более точной оценки кальцинозов аортального клапана.

Для лучшего решения данного вопроса, согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрена система анализа изображения структуры аортального клапана для обеспечения возможности оценки кальцинозов аортального клапана, содержащая:

интерфейс визуализации для получения изображения структуры аортального клапана, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу;

подсистему сегментации для разбиения структуры аортального клапана на сегменты на изображении для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты;

подсистему распознавания для распознавания кальциноза на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана;

подсистему анализа, выполненную с возможностью:

i) определения срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты;

ii) проецирования кальциноза от срединной линии на аортальную луковицу с получением, таким образом, проекции, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу;

блок вывода для выработки данных, представляющих проекцию,

причем изображение структуры аортального клапана представляет собой трехмерное изображение с получением, таким образом, трехмерной проекции в качестве указанной проекции.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ анализа изображения структуры аортального клапана для обеспечения возможности оценки кальцинозов аортального клапана, включающий:

получение изображения структуры аортального клапана, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу;

разбиение структуры аортального клапана на сегменты на изображении для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты;

распознавание кальциноза на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана;

определение срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты;

проецирование кальциноза от срединной линии на аортальную луковицу с получением, таким образом, проекции, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу;

выработку данных, представляющих эту проекцию,

причем изображение структуры аортального клапана представляет собой трехмерное изображение с получением, таким образом, трехмерной проекции в качестве указанной проекции.

Вышеуказанные меры включают получение изображения структуры аортального клапана пациента, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу. Изображение, образованное данными об изображении, может представлять собой, например, пространственное изображение, или оно может быть составлено из пакета срезов изображения и может быть получено с помощью различных методов медицинской визуализации, таких как КТ и магнитно-резонансная томография (МРТ).

В настоящем документе, под термином «аортальная луковица», который также известен как «луковица аорты», подразумевается анатомическая структура, которая по меньшей мере содержит расширенную первую часть аорты, содержащую полулунные аортальные клапаны и аортальные синусы. Таким образом, под проекцией на аортальную луковицу подразумевается проекция на стенку данной анатомической структуры.

Предусмотрена подсистема сегментации для разбиения структуры аортального клапана на сегменты на изображении посредством анализа данных об изображении, благодаря чему получают разбивку структуры аортального клапана на сегменты. Разбиение анатомических структур на сегменты на изображениях широко известно. Например, к данным об изображении может быть применена деформируемая модель. Данный тип разбиения на сегменты представляет собой пример разбиения на сегменты, основанного на модели. Кроме того, могут использоваться другие типы разбиений на сегменты, такие как разделение по порогу, выделение кластеров или наращивание областей.

Кроме того, предусмотрена подсистема распознавания для распознавания одного или более кальцинозов на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана, т.е. данных об ее изображении. Для распознавания кальциноза могут использоваться различные способы анализа изображений, такие как технологии обнаружения объектов. Подсистема распознавания может быть выполнена с возможностью использования, например, способов разделения по порогу интенсивности или разбиения на сегменты для распознавания и/или разбиения кальциноза на сегменты. Таким образом, подсистема распознавания может предоставлять информацию о местоположении кальциноза на изображении.

Кроме того, предусмотрена подсистема анализа, которая выполнена с возможностью определения срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты. Срединная линия аортальной луковицы может быть определена известными способами определения срединной линии трубчатой структуры сердечно-сосудистой системы. Кроме того, подсистема анализа выполнена с возможностью проецирования кальциноза в направлении проецирования, которое проходит от срединной линии аортальной луковицы в сторону стенки структуры аортальной луковицы. За счет выполнения проецирования подсистема анализа предоставляет информацию о местоположении кальциноза, спроецированном на структуру аортальной луковицы.

Настоящее изобретение основано на понимании того, что размещение и расширение каркаса стента после замещения клапана может привести к перераспределению кальцинозов. Например, вставка и расширение стента в аортальном клапане может прижать створку клапана и кальциноз, образовавшийся на створках, к стенке луковицы. Иными словами, створки исходного клапана всегда прижаты к аортальной луковице за счет вставки и расширения клапана на основе стента. Местоположение перераспределенного кальциноза может мешать полному и симметричному расширению каркаса стента после замещения клапана. Таким образом, предпочтительно выполнить определение местоположения кальциноза после замещения клапана. За счет проецирования в изобретении предоставляется полезная информация о перераспределении кальцинозов после такого размещения и расширения каркаса стента и замещения клапана. Предоставленная информация может быть с успехом использована, например, для эффективного анализа риска перивальвулярных утечек при вмешательствах ТИАК для оценки готовности пациента к процедуре ТИАК. Информация о местоположении кальциноза, спроецированном на аортальную луковицу, также может быть с успехом использована для планирования размещения протеза аортального клапана, выбора типа протеза аортального клапана и т.д.

В настоящем документе, под термином «проецирование» подразумевается общий термин или собирательный термин для класса различных конкретных математических функций. Существует два основных типа проецирования, выполняемого подсистемой анализа, а именно, ортогональное проецирование и так называемое «корригированное» ("corrected") проецирование. В настоящем документе, корригированное проецирование обозначает проецирование в направлении, отличающемся от ортогонального направления. Виды проецирования определяются подсистемой анализа, основываясь на нескольких критериях принятия решения. Один пример критерия принятия решения для выбора вида проецирования может быть основан на состоянии створок аортального клапана. Другой пример критерия принятия решения может быть основан на целевом назначении, например прогнозе распространения кальция в аортальной луковице после ТИАК для прогнозирования перивальвулярной утечки, или простом предоставлении оптического измерения асимметрического распределения нагрузки бляшки по трем створкам клапана. Следует понимать, что также может быть использован другой критерий принятия решения.

Как правило, створки аортального клапана обладают двумя крайними состояниями: открытое состояние и закрытое состояние. Следует понимать, что также возможны промежуточные состояния. После замещения клапана стент установленного клапана на основе стента разрушит исходный клапан и прижмет створки исходного клапана к аортальной луковице. Таким образом, когда створки аортального клапана находятся в открытом состоянии, за счет проецирования кальциноза в ортогональном направлении от срединной линии на аортальную луковицу, проецируемый кальциноз в аортальной луковице будет достаточным образом отражать распределения кальциноза после замещения клапана, а именно, после вставки клапана на основе стента.

Предпочтительно, чтобы ортогональное проецирование могло быть легко осуществлено и могло быстро предоставить достаточно информации, что позволит медицинскому работнику быстро и заранее определить, может ли кальциноз между аортальной луковицей и вставленным стентом вызвать какую-либо утечку. Таким образом, ортогональное проецирование может использоваться, когда исходный клапан визуализирован в открытом состоянии, и/или при ситуации, когда пользователю может понадобиться только приблизительная информация о местоположении проецируемого кальциноза.

Вставка клапана на основе стента изменит положение створок исходного клапана за счет разрушения клапана и, следовательно, изменит положение проецируемого кальциноза в аортальной луковице. Для точного определения местоположения проецируемого кальциноза направление проецирования должно быть изменено или откорректировано до направления, отличающегося от ортогонального направления от срединной линии до аортальной луковицы, особенно если исходный клапан был визуализирован в закрытом состоянии. Направление проецирования будет определено за счет выполнения следующих этапов:

определение плоскости, содержащей срединную линию и кальциноз, причем плоскость проходит через кольцо или точку пересечения кольца, через аортальную луковицу на первой кривой и через створку клапана на второй кривой;

определение расстояния от кальциноза до точки пересечения кольца вдоль второй кривой;

проецирование кальциноза в направлении проецирования на аортальную луковицу для получения проецируемого кальциноза, основываясь на расстоянии от кальциноза до точки пересечения кольца;

причем направление проецирования определяют таким образом, что после проецирования расстояние от проецируемого кальциноза до точки пересечения кольца вдоль первой кривой равняется расстоянию от точки пересечения кольца до кальциноза вдоль второй кривой.

Предпочтительно, чтобы корригированное проецирование могло предоставлять точную и подробную информацию о местоположении проецируемого кальциноза, что позволит медицинскому работнику точно и заранее определить, может ли кальциноз между аортальной луковицей и вставленным стентом вызвать какую-либо утечку. Таким образом, корригированное проецирование может быть использовано, когда исходный клапан визуализирован в закрытом состоянии, и/или при ситуации, когда пользователю может понадобиться точная и подробная информация о местоположении проецируемого кальциноза.

При необходимости, изображение структуры аортального клапана представляет собой трехмерное изображение с получением, таким образом, трехмерной проекции в качестве указанной проекции, а подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью развертки трехмерной проекции с получением, таким образом, двухмерной схемы, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу. Двухмерная схема может быть интерпретирована более легко и/или точно, чем трехмерное изображение. Преимущество этого заключается в том, что этим обеспечивается оценка распределения кальцинозов в структуре аортального клапана медицинским работником.

При необходимости, подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью отображения на двухмерной схеме по меньшей мере одного из следующего: сектора левой коронарной заслонки, сектора правой коронарной заслонки, сектора некоронарной заслонки, кольца и устья коронарных артерий. Это облегчает обнаружение симметричного или асимметричного распределения кальциноза относительно створок аортального клапана для медицинского работника. Например, медицинский работник может увидеть непосредственно местоположение кальциноза относительно сектора левой коронарной заслонки и сектора правой коронарной заслонки.

При необходимости, подсистема анализа выполнена с возможностью проецирования кальциноза в ортогональном направлении от срединной линии на аортальную луковицу. Такое проецирование в ортогональном направлении отображает местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу. Предпочтительным является то, что проецирование в ортогональном направлении уже может предоставить медицинскому работнику приблизительную информацию о симметричном и асимметричном распределении кальциноза относительно створок аортального клапана. Вышеуказанные меры позволяют системе, например, достаточным образом смоделировать местоположение кальциноза после вставки клапана на основе стента в структуру аортального клапана, когда изображение структуры аортального клапана получено при открытом состоянии аортального клапана в соответствующем сердечном цикле.

При необходимости, структура аортального клапана на изображении содержит кольцо аортального клапана, а подсистема анализа выполнена с возможностью определения плоскости, содержащей срединную линию и кальциноз, причем плоскость проходит через кольцо в точке пересечения кольца, через аортальную луковицу на первой кривой и через створку клапана на второй кривой; определения расстояния от кальциноза до точки пересечения кольца вдоль второй кривой; проецирования кальциноза в направлении проецирования на аортальную луковицу для получения проецируемого кальциноза на основании расстояния от кальциноза до точки пересечения кольца таким образом, что после проецирования расстояние от проецируемого кальциноза до точки пересечения кольца вдоль первой кривой равняется расстоянию отточки пересечения кольца до кальциноза вдоль второй кривой.

Вышеуказанные меры позволяют системе смоделировать точное местоположение кальциноза после вставки стента в структуру аортального клапана, когда изображение структуры аортального клапана получено при закрытом состоянии аортального клапана в соответствующем сердечном цикле.

При необходимости, подсистема распознавания дополнительно выполнена с возможностью определения величины кальциноза на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана, а подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью отображения величины кальциноза на проекции. Учет величины кальциноза предоставляет дополнительную информацию для оценки симметричного или асимметричного распределения кальциноза относительно створок аортального клапана. Это может облегчить оценку для медицинского работника.

При необходимости, подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью количественной оценки распределения кальцинозов в структуре аортального клапана посредством анализа местоположения и величины кальцинозов, а блок вывода дополнительно выполнен с возможностью выработки данных, представляющих количественную оценку распределения кальцинозов в структуре аортального клапана.

Например, данные могут представлять собой таблицу с указанием процентной доли кальциноза, находящегося на каждой створке аортального клапана. Преимущество таких данные о количественной оценке распределения кальцинозов заключается в возможности более простой и/или точной интерпретации таких количественных данных по сравнению со случаем, когда медицинскому работнику необходимо интерпретировать данные с точки зрения качества, опираясь на информацию, представленную медицинскому работнику визуально.

При необходимости, структура аортального клапана на изображении дополнительно содержит восходящий отдел аорты и левый желудочек, а подсистема распознавания дополнительно выполнена с возможностью распознавания кальциноза на восходящем отделе аорты или левом желудочке посредством анализа изображения структуры аортального клапана, а подсистема анализа дополнительно отображает местоположение кальциноза на восходящем отделе аорты или левом желудочке на проекции. Восходящий отдел аорты и левый желудочек могут предоставить дополнительный анатомический контекст, таким образом облегчая обнаружение местоположения кальциноза относительно восходящего отдела аорты и/или левого желудочка для медицинского работника. Кроме того, основываясь на распределении кальцинозов, размещение стента может привести к изменению положения кальциноза на восходящем отделе аорты и/или левом желудочке. Соответственно, система может отображать такое изменение положения кальциноза на восходящем отделе аорты и/или левом желудочке.

При необходимости, подсистема сегментации выполнена с возможностью разбиения изображения на сегменты на основе модели, посредством применения модели к данным об изображении. Например, модель может представлять собой деформируемую модель. В качестве примера, деформируемая модель может быть моделью усредненной формы, представляющей усредненную форму структуры сердечно-сосудистой системы у множества пациентов, или может быть приспособленной под пациента моделью, приспособленной под эту структуру сердечно-сосудистой системы пациента. Таким образом, деформируемая модель может определять геометрию типа структуры сердечно-сосудистой системы, например, она может представлять собой сетку с множеством треугольных отделений, в частности такую, которая моделирует подструктуры таких структур сердечно-сосудистой системы. Деформируемая модель может быть представлена данными модели. Благодаря такому разбиению на сегменты, основываясь на модели, предпочтительным образом, может быть разбита на сегменты анатомия аортальной луковицы, в том числе кольца и створок клапана, перед вмешательством во время различных фаз сердечного цикла.

При необходимости, модель кодирует по меньшей мере одно из следующего: сектор левой коронарной заслонки, сектор правой коронарной заслонки, сектор некоронарной заслонки, кольцо и устье коронарных артерий. Это может облегчить маркировку этих секторов на развернутой двухмерной схеме, если такая схема предоставлена системой.

При необходимости, изображение структуры аортального клапана представляет собой изображение КТ, а подсистема распознавания выполнена с возможностью определения кальциноза посредством выполнения разделения изображения КТ по порогу интенсивности. В случае изображений КТ, кальциноз можно с успехом увидеть на неконтрастных изображениях, поскольку на контрастных изображениях контрастное вещество имеет похожее значение интенсивности, что и кальцинозы, и может исказить кальциевый индекс.

При необходимости, изображение представляет собой изображение спектральной компьютерной томографии, полученное, например, со сканера спектральной компьютерной томографии «IQon» компании «Philips», а подсистема распознавания выполнена с возможностью определения кальциноза посредством выполнения спектрального анализа для распознавания кальциноза, основываясь на характеристическом атомном числе материала кальциноза. Используя такую характеризацию кальцинозов на основании материала, может быть достигнуто более точное распознавание формы и размера кальциноза.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предусмотрен компьютерный программный продукт, содержащий инструкции, обуславливающие выполнения предлагаемого способа процессорной системой.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предусмотрена рабочая станция или устройство визуализации, содержащее указанную систему. Следовательно, как рабочая станция, так и устройство визуализации, может содержать интерфейс визуализации, подсистему сегментации, подсистему распознавания и подсистему анализа.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что два или более вышеуказанных вариантов реализации, осуществлений и/или аспектов настоящего изобретения могут быть объединены любым образом, который может быть полезен.

Модификации и изменения устройства визуализации, рабочей станции, способа и/или компьютерного программного продукта, которые соответствуют описанным модификациям и изменениям системы, могут быть осуществлены специалистом в данной области техники на основании настоящего описания.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что способ может быть применен к данным о многомерном изображении, например к трехмерным (3D) или четырехмерным (4D) изображениям, полученным с помощью различных методик получения, таких как, без ограничения, обычная рентгеновская визуализация, компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), ультразвуковое исследование (УФ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОЭКТ) и медицинская радиология (MP).

Настоящее изобретение определено в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты реализации определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут ясными с разъяснениями, ссылающимися на варианты реализации, описанные ниже в данном документе. На чертежах:

Фиг. 1 показывает систему анализа изображения структуры аортального клапана для обеспечения возможности оценки кальцинозов;

Фиг. 2 показывает разбивку створок аортального клапана на сегменты, а также кальцинозы створок аортального клапана в виде белых участков;

Фиг. 3А показывает изображение структуры аортального клапана, на котором представлены кальцинозы, являющиеся результатом распозавания, выполненного подсистемой распознавания;

Фиг. 3В показывает изображение структуры аортального клапана, на котором представлен результат распознавания, выполненного подсистемой распознавания;

Фиг.4 показывает изображение структуры аортального клапана, на котором представлен результат корригированного проецирования, выполненного подсистемой анализа;

Фиг. 5 показывает двухмерную схему, на которой схематически представлена развернутая аортальная луковица;

Фиг. 6А показывает разбивку изображения структуры аортального клапана на сегменты;

Фиг. 6В показывает модель створок аортального клапана;

Фиг. 6С показывает модель структуры аортального клапана, содержащую створки аортального клапана, левый желудочек и восходящий отдел аорты;

Фиг. 7 показывает способ анализа изображения структуры аортального клапана для обеспечения возможности оценки кальцинозов; и

Фиг. 8 показывает компьютерный программный продукт, содержащий инструкции, обуславливающие выполнение предлагаемого способа процессорной системой.

Фиг. 9А и 9В схематически показывают пример, на котором изображен результат корригированного проецирования, выполненного подсистемой анализа, в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показана система 100 анализа изображения аортального клапана для обеспечения возможности оценки кальцинозов аортального клапана. Система 100 содержит интерфейс 110 визуализации для получения изображения 105 структуры аортального клапана, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу. Фиг. 1 показывает интерфейс 110 визуализации, получающий изображение 105 в виде данных об изображении 105 из внешней базы 101 данных, такой как система хранения и обмена изображениями (англ. - «Picture Archiving and Communication System», PACS). Таким образом, интерфейс 110 визуализации может быть образован так называемым DICOM-интерфейсом. Однако интерфейс 110 визуализации также может быть выполнен в любой другой подходящей форме, такой как внутренняя или внешняя память или интерфейс хранения, сетевой интерфейс для местной или глобальной вычислительной сети и т.д. Например, вместо получения доступа к изображению из внешней базы данных, доступ к изображению может быть получен из внутренней памяти.

Кроме того, система 100 содержит подсистему 120 сегментации. Подсистема 120 сегментации выполнена с возможностью разбиения структуры аортального клапана на сегменты на изображении, во время работы системы 100, для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты. Для этой цели показано, что подсистема 120 сегментации получает изображение 105 через интерфейс 110 визуализации, а также выводит данные 125 разбиения структуры аортального клапана на сегменты.

Кроме того, система 100 содержит подсистему 130 распознавания. Подсистема 130 распознавания выполнена с возможностью распознавания кальциноза на створках аортального клапана, во время работы системы 100, посредством анализа изображения структуры аортального клапана. Для этой цели показано, что подсистема 130 распознавания получает изображение 105 через интерфейс 110 визуализации и предоставляет данные 135 о распознавании, представляющие собой результат распознавания. Например, подсистема 130 распознавания может быть выполнена с возможностью предоставления данных, отображающих местоположение, форму, размер и/или другие характеристики кальциноза, такие как характеристики материала кальциноза. Хотя на фиг. 1 не показано, подсистема 130 распознавания может обмениваться данными с подсистемой 120 сегментации. Например, подсистема сегментации может отправлять данные, представляющие структуру аортального клапана, разбитую на сегменты, подсистеме распознавания, а подсистема распознавания может принимать данные и использовать данные для выполнения регистрации структуры аортального клапана, разбитой на сегменты, до других данных.

Кроме того, система 100 содержит подсистему 140 анализа. Подсистема 104 анализа выполнена с возможностью, во время работы системы 100, i) определения срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты, и ii) проецирования кальциноза от срединной линии на аортальную луковицу с получением, таким образом, проекции, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу. Кроме того, подсистема 140 анализа выполнена с возможностью предоставления данных 145, представляющий результат ее анализа. Подсистема 140 анализа может делать данные 145 доступными в системе 100, например, для дальнейшего анализа или вывода.

Кроме того, система 100 может содержать блок 150 вывода. Блок вывода может быть выполнен с возможностью выработки выходных данных во время работы системы 100. Например, блок вывода может предоставлять выходные данные посредством форматирования данных 145, которые он принимает от подсистемы 140 анализа. Результат 155 блока 150 вывода может быть использован при дальнейшем анализе, визуализации и т.д. Например, блок вывода может представлять собой выходное дисплейное устройство, а выходные данные могут представлять собой отображаемые данные, подлежащие визуализации на дисплее, подсоединенном к выходному дисплейному устройству.

Система 100 может быть реализована в качестве отдельного устройства или прибора, такого как рабочая станция или прибор визуализации, или она может быть реализована в таком устройстве или приборе. Устройство или прибор может содержать один или более микропроцессоров, исполняющих соответствующее программное обеспечение. Программное обеспечение может быть загружено и/или сохранено в соответствующей памяти, например, энергозависимом запоминающем устройстве, таком как ОЗУ, или энергонезависимом запоминающем устройстве, таком как Flash-накопитель. В качестве альтернативы, функциональные блоки системы могут быть реализованы в устройстве или приборе в виде программируемой логической схемы, например, в виде программируемой пользователем вентильной матрицы (ППВМ). Следует отметить, что система 100 также может быть реализована в разделенном виде, т.е. содержать различные устройства или приборы.

На фиг. 2 показано изображение 20, на котором представлен результат подсистемы 120 сегментации, входящей в состав системы 100 по фиг. 1. На изображении 20 представлена структура аортального клапана, содержащая первую створку 031, вторую створку 032 и третью створку 033. Границы створок 031-033 изображены кривыми линиями на изображении 20. Границы створок 031-033 получены как результат разбиения на сегменты, выполненного подсистемой сегментации. Кроме того, на изображении 20 дополнительно представлены кальцинозы 021-026 на створках 031-033.

Изображение структуры аортального клапана может быть получено с помощью методик визуализации, таких как КТ и МРТ. Еще в одном примере изображение структуры аортального клапана может быть получено с помощью компьютерной томографической ангиографии.

Компьютерная томографическая ангиография представляет собой особый тип КТ, который особенно сконцентрирован на кровеносных сосудах и сердечных клапанах, в котором используется контрастный материал для их явного отображения на изображениях. Еще в одном примере изображение структуры аортального клапана может быть получено с помощью спектральной компьютерной томографии, которая может предоставлять не только анатомическую информацию, но также и способность характеристики структур, основываясь на их материальной составляющей в пределах одного снимка. За счет использования типа спектрального анализа, система 100 по фиг. 1 может быть выполнена с возможностью разделения материалов, имеющих конкретные атомные числа, от элементов периодической системы. Элементам могут быть присвоены специфические коды цветов для того, чтобы сделать их заметными на снимках, даже если окружающая ткань имеет подобные количества единиц по шкале Хаунсфилда. Спектральный анализ может быть использован для распознания кальцинозов на структурах аортального клапана.

В системе 100 по фиг. 1 может быть использована комбинация контрастного изображения и неконтрастного изображения структуры аортального клапана. В качестве примера, структура аортального клапана может быть разбита на сегменты на контрастном изображении, а кальциноз может быть распознан на неконтрастном изображении. Благодаря регистрации на основе модели, разбитая на сегменты структура аортального клапана может быть регистрирована до неконтрастного изображения. Для применения такой регистрации, обнаружение границ или признаков второй модели может быть обучено на неконтрастном изображении посредством ограничения приспособления к переходу и вращению.

Подсистема 130 распознавания, содержащаяся в системе 100 по фиг. 1, может быть выполнена с возможностью различного типа разделения данных об изображении по порогу интенсивности для распознания кальцинозов. В качестве примера, может быть определено первое пороговое значение. Это первое пороговое значение может быть использовано для оценки значений интенсивности на поверхности модели, например поверхности модели створки, с помощью разделения по порогу. За счет использования данного способа может быть определен ряд исходных точек. К исходным точкам может быть применено наращивание областей. Для наращивания областей может быть определено второе пороговое значение. Для соседних вокселов может быть применено разделение по порогу с использованием второго порогового значения. Для уменьшения шума может быть использовано не значение интенсивности самого воксела, а среднее значение соседних вокселов. Еще в одном примере для распознавания кальцинозов может быть использован снимок с естественным кальциевым индексом. Снимок с естественным кальциевым индексом и, например, снимок, сделанный с помощью компьютерной томографической ангиографии, могут быть регистрированы для дальнейшего анализа.

На фиг. 3А показано изображение 30 структуры аортального клапана, на котором представлены кальцинозы 027-028 как результат распознания, выполненного подсистемой 130 распознавания. Кроме того, фиг. 3А показывает срединную линию 051 аортальной луковицы 041, определенную подсистемой 140 анализа, входящей в состав системы 100 по фиг. 1. Кроме того, на фиг. 3А изображено направление 042 ортогонального проецирования от срединной линии 051 к аортальной луковице 041.

Подсистема 140 анализа, содержащаяся в системе 100 по фиг. 1, может быть выполнена с возможностью определения срединной линии 051 аортальной луковицы 041, например, посредством применения алгоритма извлечения срединной линии на основании Deschamps Т., "Curve and Shape Extraction with Minimal Path and Level-Sets Techniques-Applications to 3D Medical Imaging", Universite Paris-IX Dauphine, декабрь 2001 г. При таком подходе, может быть использован частичный алгоритм распространения фронта для разделения объемных вокселов на изображении структуры аортального клапана на следующие точки: «Живые» (вокселы сосудов), «Отдаленные» (нетронутые вокселы) и «Пробные» в зависимости от интенсивности их изображения. Установленная «Пробная» точка может быть трехмерной поверхностью, которая может быть описана, как приблизительная разбивка границ трубчатой структуры, такой как аортальная луковица, на сегменты. Второе распространение фронта может распространять фронт вовнутрь от всех «Пробных» точек. Это может привести к более высоким значениям времени прибытия к центру трубчатой структуры. Следовательно, минимальный путь между начальными и конечными точками относительно значений времени прибытия, рассчитанных предварительно, может быть найден посредством применения распространения фронта в третий раз. Фронт может быть подтолкнут для ускоренного распространения в центре трубчатой структуры. Отцентрированный путь трубчатой структуры может быть получен посредством обратного распространения из конечной точки.

На фиг. 3В показано изображение 35 структуры аортального клапана, на котором представлен результат проецирования, выполненного подсистемой 140 анализа, входящей в состав системы 100 по фиг. 1. На изображении 35 представлены проецируемые кальцинозы 061-062 при проецировании на аортальную луковицу 041. Проекция может представлять собой проекцию, основанную на поэлементном формировании изображения. Например, сумма пикселов с некоторой интенсивностью в некоторой точке на изображении может быть спроецирована на конкретное расстояние от линии проецирования в конкретном направлении. Например, пикселы, представляющие кальцинозы 027-28, могут быть спроецированы от срединной линии 051 на аортальную луковицу 041 для получения проецируемых кальцинозов 061-062 в ортогональном направлении от срединной линии. Для выполнения таких проекций подсистема 140 анализа, содержащаяся в системе 100 по фиг. 1, может рассчитывать расстояние пиксела от срединной линии 051 аортальной луковицы и от стенки луковицы.

На фиг. 4 показано изображение 40 структуры аортального клапана, на котором представлен результат проецирования, выполненного подсистемой 140 анализа, входящей в состав системы 100 по фиг. 1. Кроме того, на фиг. 4 изображены кальцинозы 029-030 и срединная линия 051 аортальной луковицы 041. Для точной имитации ситуации, при которой стент вставляют в структуру аортального клапана, подсистема 140 анализа, содержащаяся в системе 100 по фиг. 1, может быть выполнена с возможностью осуществления проецирования в направлении, отличающемся от ортогонального направления, от срединной линии. Для этой цели подсистема 140 анализа может быть выполнена с возможностью конкретизации корректировки на ориентации проецирования. Корректировка может быть конкретизирована на основании расстояния между кальцинозом и луковицей вдоль створки аортального клапана. Кроме того, на фиг. 4 изображено откорректированное направление 043 проецирования. Соответственно, местоположение проецируемого кальциноза представляет собой местоположение кальциноза в ситуации, при которой стент помещен в клапан. На фиг. 4 изображена полученная в результате проекция кальциноза 063-064.

Кроме того, на фиг. 9А и 9В схематически изображен пример, в котором изображен результат откорректированного проецирования, когда изображение структуры аортального клапана получено при закрытом состоянии аортального клапана при соответствующем сердечном цикле.

На фиг. 9А плоскость 310 определена посредством включения срединной линии 051 аортальной луковицы и участка 301, отображающего кальциноз в аортальной створке 031 в пределах плоскости 310. Плоскость 310 проходит через кольцо в точке 056 пересечения кольца, через аортальную луковицу 041 в первой кривой 312 (не показана на фиг. 9А) и через аортальную створку 031 во второй кривой 314 (не показана на фиг. 9А).

На фиг. 9В участок 301 круглой формы отображает кальциноз в аортальной створке 031. Участок 303 треугольной формы отображает проецируемый кальциноз в аортальной луковице, представляемый с помощью ортогонального проецирования, а именно посредством проецирования участка 301 в ортогональном направлении от срединной линии 051 на аортальную луковицу 041. Участок 305 прямоугольной формы отображает проецируемый кальциноз в аортальной луковице 041, представляемый с помощью корригированного проецирования, а именно посредством проецирования участка 301 в направлении 316 проецирования от срединной линии 051 на аортальную луковицу 041. Следует отметить, что участки 301, 303, 305 и точка 056 пересечения кольца, как и первая кривая 312 и вторая кривая 314, все расположены в плоскости 310. Как можно увидеть из фиг. 9В, участок 303 меньше участка 305, что указывает на то, что вставка стента изменит положение проецируемого кальциноза в аортальной луковице, если аортальный клапан находится в закрытом состоянии.

Проецирование кальциноза 301 в направлении проецирования на аортальную луковицу 041 для получения проецируемого кальциноза, а именно участка 305, основано на расстоянии от кальциноза 301 до точки 056 пересечения кольца. Существует несколько способов осуществления такого проецирования. Одним вариантом является определение направления 316 проецирования с помощью подсистемы 140 анализа, входящей в состав системы 100, на основании следующих этапов:

определение расстояние от кальциноза 301 до точки 056 пересечения кольца вдоль второй кривой 314;

определение направления 316 проецирования таким образом, что после проецирования расстояние от проецируемого кальциноза 305 до точки 056 пересечения кольца вдоль первой кривой 312 равняется расстоянию от точки 056 пересечения кольца до кальциноза 301 вдоль второй кривой 314.

На основании определенного направления 316 проецирования участок 301 может быть спроецирован на первую кривую для получения проецируемого кальциноза, а именно участка 305. Следует отметить, что точка 056 пересечения кольца также расположена на первой кривой 312. В качестве альтернативы, кальциноз 301 может быть спроецирован на первую кривую 312 с помощью ортогонального проецирования для получения приблизительного положения проецируемого кальциноза, а именно участка 303. Следовательно, приблизительное положение проецируемого кальциноза может быть изменено или откорректировано подсистемой 140 анализа вдоль первой кривой 312 до откорректированного положения проецируемого кальциноза, а именно участка 305, так что расстояние от проецируемого кальциноза 305 до точки 056 пересечения кольца вдоль первой кривой 312 равняется расстоянию от точки 056 пересечения кольца до кальциноза 301 вдоль второй кривой 314.

На фиг. 5 показана двухмерная схема 50, на которой схематически представлена развернутая структура аортального клапана. Схема может быть выработана подсистемой 140 анализа, входящей в состав системы 100 по фиг. 1, посредством развертывания структуры аортального клапана. Местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу, изображено на фиг. 5. В настоящем документе двухмерная схема 50 разделена на сектор 051 левой коронарной заслонки, сектор 052 правой коронарной заслонки и сектор 053 некоронарной заслонки. В секторе 051 левой коронарной заслонки изображено поперечное сечение левой коронарной артерии 054. В секторе 052 правой коронарной заслонки изображено поперечное сечение правой коронарной артерии 055. Кроме того, кольцо 056 изображено на двухмерной схеме 50. На двухмерной схеме 50 изображены проецируемые кальцинозы 065-069. Подсистема 104 анализа, содержащаяся в системе 100, может быть выполнена с возможностью осуществления развертывания следующим образом. Сначала может быть рассчитана цилиндрическая поверхность для аортальной луковицы. После этого, цилиндрическая поверхность может быть вскрыта и раскатана до прямоугольного участка на плоскости. Таким образом, может быть получена полная развертка стенки аортальной луковицы типа «один к одному». Наконец, на полученном плоскостном представлении могут быть визуализированы детали стенки аортальной луковицы с помощью затененных поверхностей или объемного рендеринга.

Двухмерная схема может быть разделена на ряд секторов. Например, подсистема 120 сегментации, содержащаяся в системе 100 по фиг. 1, может быть выполнена с возможностью осуществления разбиения на сегменты на основе модели, а также для отображения желаемых секторов, с использованием ряда точек стыковки на модели. Например, для получения трех секторов могут быть использованы три точки стыковки. Точки стыковки могут быть кодированы на модели структуры аортального клапана и, таким образом, промаркированы на изображении после разбиения на сегменты на основе модели.

На фиг. 6А показано изображение 60 структуры аортального клапана, на котором изображен результат разбиения на сегменты, выполненного подсистемой 120 сегментации, входящей в состав системы 100 по фиг. 1. Разбивка аортальной луковицы 041 и двух створок 031-032 из трех створок изображена на фиг. 6А.

На фиг. 6В показана модель 65 створок 035-037, которая может быть использована при разбиении на сегменты, выполняемом подсистемой 120 сегментации. На фиг. 6С показана модель 70 структуры аортального клапана, содержащая створки 035-037, восходящий отдел 071 аорты и выносящий тракт 072 левого желудочка. Включение восходящего отдела аорты и/или левого желудочка в модель 70 может быть желательным для облегчения обнаружения медицинским работником местоположения кальциноза относительно восходящего отдела аорты и/или левого желудочка. Кроме того, основываясь на распределении кальцинозов, помещение стента может привести в результате к изменению положения кальциноза на восходящем отделе аорты и/или левом желудочке. В данном случае, проекция может дополнительно отображать местоположение кальциноза, спроецированное на восходящий отдел аорты или на левый желудочек.

Модель 65 на фиг. 6В и модель 70 на фиг. 6С может быть получена с помощью деформируемой модели. Например, деформируемая модель может содержать изображение створки. Подсистема сегментации может быть выполнена с возможностью подгонки такой деформируемой модели под данные об изображении для получения подогнанной модели, представляющей разбивку створки на сегменты. Применение деформируемой модели к данным о медицинском изображении, также называемое сетчатой подгонкой в случае сетчатой модели, может включать оптимизацию энергетической функции, которая может быть основана на условии внешней энергии, которое помогает подогнать деформируемую модель под данные об изображении, и условии внутренней энергии, которое поддерживает жесткость деформируемой модели. Сами по себе деформируемые модели вышеописанного типа известны, как и способы применения таких моделей к анатомической структуре на медицинском изображении. Следует отметить, что для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты могут использоваться другие типы разбиения на сегменты на основе модели вместо деформируемых моделей.

На фиг. 7 изображен способ 200 анализа изображения аортального клапана для обеспечения возможности оценки кальцинозов аортального клапана. На стадии под названием «ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ СТРУКТУРЫ АОРТАЛЬНОГО КЛАПАНА» способ 200 включает получение 210 изображения структуры аортального клапана, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу. На стадии под названием «РАЗБИЕНИЕ СТРУКТУРЫ АОРТАЛЬНОГО КЛАПАНА НА СЕГМЕНТЫ НА ИЗОБРАЖЕНИИ» способ 200 дополнительно включает разбиение 220 структуры аортального клапана на сегменты для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты. На стадии под названием «РАСПОЗНАВАНИЕ КАЛЬЦИНОЗА» способ 200 дополнительно включает распознавание 230 кальциноза на створках клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана. На стадии под названием «ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДИННОЙ ЛИНИИ АОРТАЛЬНОЙ ЛУКОВИЦЫ» способ 200 дополнительно включает определение 240 срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты. На стадии под названием «ПРОЕЦИРОВАНИЕ КАЛЬЦИНОЗА» способ 200 дополнительно включает проецирование 250 кальциноза от срединной линии на аортальную луковицу с получением, таким образом, проекции, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу. На стадии под названием «ВЫРАБОТКА ДАННЫХ» способ 200 дополнительно включает выработку 260 данных, представляющих проекцию.

Способ 200 может быть осуществлен на компьютере в качестве компьютеризированного способа, в качестве специального аппаратного обеспечения или в качестве их комбинации. Как изображено на фиг. 8, инструкции для компьютера, т.е. исполняемый код, могут храниться в компьютерном программном продукте 270, например, в виде ряда 271 машиночитаемых физических меток и/или в виде ряда элементов, обладающих отличающимися электрическими, например, магнитными, или оптическими свойствами или величинами. Исполняемый код может храниться энергозависимым или энергонезависимым образом. Примерами компьютерных программных продуктов являются запоминающие устройства, оптические запоминающие устройства 270, интегральные схемы, серверы, программы, работающие в режиме онлайн, и т.д. На фиг. 8 изображен оптический диск.

Следует отметить, что в целом кальциноз аортального клапана может быть вызван отложениями кальция на аортальном клапане в сердце. В результате, ткань, образующая створки клапана, может стать более жесткой, сужая отверстие клапана. Такое сужение может развиться до настолько тяжелой степени, что поток крови через аортальный клапан уменьшится, а нагрузка на левый желудочек увеличится, вызывая стеноз клапана. Когда стеноз клапана становится тяжелым, может понадобиться замещение аортального клапана. Для диагноза аортального склероза или стеноза может быть важна оценка кальциноза (например, для определения риска эмболизации по причине разрыва бляшки). Помимо величины кальциноза также может быть важным его распределение. Было продемонстрировано, что распределение нагрузки бляшки на три заслонки клапана может быть асимметричным. Неравное распределение может представлять собой один фактор риска перивальвулярной утечки, поскольку оно может пересекаться с полным и симметричным расширением каркаса после замещения клапана. Заявленные система и способ могут быть с успехом применены в таком случае. В частности, аортальная луковица может быть разбита на сегменты кольца и створок клапана с помощью, например, разбиения на сегменты на основе модели. После этого может быть определено распределение кальциноза на створках клапана. После определения срединной линии аортальной луковицы, на аортальную луковицу может быть спроецирован кальциноз, ортогонально срединной линии или с корректировкой положения бляшки в аортальной луковице, используя расстояние вдоль створок клапана. После этого медицинскому работнику может быть визуализировано полученное в результате анатомическое строение, анатомия аортальной луковицы с полученной проецированием высотой кальциноза над ней. Кроме того, трехмерное изображение аортальной луковицы может быть развернуто до двухмерной схемы, которая может быть подразделена на секторы для каждой из створок клапана и отображать положение устья коронарных артерий. В качестве преимущества, заявленное изобретение может быть использовано для планирования процедур ТИАК.

Следует отметить, что настоящее изобретение также применимо к компьютерным программам, в частности, компьютерным программам на носителе или в нем, приспособленным для реализации изобретения на практике. Программа может принимать вид исходного кода, объектного кода, промежуточного исходного кода и объектного кода, такого как в частично компилированном виде, или любой другой вид, подходящий для применения при осуществлении способа в соответствии с настоящим изобретением. Следует понимать, что такая программа может иметь много различных архитектурных решений. Например, программный код, реализующий функциональность способа или системы в соответствии с настоящим изобретением может быть подразделен на одну или более подпрограмм. Специалисту в данной области техники будут ясны многие различные способы распространения функциональности по данным подпрограммам. Подпрограммы могут храниться вместе в одном исполняемом файле для образования автономной программы. Такой исполняемый файл может содержать исполняемые на компьютере инструкции, например, инструкции обрабатывающего устройства и/или инструкции интерпретатора (например, инструкции Java-интерпретатора). В качестве альтернативы, одна или более из общего количества подпрограмм может храниться по меньшей мере в одном внешнем файле библиотеки и связана с основной программой или статическим или динамическим образом, например, во время запуска. Основная программа содержит по меньшей мере один вызов по меньшей мере одной из подпрограмм. Подпрограммы также могут содержать функциональные вызовы друг друга. Вариант реализации, относящийся к компьютерному программному продукту содержит исполняемые на компьютере инструкции, соответствующие каждой стадии обработки по меньшей мере одного из способов, изложенных в настоящем документе. Эти инструкции могут быть подразделены на подпрограммы и/или сохранены в одном или более файлах, которые могут быть связаны статическим и динамическим образом. Другой вариант реализации, относящийся к компьютерном программному продукту, содержит исполняемые на компьютере инструкции, соответствующие каждому средству по меньшей мере одного из систем и/или продуктов, изложенных в настоящем документе. Эти инструкции могут быть подразделены на подпрограммы и/или сохранены в одном или более файлов, которые могут быть связаны статическим или динамическим образом.

Носитель компьютерной программы может представлять собой любую сущность или устройство, выполненное с возможностью выполнения программы. Например, носитель может содержать устройство хранения данных, такое как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), например, ПЗУ на основе компакт-диска или ПЗУ на основе полупроводника, или магнитный носитель информации, например, жесткий диск. Кроме того, носитель может представлять собой переходящий носитель, такой как электрический или оптический сигнал, который может передаваться по электрическому или оптическому кабелю, или по радио, или другому средству. При реализации программы в таком сигнале, носитель может быть составлен таким кабелем или другим устройством или средством. В качестве альтернативы, носитель может представлять собой интегральную схему, в которую встроена программа, при этом интегральная схема выполнена с возможностью выполнения соответствующего способа или использования при его выполнении.

Следует отметить, что вышеуказанные варианты реализации приведены для иллюстрации изобретения, а не для его ограничения, и специалисты в данной области техники смогут разработать многочисленные альтернативные варианты реализации без выхода за рамки объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, заключенные в скобки, не следует толковать, как ограничение формулы изобретения. Использование глагола «содержит» и его производных не исключает наличия элементов или этапов, отличных от изложенных в формуле изобретения. Грамматический показатель единственного числа в отношении элемента, не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано с помощью аппаратного обеспечения, содержащего несколько отличающихся элементов, и с помощью подходящим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения на устройство, в котором перечислено несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Сам по себе тот факт, что некоторые меры изложены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения не означает, что комбинация этих мер не может быть с успехом использована.

1. Система анализа изображения структуры аортального клапана для обеспечения оценки кальцинозов аортального клапана, содержащая:

- интерфейс визуализации для получения изображения структуры аортального клапана, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу;

- подсистему сегментации для разбиения структуры аортального клапана на сегменты на изображении для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты;

- подсистему распознавания для распознавания кальциноза на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана;

- подсистему анализа, выполненную с возможностью:

i) определения срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты;

ii) проецирования кальциноза от срединной линии на аортальную луковицу, с получением, таким образом, проекции, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу, после замещения клапана;

- блок вывода для выработки данных, представляющих проекцию,

причем изображение структуры аортального клапана представляет собой трехмерное изображение, с получением, таким образом, трехмерной проекции в качестве указанной проекции.

2. Система по п. 1, в которой:

подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью развертки трехмерной проекции с получением, таким образом, двухмерной схемы, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу.

3. Система по п. 2, в которой подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью отображения на двухмерной схеме по меньшей мере одного из следующего: сектора левой коронарной заслонки, сектора правой коронарной заслонки, сектора некоронарной заслонки, кольца и устья коронарных артерий.

4. Система по одному из предыдущих пунктов, в которой подсистема анализа выполнена с возможностью проецирования кальциноза в ортогональном направлении от срединной линии аортальной луковицы на аортальную луковицу.

5. Система по одному из пп. 1, 2 или 3, в которой:

структура аортального клапана на изображении содержит кольцо аортального клапана;

подсистема анализа выполнена с возможностью:

определения плоскости, содержащей срединную линию и кальциноз, причем плоскость проходит через кольцо в точке пересечения кольца, через аортальную луковицу на первой кривой и через створку клапана на второй кривой;

определения расстояния от кальциноза до точки пересечения кольца вдоль второй кривой;

проецирования кальциноза в направлении проецирования на аортальную луковицу для получения проецируемого кальциноза на основании расстояния от кальциноза до точки пересечения кольца таким образом, что после проецирования расстояние от проецируемого кальциноза до точки пересечения кольца вдоль первой кривой равняется расстоянию от точки пересечения кольца до кальциноза вдоль второй кривой.

6. Система по одному из пп. 1-5, в которой:

подсистема распознавания дополнительно выполнена с возможностью определения величины кальциноза на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана; а

подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью отображения величины кальциноза на проекции.

7. Система по п. 6, в которой:

подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью количественной оценки распределения кальцинозов в структуре аортального клапана посредством анализа местоположения и величины кальцинозов; а

блок вывода дополнительно выполнен с возможностью выработки данных, представляющих распределение кальцинозов в структуре аортального клапана.

8. Система по одному из предыдущих пунктов, в которой:

структура аортального клапана на изображении дополнительно содержит восходящий отдел аорты и левый желудочек;

подсистема распознавания дополнительно выполнена с возможностью распознавания кальциноза на восходящем отделе аорты или левом желудочке посредством анализа изображения структуры аортального клапана; а

подсистема анализа дополнительно выполнена с возможностью отображения местоположения кальциноза на восходящем отделе аорты или левом желудочке на проекции.

9. Система по одному из предыдущих пунктов, в которой:

подсистема сегментации выполнена с возможностью осуществления разбиения изображения на сегменты на основе модели посредством применения модели к данным об изображении; а

модель кодирует по меньшей мере одно из следующего: сектор левой коронарной заслонки, сектор правой коронарной заслонки, сектор некоронарной заслонки, кольцо и устье коронарных артерий.

10. Система по одному из пп. 1-9, в которой изображение представляет собой изображение спектральной компьютерной томографии, а подсистема распознавания выполнена с возможностью распознавания кальциноза посредством выполнения спектрального анализа для распознавания кальциноза, основываясь на характеристическом атомном числе материала кальциноза.

11. Система по одному из пп. 1-10, в которой блок вывода представляет собой выходное дисплейное устройство, а данные представляют собой отображаемые данные, представляющие указанную проекцию.

12. Рабочая станция, содержащая систему по любому из пп. 1-11.

13. Устройство визуализации, содержащее систему по любому из пп. 1-11.

14. Способ анализа изображения аортального клапана для оценки кальцинозов аортального клапана, включающий:

- получение изображения структуры аортального клапана, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу;

- разбиение структуры аортального клапана на сегменты на изображении для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты;

- распознавание кальциноза на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана;

- определение срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты;

- проецирование кальциноза от срединной линии на аортальную луковицу с получением, таким образом, проекции, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу, после замещения клапана;

- выработку данных, представляющих проекцию, причем изображение структуры аортального клапана представляет собой трехмерное изображение с получением, таким образом, трехмерной проекции в качестве указанной проекции.

15. Носитель, содержащий компьютерный программный продукт, который содержит инструкции, обуславливающие выполнение способа по п. 14 процессорной системой.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений направлена на обнаружение взгляда на основе нескольких камер и/или источников света вместе с моделью адаптивного гомографического сопоставления.

Изобретение относится к вычислительной технике для определения и приведения к заданным значениям параметров видеокамер. Техническим результатом является обеспечение возможности совмещения изображений камер видимого и инфракрасного диапазонов, не требующего механической юстировки.

Изобретение относится к области обработки данных. Технический результат заключается в уменьшении задержки обработки ввода жеста.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат – обеспечение эффективного выбора подходящего устройства интерфейса пациента для пациента за счет 3D моделируемой визуализации устройства интерфейса пациента в соответствии с лицом пациента.

Изобретение относится к средствам цифрового улучшения характеристик последовательности изображений. Техническим результатом является улучшение качества визуального отображения.

Изобретение относится к распознаванию и анализу изображений в медицине и может быть использовано при обработке биомедицинских изображений и при автоматизации научных исследований.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам сопоставления ультразвуковых изображений для наведения пользователя для достижения целевого вида.

Изобретение относится к средствам проверки подлинности маркера. Технический результат заключается в повышении точности определения подлинности.

Изобретение относится к области радиосистем наблюдения. Технический результат – уменьшение вычислительных затрат за счёт введения правила выбора сопряженных пар точек или ортов направлений на эти точки.

Изобретение относится к области пассивных радиосистем. Технический результат – повышение надежности и точности оценивания пространственных координат системы наблюдения.

Изобретение относится к медицине, а именно к лучевой диагностике в акушерстве и гинекологии, и может быть использовано для прогнозирования в ранние сроки исхода беременности для плода.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам сопоставления ультразвуковых изображений для наведения пользователя для достижения целевого вида.

Изобретение относится к медицине, а именно к урологии-андрологии с ультразвуковой диагностикой заболевания, и может быть использовано при оказании неотложной урологической помощи детям, а также и взрослым пациентам.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковым средствам диагностики, и позволяет осуществить удаленное обследование пациента в случае невозможности присутствия врача в месте обследования или доставки пациента к врачу.

Группа изобретений относится к медицине. Система для неинвазивной косметической обработки человеческой кожи, и/или поверхностной мышечно-апоневротической системы лица, и/или угрей, и/или жировой ткани содержит сменный преобразующий модуль, обрабатывающий преобразующий элемент и перемещающий механизм.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам обработки изображений для координатной привязки. Устройство обработки изображений, которое может осуществлять координатную привязку по меньшей мере двух изображений (I1, I2) объекта (Р) содержит «модуль глобальной координатной привязки» для выполнения глобальной координатной привязки (GR) изображений (I1, I2) с использованием заданного алгоритма координатной привязки и первым вектором параметров (p0), «модуль выбора» для выбора области интереса, называемой ОИ, на изображениях, «модуль локальной координатной привязки» для осуществления по меньшей мере одной локальной координатной привязки (LR1, ...

Изобретение относится к области медицины, а именно к заболеваниям, связанным с нарушением обмена веществ, и может быть использовано для диагностики метаболического синдрома.

Изобретение относится к эхокардиографии, а именно к отслеживанию пространственного предела визуального блокирования. Интерактивный инструмент визуального наведения для прибора содержит устройство отображения, зонд формирования изображения, модуль воспроизведения проекции, выполненный с возможностью представления на устройстве отображения изображения, причем инструмент выполнен с возможностью навигации пользователя по отношению к блокированию поля обзора и содержит блокировочный модуль, выполненный с возможностью обнаружения и пространственного ограничения упомянутого блокирования; и процессор отслеживания разграничения, выполненный с возможностью объединения знака, визуально представляющего указание границ, с изображением для совместной визуализации на устройстве отображения.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам получения ультразвукового изображения для использования вместе с консольным устройством.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам медицинской ультразвуковой визуализации. Ультразвуковая диагностическая система визуализации, которая получает стандартные плоскости видов сердца, содержит матричный зонд, выполненный с возможностью получать данные 3D объемного изображения сердца, память, содержащую данные геометрической модели сердца, процессор сегментации и отслеживания, выполненный с возможностью автоматически регистрировать данные изображения сердца и модель сердца, определять начальную ориентацию модели сердца на основании данных изображения сердца, генерировать приведенную к соответствию модель сердца, преобразовывая модель сердца, чтобы соответствовать данным изображения сердца на основании определенной начальной ориентации, сегментировать из данных модели сердца заранее заданные плоскости видов, которые определены на основании ключевых опознавательных точек в модели сердца, причем ориентацию каждой из заранее заданных плоскостей видов определяют относительно приведенной к соответствию модели сердца, и устройство отображения изображений, которое реагирует на процессор сегментации и отслеживания и выполнено с возможностью отображать изображения плоскостей видов, при этом процессор сегментации и отслеживания дополнительно выполнен с возможностью отслеживать получение последовательных изображений плоскостей отображения для обновления отображаемых изображений.

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано для диагностики меланомы кожи. Предложен способ ранней автоматизированной дистанционной диагностики меланомы кожи, заключающийся в выполнении цифровых фотографий, компьютерном картрировании кожных покровов пациента с созданием базы данных всех выявленных пигментных новообразований кожи, при этом выявляются очаги, подозрительные на меланому, отличающийся тем, что анализируют исходные изображения подозрительных участков кожи, производят уменьшение изображений до размера 512×512 пикселей, проводят автоматическую диагностику меланомы по исходным изображениям участков кожи с помощью трехслойной компьютерной программы типа «нейронные сети», предварительно обученной различать меланому кожи на основе эталонных изображений, включающей предобработчик, автоматически выделяющий на основе анализа спектра Фурье исходные изображения существенных признаков, позволяющих разделить эти изображения на два класса, соответствующие наличию диагноза меланомы кожи или его отсутствию; с помощью данной компьютерной программы каждому эталонному изображению обучающей выборки ставят в соответствие нейрон третьего слоя; в пространстве преобразованных изображений нейроны третьего слоя оценивают эвклидово расстояние от каждого эталонного изображения обучающей выборки до тестируемого изображения, при этом полученным оценкам присваивают положительный или отрицательный знак в зависимости от класса - наличие или отсутствие меланомы, к которому отнесено эталонное изображение; среди 70-ти нейронов первого слоя в каждом из двух классов выявляют «победителей» по минимуму эвклидова расстояния от эталонного изображения до тестируемого; с помощью 20-ти нейронов второго слоя суммируют обратные величины эвклидовых расстояний, взятых с соответствующим знаком, в группах «победителей» и на основе сравнения суммы с нулевой пороговой величиной определяют класс тестируемого изображения, соответствующий диагнозу меланомы кожи либо его отсутствию. Изобретение обеспечивает повышение вероятности диагностирования меланомы кожи, устранение зависимости ее качества от недостаточной квалификации специалиста, автоматический режим диагностики, выявление групп высокого риска меланомы кожи среди всего населения. 1 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к системе и способу анализа изображения структуры аортального клапана. Рабочая станция и устройство визуализации содержат систему для реализации способа, причем система содержит интерфейс визуализации для получения изображения структуры аортального клапана, содержащей створки аортального клапана и аортальную луковицу; подсистему сегментации для разбиения структуры аортального клапана на сегменты на изображении для получения разбивки структуры аортального клапана на сегменты; подсистему распознавания для распознавания кальциноза на створках аортального клапана посредством анализа изображения структуры аортального клапана; - подсистему анализа, выполненную с возможностью: i) определения срединной линии аортальной луковицы посредством анализа разбивки структуры аортального клапана на сегменты; ii) проецирования кальциноза от срединной линии на аортальную луковицу, с получением, таким образом, проекции, отображающей местоположение кальциноза, спроецированное на аортальную луковицу, после замещения клапана; блок вывода для выработки данных, представляющих проекцию, причем изображение структуры аортального клапана представляет собой трехмерное изображение, с получением, таким образом, трехмерной проекции в качестве указанной проекции. Группа изобретений обеспечивает эффективный анализ риска перивальвулярной утечки при вмешательствах в ходе транскатетерной имплантации аортального клапана для оценки готовности пациента к процедуре ТИАК. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Наверх