用於導航引導的可視化的製作方法
2023-05-29 17:56:26
用於導航引導的可視化的製作方法
【專利摘要】本發明涉及對對象的信息進行可視化。為了給用戶提供空間信息，並且另外提供狀況特定的數據，同時確保有效的感知性，提供了一種方法（110），所述方法包括以下步驟：a）提供（112）對象的感興趣的區域（22）的預導航數據（114）；其中，所述預導航數據包括空間幾何數據（116）和與所述空間幾何數據對應的功能參數表面（118）；b）獲取（120）所述感興趣的區域的實時圖像數據（122）；c）探測（124）所述實時圖像數據中的元件（126）；d）確定（128）所述預導航數據和所述實時圖像數據的空間關係（130）；e）確定（132）所探測的元件在所述空間幾何數據中的方位（134），並計算（136）所述功能參數表面上的預定相關位置點（138），所述確定基於所述空間關係；f）生成（140）所述感興趣的區域的簡化的表面表示（144）和指示所計算的預定相關位置點的標記（146）的組合（142），所述簡化的表面表示基於所述功能參數表面的可視化；以及g）顯示（148）所述組合作為導航引導（150）。
【專利說明】用於導航引導的可視化
【技術領域】
[0001]本發明涉及對對象的信息進行可視化，特別是涉及用於對感興趣的對象的信息進行可視化的方法、用於可視化的設備、用於可視化的醫學成像系統、以及電腦程式元件和計算機可讀介質。
【背景技術】
[0002]為了對關於對象的狀況的信息進行可視化，對象例如是患者，將二維實時圖像(live image)疊合至手術前圖像是已知的。手術前(preoperative)圖像數據包含例如關於脈管結構的信息，而2D實時圖像提供關於當前狀況的信息。例如，在文獻W02008/107814A1中，描述了給用戶提供該信息的方法。然而，這樣呈現的信息僅提供例如用於心血管介入引導的有限的信息。然而，隨著新的檢查和治療處置的發展，例如，對於介入心血管處置，具體是對於諸如心臟電生理學中的切除和設備植入的複雜處置，對於提供的信息的需求不斷地增長。
【發明內容】
[0003]從而，存在對給用戶提供空間信息並且另外提供狀況特定的數據，同時確保提高的可感知性的需要。
[0004]在本發明中，這通過獨立權利要求的主題解決，其中，進一步的實施例併入於從屬權利要求中。
[0005]應當注意，本發明的以下描述的方面也適用於用於對感興趣的對象的信息進行可視化的設備、用於對感興趣的對象的信息進行可視化的醫學成像系統、電腦程式元件、以及計算機可讀介質。
[0006]根據本發明的範例實施例，提供了一種用於對感興趣的對象的信息進行可視化的方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]a)提供對象的感興趣的區域的預導航數據，其中，所述預導航數據包括空間幾何數據和與所述空間幾何數據對應的功能參數表面；
[0008]b)獲取所述感興趣的區域的實時圖像數據；
[0009]c)探測所述實時圖像數據中的元件；
[0010]d)確定所述預導航數據和所述實時圖像數據的空間關係；
[0011]e)確定所探測的元件在所述空間幾何數據中的方位，並計算所述功能參數表面上的預定相關位置點，所述確定基於所述空間關係；
[0012]f)生成所述感興趣的區域的簡化的表面表示和指示所計算的預定相關位置點的標記的組合，所述簡化的表面表示基於所述功能參數表面的可視化；以及
[0013]g)顯示所述組合作為導航引導。
[0014]根據本發明的進一步的範例實施例，提供了一種設備，所述設備包括:處理單元；接口單元；以及顯示器。[0015]所述接口單元適於提供對象的感興趣的區域的預導航數據，其中，所述預導航數據包括空間幾何數據和與所述空間幾何數據對應的功能參數表面。所述接口單元還適於提供所述感興趣的區域的實時圖像數據。
[0016]所述處理單元適於探測所述實時圖像中的元件。所述處理單元還適於確定所述預導航數據與所述實時圖像數據的空間關係。所述處理單元還適於確定所探測的元件在所述空間幾何數據中的方位，並計算所述功能參數表面上的預定相關位置點，所述確定基於所述空間關係。所述處理單元還適於生成所述感興趣的區域的簡化的表面表示和指示所計算的預定相關位置點的標記的組合，所述簡化的表面表示基於所述功能參數表面的可視化。
[0017]所述顯示器適於顯示所述組合作為導航引導。
[0018]根據本發明的進一步的範例實施例，提供了一種用於對感興趣的對象的信息進行可視化的醫學成像系統，所述醫學成像系統包括根據上述範例實施例的設備以及圖像獲取裝置。所述圖像獲取裝置適於獲取所述實時圖像數據。
[0019]提供空間信息和功能信息能夠看作是本發明的要旨。以導航引導的形式在一個圖像中提供兩種類型的信息。為了容許無需用戶側的複雜的想像的快速理解，選擇簡化的表面表示，其中，對功能參數表面進行可視化，並且標記提供關於當前狀況的空間信息。
[0020]根據以下描述的範例實施例，本發明的這些和其它方面將變得顯而易見，並參照以下描述的範例實施例闡述本發明的這些和其它方面。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021 ]以下將參照以下圖來描述本發明的範例實施例。
[0022]圖1示例根據本發明的範例實施例的設備的醫學成像系統。
[0023]圖2示意性地示例本發明的範例`實施例的基本步驟。
[0024]圖3至8示出了進一步的範例實施例的方法步驟。
[0025]圖9示意性地描述本發明的進一步的範例實施例。
[0026]圖10至20示出了根據本發明的提供給用戶的導航引導的範例實施例。
【具體實施方式】
[0027]圖1示意性地示出了醫學圖像系統10，例如用於心血管實驗室中。用於對感興趣的對象的信息進行可視化的醫學圖像系統10包括圖像獲取裝置12。例如，圖像獲取裝置12是X射線圖像獲取裝置，給X射線圖像獲取裝置提供了用於生成X射線輻射的X射線輻射源14，X射線輻射由X射線束16指示。此外，X射線圖像探測模塊18設置成與X射線輻射源14相對，使得例如在輻射處置期間，例如患者20的對象能夠設置於X射線輻射源14與探測模塊18之間。此外，提供臺子22來容納待檢查的對象，即患者20。
[0028]根據另一範例實施例，雖然未示出，但是醫學圖像系統10包括超聲圖像獲取裝置形式的圖像獲取裝置12。當然，在超聲圖像獲取裝置的情況下，X射線輻射源、X射線束16以及圖像探測模塊18由超聲換能器替代，超聲換能器將超聲波發射到例如患者的對象中，並接收反射的超聲波。
[0029]根據進一步的範例實施例，圖像獲取裝置12通過MR (磁共振成像MRI)和NMRI (核磁共振成像)來獲取空間幾何數據。當然，也於範例實施例中提供諸如SPECT (單光子發射計算機斷層攝影)或PET (正電子發射斷層攝影)的其它核成像(未示出)。
[0030]此外，圖1的醫學圖像系統10包括用於對對象的信息進行可視化的設備24。設備24包括處理單元26、接口單元28、以及顯示器30。
[0031]接口單元28適於提供對象的感興趣的區域的預導航數據，其中，預導航數據包括空間幾何數據和與空間幾何數據對應的功能參數表面。接口單元28還適於提供感興趣的區域的實時圖像。
[0032]處理單元26適於探測實時圖像中的元件(element)。處理單元26還適於確定預導航數據和實時圖像數據的空間關係。處理單元26還適於確定探測的元件在空間幾何數據中的方位，並適於計算功能參數表面上的預定相關位置點，該確定基於空間關係。處理單元26還適於生成感興趣的區域的簡化的表面表示(representation)和指示計算的預定相關位置點的標記的組合，該簡化的表面表示基於功能參數表面的可視化。
[0033]顯示器30適於將該組合顯示為導航引導。
[0034]此外，獲取裝置12適於獲取實時圖像數據。
[0035]然後將獲取的實時圖像數據提供給由第一連接線32指示的接口單元28。接口單元28然後將實時圖像數據提供給由第二連接線34指示的處理單元。生成的組合由處理源26提供給由第三連接線36指示的顯示器30。當然，也能夠以無線連接來實現上述單元和裝置的數據連接。
[0036]應當注意，示出的範例是所謂的CT圖像獲取設備。當然，本發明還涉及其它類型的X射線圖像獲取裝置，諸如C臂X射線圖像獲取設備，C臂X射線圖像獲取設備中以C臂代替如圖1中所示的圓形臺架。
`[0037]以下參照圖2更詳細地描述根據本發明的處置。
[0038]首先，在提供步驟112中，提供對象的感興趣的區域22的預導航提供數據114。預導航數據114包括空間幾何數據116和與空間幾何數據116對應的功能參數表面118，其中，術語「對應」涉及空間對應。
[0039]此外，在獲取步驟120中，獲取感興趣的區域的實時圖像數據122。
[0040]在探測步驟124中，探測實時圖像中的元件126。
[0041]此外，在確定步驟128中，確定預導航數據114和實時圖像數據122的空間關係130。
[0042]在另一步驟中，提供子步驟確定步驟132，其中，確定探測的元件在空間數據中的方位134，該確定基於空間關係130。此外，在計算子步驟136中，計算功能參數表面118上的預定相關位置點138。
[0043]然後，在生成步驟140中，生成感興趣的區域的簡化的表面表示144的組合142，其中，簡化的表面表示144基於功能參數表面118的可視化。此外，在生成步驟140中，生成指示計算的預定相關位置點138的標記146。
[0044]在顯示步驟148中，將組合顯示為導航引導150。
[0045]應當注意，僅是以步驟的範例順序示出了以上在圖2中描述的步驟。當然，步驟的其它順序也是可能的。例如，在步驟c)之前執行步驟d)。此外，獲取步驟a)和b)提供已經彼此配準(register)的圖像數據。在該情況下，如步驟d)中的空間關係的進一步的確定不再是必需的。[0046]根據進一步的方面，能夠以預定時間率連續地重複步驟。
[0047]如上所述，能夠通過計算機斷層攝影來獲取空間幾何數據。
[0048]根據另一方面，通過超聲來獲取空間幾何數據。
[0049]根據進一步的方面，通過磁共振成像或核磁共振成像來獲取空間幾何數據116。也能夠通過諸如單光子發射計算機斷層攝影或正電子發射斷層攝影的核成像來獲取空間幾何數據。
[0050]根據進一步的方面，空間幾何數據116包括關於感興趣的區域的三維信息，即體積信息。
[0051]根據進一步的方面，空間幾何數據還包括時間信息。換句話說，提供3D+t圖像數據或4D圖像數據作為空間幾何數據。
[0052]根據本發明的方面，功能參數表面包括以下示例和描述的牛眼視圖。
[0053]根據進一步的方面，功能參數表面包括三維網眼視圖。
[0054]根據進一步的方面，功能參數指對象，即患者，的解剖位置。
[0055]根據進一步的方面，功能參數表面與空間幾何數據成已知空間關係。
[0056]例如，為了配準空間幾何數據和功能參數表面，使用相同的成像形態來獲取空間幾何數據和功能參數表面。
[0057]根據本發明的另一方面，使用不同的成像形態來獲取空間幾何數據和功能參數表面。
[0058]應當注意，在描述本發明的上下文中，提供步驟112也稱為步驟a)，獲取步驟120也稱為步驟b)，探測步驟124也稱為步驟C)，確定步驟128也稱為步驟d)，確定步驟132也稱為步驟C)，生成步驟140也稱為步驟f)，並且顯示步驟148也稱為步驟g)。
[0059]根據本發明的進一步的方面，感興趣的對象包括管狀結構，例如脈管結構。例如，活動研究區域是高級引導方法或介入心血管處置。具體地，根據本發明，對於諸如心臟電生理學(EP)中的切除和設備植入的複雜處置，能夠將預處置成像信息與介入X射線圖像配準和疊合。
[0060]根據本發明的方面，相對於用於切除或起搏器(pacer)導線(lead)部署的目標區，對例如導管、引導線、或導線的元件的位置進行可視化。
[0061]根據進一步的方面，提供步驟112的功能參數表面118和空間幾何數據116均與獲取步驟120的實時圖像數據122配準，這由第一箭頭152和第二箭頭154指示。配準該兩種類型的數據的步驟進一步由與第一和第二箭頭152、154疊合的框指示，以由參考數字156指示的虛線示例了該框。
[0062]根據本發明的方面，對於心臟檢查，功能參數表面118的功能參數包括例如包括以下構成的組的至少之一或其組合:症痕位置和負荷、機械(mechanical)功能、電激活、灌注/生存力或其它。功能參數還能夠包括從其計算的參數的任何組合。
[0063] 雖然在實時圖像數據122中探測元件126，但是根據進一步的方面，元件在空間幾何數據116中也能夠是可見的。
[0064]對於步驟b)，根據本發明的方面，實時圖像數據122包括2D圖像數據，例如2D螢光檢查圖像。
[0065]根據進一步的方面，實時圖像數據122還包括空間幾何數據。[0066]對於步驟C)，探測124包括在在步驟b)中獲取的一序列實時圖像中跟蹤元件。
[0067]根據本發明的方面，將元件約束為移動至感興趣的區域的子體積內，例如諸如脈管樹的管狀結構內。這提供的優點是，在例如通過圖像分析來在獲取的實時圖像數據中提供該子體積的情況下，能夠使該元件僅位於例如脈管樹的該體積內，這導致元件的探測的改善。
[0068]對於步驟d)，確定128可以包括實時圖像數據中的元件到空間幾何數據中的投影映射158，這由以點線和從步驟b)至步驟a)，即從獲取框120至提供框112，的箭頭示出的映射框指示。
[0069]根據進一步的方面，步驟d)包括配準空間幾何數據116和實時圖像數據122。
[0070]根據進一步的方面，步驟d)包括基於在實時圖像數據中確定的和在空間幾何數據中確定的至少三個標記點(未示出)的2D-3D配準。
[0071]根據進一步的方面，步驟d)包括基於圖像強度的配準。
[0072]根據進一步的方面，確定空間關係130的步驟d)包括定位元件。
[0073]例如，空間關係130基於配準元件。
[0074]根據進一步的方面，空間關係130基於配準界標。
[0075]例如，也能夠通過使用與用於獲取空間幾何數據116和實時圖像數據122相同的成像形態來實現空間關係。
[0076]根據進一步的方面，步驟d)包括校準失準，例如呼吸或心臟運動補償。
[0077]根據進一步的方面，在空間幾何數據116也包括時間信息的情況下，對於空間關係的確定，雖然未進一步示出，但是也確定時間空間關係。
[0078]對於步驟e)，根據進一步的方面，能夠由用戶預設定預定關係。
[0079]根據進一步的方面，預定關係包括至少一個參數。
[0080]根據本發明的範例實施例，預定相關位置點是最近的點。
[0081]根據進一步的範例實施例,示於圖5中，步驟c)中元件的探測包括確定162元件在實時圖像數據中的2D位置164，並且為在步驟e)中確定位置，通過直(direct)投影線168將探測的2D位置映射166至空間幾何數據116。
[0082]根據進一步的方面，為確定位置，由獲取裝置提供空間參數。例如，由電磁定位或利用具有不同視平面的一個或兩個2D圖像來提供空間參數。
[0083]根據進一步的方面，步驟e)包括校準失準，例如呼吸或心臟運動補償。
[0084]根據進一步的範例實施例，示於圖6中，步驟e)包括通過空間幾何數據的跟蹤的位置的反投影(back projection) 170,以估計元件的空間位置172。
[0085]根據範例方面，能夠以由進入和離開反投影框170的兩個箭頭174a和174b指示的環狀方式來執行這個。
[0086]根據本發明的範例實施例，在反投影不與根據空間幾何數據116的解剖體相交的情況下，使用解剖體中最近或統計上最可能的點(未示出)。
[0087]根據進一步的範例實施例，簡化的表面表示是展開圖圖像(以下進一步描述展開圖圖像的範例)。
[0088]根據進一步的方面，功能參數的可視化也稱為功能圖像數據。
[0089]根據進一步的方面，為生成組合，空間幾何數據116的3D圖像表示和確定的3D方位被前向映射到平面表示中(見以下)。
[0090]根據進一步的方面，該表示包括2D圖(map)，除兩個幾何維度外，該2D圖具有顏色編碼信息作為進一步的維度。
[0091]根據本發明的進一步的範例實施例，提供從空間幾何數據中的探測元件至功能參數表面上計算的相關位置點的投影軸。此外，簡化的表面表示是3D圖像，並且3D圖像與投影軸對準。
[0092]根據進一步的方面，步驟f)包括基於步驟e)的確定的方位來計算展開表示中的標記方位。
[0093]根據進一步的方面，表面表不也稱為參數表面。
[0094]根據進一步的方面，展開2D圖對功能參數表面118的信息，例如功能網眼，進行編碼。
[0095]根據進一步的方面，步驟f)包括生成分割的網眼。
[0096]根據本發明的進一步的範例實施例，展開圖，如以上指示的，是牛眼視圖(以下進一步見該牛眼視圖的範例)。
[0097]根據進一步的方面，簡化的表面表示包括2D表面圖，例如在心血管介入的情況下左心房的2D表面圖。
[0098]根據本發明的進一步的範例實施例，步驟f)包括將導航解剖體與簡化的表面表示144進行組合。例如，如圖7中所示，步驟f)包括將步驟b)中提供的實時圖像數據122組合為導航解剖體。在圖7中，這由從獲取框120至生成框140的箭頭176指示。例如，導航解剖體包括螢光檢查2D圖像形式的實時圖像數據。
`[0099]根據進一步的範例實施例，導航解剖體包括脈管結構的投影178。
[0100]根據一方面，示於圖8中，通過對步驟e)中提供的空間幾何數據116進行分割或建模180來導出投影178，對空間幾何數據116進行分割或建模180由從提供步驟112的框至分割或建模步驟180的箭頭181指示。然後將這樣分別產生或計算的投影178輸入到生成框140中，這由進入步驟f)的框的箭頭182指示。
[0101]根據本發明的範例實施例，導航引導150是包括功能參數表面信息和元件相對於感興趣的區域的3D定位信息的2D表示。對於2D表示的範例，見以下。
[0102]根據本發明的方面，在預導航數據包括3D+t圖像數據的情況下，導航引導還提供時間信息。
[0103]以下，參照圖9描述本發明的範例實施例。在圖像的左邊部分中，提供對象的感興趣的區域的預導航數據214。預導航數據包括空間幾何數據216，或者換句話說，預導航數據214包括感興趣的區域的三維圖像數據。例如，圖9中示出的幾何數據216提供三維解剖信息，例如心血管介入中的三維解剖信息。預導航數據214還包括與空間幾何數據216對應的功能參數表面218。作為範例實施例,示於圖9中，功能參數表面218包括功能網眼。如能夠看到的，功能網眼遵循該輪廓，即解剖體的三維形式，並提供關於功能參數的附加信息，如上所述。例如通過顏色編碼來提供這些功能參數。例如，以綠色示出目標區域，而以紅色示出其它表面。當然，也能夠通過不同圖案來實現這個。
[0104]在圖9的右邊部分中，例如以2D螢光檢查X射線圖像形式提供了感興趣的區域的透視或稍微畸變的實時圖像數據222。在螢光檢查圖像222中，元件226是可見的並且能夠被探測。例如，元件226是具有例如由紅點指示的引導線或導線尖端227的引導線。如由編碼線225指示的，圖9中已經探測了元件226。
[0105]此外，也已經確定了預導航數據214和實時圖像數據222的空間關係。然後將尖端227視為元件226的方位224，使得能夠在空間幾何數據216中確定探測的元件的方位224。因為已知兩種類型的空間關係，所以通過X射線幾何結構中的線投影來實現確定，這由從尖端方位224起的沿空間幾何數據216的方向的直箭頭232指示。如由點233指示的，引導線在3D中的方位是通過投影映射到到表示空間幾何數據216的約束解剖體的網眼中來得到的。從而，在空間幾何數據中確定探測的元件的方位。
[0106]此外，在計算步驟中，計算功能參數表面上的預定相關位置點。根據示出的範例，預定相關位置點能夠是功能網眼上相對於由點233指示的探測的導線位置最近的點238。計算由箭頭239指示。
[0107]為了能夠給用戶提供容易透視的信息，生成感興趣的區域的簡化的表面表示244。根據示出的範例，簡化的表面表示是也稱為牛眼繪圖的所謂的牛眼表示。該牛眼表示示出了感興趣的區域在二維，即平面展開圖中的體積信息。空間幾何數據216中圍起體積的逐個體積部分被劃分成多個段245，如在圖9的中間以牛眼繪圖指示的。對空間幾何數據216的表面部分進行了數字編碼。通過前向映射將計算的位置變換到展開圖投影中也是可能的。如在簡化的表面表示244中能夠看到的，也通過編碼圖案或顏色來疊合由數字指示的段。例如，目標區域由某一預定圖案244a指示，而其餘部分以另一預定編碼圖案244b編碼。以標記246指示以前在確定步驟中計算的最近點。由箭頭240指示前向映射。從而，生成組合242，然後能夠作 為導航引導顯示組合242。
[0108]根據本發明的進一步的方面，代替展開圖，例如牛眼視圖，對於簡化的表面表示生成圖10中所示的三維左心室圖也是可能的。根據關於牛眼視圖使用的參考數字，圖10示出了簡化的表面表示344與指示計算的預定相關位置點的標記36的組合342。此外，以編碼圖案344a指示目標區域也是可能的。
[0109]在另一範例中，示於圖11中，以攤開方式將左心房示為簡化的表面表示444，該簡化的表面表示444具有指示計算的預定相關位置點示的標記446以及以編碼圖案444a指示的目標區。
[0110]根據另一範例，圖12中示出了左心房的簡化透視圖。從而，左心房表示具有標記546和目標區544a的簡化表面表不544。
[0111]也能夠將圖12的左心房顯示於示於圖13中的展開圖中。展開圖表示具有標記646和目標區644a的簡化的表面表不644。
[0112]根據示於圖14中的進一步的範例，作為簡化的表面表示744，以展開方式示出了右和左心房。並且這裡，指示了標記746以及目標區744a。圖14示出了具有進一步的解剖信息的左744d和右心房744e的展開圖，進一步的解剖信息例如是上腔靜脈744f、下腔靜脈744g、隔膜744h、卵圓窩7441、冠狀竇744j以及肺靜脈744k。
[0113]圖15示出了例如左心室的透視引線框形式的簡化的表面表示844的進一步的範例。如能夠看到的，指示了標記846以及目標區844a。此外，通過解剖信息，例如通過脈管結構的表示844b，增加了由參考數字844c指示的引線框。
[0114]圖15還示出了本發明的另一方面:根據本發明的進一步的範例實施例，提供了從空間幾何數據中的探測的元件至功能參數表面上的計算的相關位置點的投影軸。例如，此投影軸用於確定最近的點。此外，圖15中簡化的表面表示是3D圖像。如能夠看到的，此3D圖像與投影軸對準。換句話說，3D圖像自動取向為使得可視化軸與例如至目標表面的導管/引導線/導線的投影的方向對準。利用該取向，導管/引導線/導線總是可見的並且與表面的其投影疊加，而無任何視差。因此，檢查導管/引導線/導線已經達到相對於表面的其目標位置變得非常容易。
[0115]圖16不出了類似的簡化的表面表不944,表面表不944具有標記946、由脈管表不944c指示目標區944a以及解剖信息的圖案。另外，將簡化的表面表示944與標記946的組合疊合至實時圖像，例如用作根據上述實施例的實時圖像數據122的螢光檢查圖像922。
[0116]根據進一步的範例，也能夠以圖17中示出的展開方式顯示圖15的簡化的表面表示844。將簡化的表面表示1044與指示計算的預定相關位置點的標記1046組合。此外，以編碼圖案1044a指示目標區域也是可能的。根據圖15，也示出了解剖結構，例如脈管樹1044c。
[0117]根據圖18中示出的進一步的方面，將氟代(fluoro)圖像1122與例如根據圖10的左心室的透視圖進行組合。從而，將左心室形式的簡化的表面表示1144與標記1146組合。另外，以編碼圖案1144a指示目標區域也是可能的。此外，如以參考數字1144c指示的，也指示了脈管樹。
[0118]根據圖19中示出的進一步的範例實施例，將攤開圖1244與標記1246以及表示目標區1244a的編碼圖案組合。此外，將脈管樹表示1244c疊合至該組合。
[0119]根據圖20中示出的進一步的範例，牛眼圖1344表示簡化的表面表示，該簡化的表面表示被與標記1346以及目標區1344a組合。此外，以脈管樹投影或建模1344c的形式疊合解剖信息。
`[0120]根據本發明的方面，例如與用於介入心血管處置的高級引導方法相關，提供了導管/引導線/導線相對於用於切除或起搏器導線部署的目標區的位置的可視化。已經示出了 3D手術前表面到2D X射線投影上的疊合和配準需要X射線成像平面的頻繁重取向來容許對實際詢問軌跡的充分理解，主要由於隱藏部分和/或視差。本發明因此給外科醫生提供例如3D空間中的導管位置的更精確的信息。作為益處，最小化了在3D中朝向詢問目標對導管/引導線/導線進行導航的負荷。
[0121]根據一方面，在能夠有助於更容易地標識和達到詢問目標的介入引導軟體中實施本發明。為了獲得導管/引導線/導線相對於目標區的3D位置的充分信息，需要XR系統的較少的重取向。
[0122]根據一方面，與例如導管的尖端的計算的方位一起實時產生並顯示表示3D區域的2D投影的圖像。
[0123]根據一方面，替代地使用諸如通常用於得到平面球形圖的那些的其它已知投影技術。從而，導航在該2D展開圖圖像中發生。
[0124]作為益處，此途徑簡化了複雜3D解剖體中的導航並有助於非常有效地達到治療目標。
[0125]在使用3D圖像的範例實施例中，方法可以包括以下步驟:提供感興趣的區域的配準的3D圖像；實時提供與導航解剖體配準的實時X射線螢光檢查2D圖像(此圖像可以示出入侵儀器)；實時確定/跟蹤儀器的方位；存在各種方式來進行這個，例如通過分析氟代圖像；基於在先前步驟中確定的方位來計算儀器在展開表示中的標記位置；以及顯示示出展開表示的圖像，該展開表示包括計算的方位處的標記。
[0126]例如,提供介入工具(例如導管尖端)的手術中(intra-operative)X射線投影。此外，提供3D解剖體的手術前或手術中獲取，其中，約束介入工具的移動，例如冠狀靜脈)。根據另一方面，這能夠通過在3D中定位導管，例如電磁定位或利用不同角度的兩個X射線投影，的另一方法來替代這個。再進一步，提供介入目標的表面表示，介入目標例如是左心室，能夠顯示關於該目標的附加信息，例如疤痕位置和負荷、機械功能、電激活等。也能夠在展開表示，例如牛眼圖，中顯示此表面。
[0127]根據一方面，提供了其中導管/引導線/導線正在移動的3D解剖體和其中限定目標區的表面的配準。導航解剖體和參數表面配準到一起。如果使用相同的成像形態來獲取那兩個元件(例如用於LV心內膜和冠狀靜脈的MRI)，則配準是內含的(imp I i c i t)。否則(例如用於冠狀靜脈的CTA和用於LV功能的回波描記術)，需要施加特定配準方法(例如，對通常界標估計的剛體變換)。替代地，能夠通過如上所述地將導航解剖體和參數表面它們二者獨立地配準到2D XR投影來獲得導航解剖體和參數表面的配準。
[0128]根據另一方面，提供了如上的解剖體項與介入期間使用的實時成像的配準(例如，2D XR投影或「氟代」)。將導航解剖體和限定目標區域的表面獨立或作為整體配準至2DXR投影。例如，能夠使用基於點的2D3D透視配準途徑。在獲取XR冠狀靜脈血管造影之後，在2D投影中在諸如靜脈分枝、CS、脈管中的銳利彎曲等的特定解剖位置處確定至少3個標記點。在例如來自心臟MR的分割的3D冠狀靜脈樹中確定相同解剖點位置。使用例如採用優化的6自由度(6D0F，平移和旋轉)配準途徑來執行2D-3D配準。這裡，需要最小化2D X射線投影中的點與投影的3D CMR點之間的平方距離(投影點距離的最小平方):
minr WP^r-PSir(T)W;，T為待 優化的6D0F配準變換，拉#為X射線血管造影片中設定的
選擇的點，且Pgm (T) = X.T-P^ir為3D CMR靜脈樹中設定的投影和變換的選擇點，其中X
表示X射線投影矩陣。在配準過程期間，需要考慮能夠根據特定校準步驟導出的XR系統的透視幾何結構。
[0129]根據另一方面，提供了對介入期間使用的實時圖像中的導管/引導線/導線的探測或跟蹤。這可以包括2D XR投影中導管尖端(或引導線或導線尖端)的實時探測或跟蹤。為此目的，能夠使用合適的模板相關濾波器。在CRT的特定情況下，能夠在冠狀靜脈系統內跟蹤引導線/起搏器導線。
[0130]根據另一方面，提供了導管/引導線/導線的3D定位。這可以包括通過導航解剖體的跟蹤的位置的反投影，其中約束導管尖端以進行導航。使用XR幾何結構中的跟蹤的點的反投影，能夠標識3D導航解剖體內的對應的3D位置(例如，沿來自手術前成像的冠狀靜脈的中心線)。對於CRT，能夠以此方式確定冠狀靜脈系統內的引導線/導線在3D中的特定位置。如果例如由於2D3D未配準或運動，反投影線不與導航解剖體相交，則能夠使用約束解剖體中的最近(或統計上最可能)的點。能夠與基於模板的呼吸運動跟蹤、ECG選通或其它運動補償途徑一起考慮歸因於呼吸和心臟運動的變形。
[0131]根據進一步的方面，將另一方法用於導管尖端的3D位置，例如電磁定位(EM定位)或利用不同角度的2XR投影。在此情況下，無需約束導航解剖體，並且能夠將此發明應用於諸如心腔(對於AF切除，左心房，或對於VT切除，左心室)的較大解剖區域中的導航。
[0132]根據另一方面，提供了導管/引導線/導線到表面上的投影，目標區域限定於該表面。這可以包括計算確定的3D位置至3D參數表面上的目標位置的最近點。在CRT的特定情況下，通過下式確定左心室(LV)表面(假定其通過離散網眼表示)上距冠狀靜脈系統內的當前3D位置最近的點
【權利要求】
1.一種用於對感興趣的對象的信息進行可視化的方法(110)，所述方法包括以下步驟: a)提供(112)對象的感興趣的區域(22)的預導航數據(114);其中，所述預導航數據包括空間幾何數據(116)和與所述空間幾何數據對應的功能參數表面(118)； b)獲取(120)所述感興趣的區域的實時圖像數據(122)； c)探測(124)所述實時圖像數據中的元件(126)； d)確定(128)所述預導航數據和所述實時圖像數據的空間關係(130)； e)確定(132)所探測的元件在所述空間幾何數據中的方位(134)，並計算(136)所述功能參數表面上的預定相關位置點(138)，所述確定基於所述空間關係； f )生成(140)所述感興趣的區域的簡化的表面表示(144)和指示所計算的預定相關位置點的標記(146)的組合(142)，所述簡化的表面表示基於所述功能參數表面的可視化；以及 g)顯示(148 )所述組合作為導航引導(150 )。
2.根據權利要求1之一所述的方法，其中，所述簡化的表面表示是展開圖圖像。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述展開圖是牛眼視圖。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述預定相關位置點是最近的點。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，`所述元件的探測包括確定(162)所述元件在所述實時圖像數據中的2D方位(164)，並且對於在步驟e)中確定所述方位，通過直投影線(168)將所探測的2D方位映射(166)至所述空間幾何數據。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟e)包括通過所述空間幾何數據的所跟蹤的位置的反投影(170)，以估計(172)所述元件的空間方位。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，在所述反投影不與根據所述空間幾何數據的解剖體相交的情況下，使用所述解剖體中的最近或統計上最可能的點。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，提供從所述空間幾何數據中的所探測的元件至所述功能參數表面上的所計算的相關位置點(138)的投影軸；其中，所述簡化的表面表示是3D圖像；並且其中，所述3D圖像與所述投影軸對準。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟f)包括將導航解剖體與所述簡化的表面表示進行組合。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，所述導航解剖體包括所述脈管結構的投影。
11.根據權利要求1所述的方法，其中，所述導航引導是2D表示，所述2D表示包括功能參數表面信息和所述元件相對於所述感興趣的區域的3D定位信息。
12.一種用於對感興趣的對象的信息進行可視化的設備(24)，包括: -處理單元(26)； -接口單元(28);以及 -顯示器(30)； 其中，所述接口單元(28)適於:提供對象的感興趣的區域的預導航數據，其中，所述預導航數據包括空間幾何數據和與所述空間幾何數據對應的功能參數表面；並提供所述感興趣的區域的實時圖像數據； 其中，所述處理單元(26)適於:探測所述實時圖像中的元件；確定所述預導航數據與所述實時圖像數據的空間關係；確定所探測的元件在所述空間幾何數據中的方位，並計算所述功能參數表面上的預定相關位置點，所述確定基於所述空間關係；以及生成所述感興趣的區域的簡化的表面表示和指示所計算的預定相關位置點的標記的組合，所述簡化的表面表示基於所述功能參數表面的可視化；並且 其中，所述顯示器(30)適於顯示所述組合作為導航引導。
13.一種用於對感興趣的對象的信息進行可視化的醫學成像系統(10)，包括: -根據權利要求12所述的設備(24);以及 -圖像獲取裝置(12); 其中，所述圖像獲取裝置(12)適於獲取所述感興趣的區域的所述實時圖像數據。
14.一種用於控制根據權利要求12所述的設備的電腦程式元件，當所述電腦程式元件由處理單元運行時，所述電腦程式元件適於執行根據權利要求1至11之一所述的方法步驟。
15.一種存儲有根據權利要求14所述的程序元件的計算機可讀介質。
【文檔編號】A61B6/00GK103687541SQ201280010923
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年3月1日 優先權日:2011年3月2日
【發明者】R·曼茨克, P·埃坦吉耶, P·Y·F·卡捷, N·F·維蘭, V·拉舍, K·S·羅德 申請人:皇家飛利浦有限公司, 倫敦國王學院