適應性的路線圖繪製的製作方法

2023-05-14 22:46:56 3

專利名稱：適應性的路線圖繪製的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於針對感興趣對象的檢查的適應性路線圖繪製的設備和方法，以及用於檢查感興趣對象的醫學成像系統、電腦程式單元、以及計算機可讀介質。
背景技術：
已知醫學導航系統提供導航信息給例如心臟病專家、醫師、或者其他臨床醫務人員，以給用戶提供關於諸如患者的感興趣對象的信息。在例如為了治療心臟狹窄的導管介入過程，如PTCA (經皮腔內冠狀動脈成形術)期間，尤其需要這種導航信息。在 W02008/104921中，基於以下中的至少一個來執行心臟的路線圖繪製感興趣對象的第一圖像序列與感興趣對象的第二圖像序列的全局相關性確定以及以對第一圖像和第二圖像中的第一對象和第二對象的識別為基礎的感興趣對象的第一圖像與感興趣對象的第二圖像的相關性確定。因此，將2D實況圖像與2D路線圖相組合作為導航信息。然而，由於血管結構，尤其是心臟血管結構通常是複雜的，並且由於通常看到的是2D平面中的投影，因此該路線圖可能是相當複雜的，並且因而該路線圖通常被認為是複雜難以理解的。發明內容
因而，需要改進給用戶的作為導航信息的信息的提供。
在本發明中，這通過獨立權利要求的主題來解決，其中在從屬權利要求中併入了進一步的實施例。
應當注意的是本發明的以下描述方面也應用於用於適應性路線圖繪製的設備、用於檢查感興趣對象的醫學成像系統、用於針對感興趣對象的檢查的適應性路線圖繪製的方法、電腦程式單元、以及計算機可讀介質。
根據本發明的示例性實施例，一種用於針對感興趣對象的檢查的適應性路線圖繪製的方法，包括以下步驟
a)提供表示血管結構的至少一部分的預導航圖像數據，所述血管結構包括具有多個子樹的樹狀結構；
b)基於所述預導航圖像數據來生成血管表示；
c)採集所述對象的實況圖像數據，所述對象包括所述血管結構，其中所述血管結構包含感興趣元件；
d)確定所述預導航圖像數據和所述實況圖像數據的空間關係；
e)通過在所述實況圖像數據中識別和定位所述元件來分析所述實況圖像數據；
f)確定所述元件被放置於的子樹，其中所述確定是基於所述元件的定位以及基於所述空間關係，以及基於所確定的子樹來選擇所述血管結構的一部分；
g)生成所述實況圖像數據與所述血管結構的所選擇部分的圖像的組合；以及
h)顯示所述組合作為經裁剪路線圖。
根據進一步的示例性實施例，刪除未選擇的分支部分並且僅顯示具有所選擇部分的所述血管結構。
根據另一示例性實施例，與距所述元件的距離相關地削弱所述未選擇的血管結構，其中所述距離與所述血管結構內部的連接路徑有關。
根據本發明的一個方面，術語「元件」可涉及在血管結構內部的某個物理對象，例如介入性工具。根據另一方面，該元件可涉及介入性設備，例如腔內假體，如支架、導流體、 線圈之類等等，或者假體，如導絲、導管、標記物、氣囊之類等等，或者血管內成像設備，例如 ICE、OCT或者IVUS探針，等等。
根據本發明的另一方面，術語「元件」可涉及在血管結構內部的可物理探測特徵， 例如界標、骨結構、鈣化結構或者任何植入設備。
根據進一步的示例性實施例，在步驟f)中的放置導致預定程度模糊的情況下，重複步驟e)以生成時間信息，以及將所述時間信息應用於在步驟f )中確定子樹。
根據本發明的另一示例性實施例，提供一種用於針對感興趣對象的檢查的適應性路線圖繪製的設備，包括處理單元，接口單元，以及顯示器。
所述接口單元適於提供表示血管結構的至少一部分的預導航圖像數據，所述血管結構包括具有多個子樹的樹狀結構。所述接口單元還適於提供所述對象的實況圖像數據， 所述對象包括所述血管結構，其中所述血管結構包含所述感興趣元件。
所述處理單元適於基於所述預導航圖像數據來生成血管表示，並且確定所述預導航圖像數據和所述實況圖像數據的空間關係。所述處理單元還適於通過在所述實況圖像數據中識別和定位元件來分析所述實況圖像數據。所述處理單元還適於確定所述元件被放置於的子樹，其中所述確定是基於所述元件的定位以及基於所述空間關係，以及基於所確定的子樹來選擇所述血管結構的一部分。所述處理單元還適於生成所述實況圖像數據與所述血管結構的所選擇的部分的圖像的組合。
所述顯示器適於顯示所述組合作為經裁剪路線圖。
根據本發明的另一示例性實施例，提供一種用於檢查感興趣對象的醫學成像系統，包括根據以上提及的示例性實施例的設備以及X射線採集裝置。所述X射線採集裝置適於採集所述對象的所述實況圖像數據，所述對象包括所述血管結構，其中所述血管結構包含所述感興趣元件。
參照下文描述的示例性實施例，本發明的這些和其他方面將變得顯而易見並且得到闡述。


下文中將參照以下的圖來描述本發明的示例性實施例
圖1圖示了 X射線圖像採集裝置，其具有根據本發明的示例性實施例用於適應性路線圖繪製的設備。
圖2示意性圖示了本發明示例性實施例的基本方法步驟。
圖3到15示出了根據本發明的方法步驟的進一步示例性實施例。
圖16示意性示出了定製的血管樹投影。
圖17示意性示出了根據本發明的經裁剪的路線圖。
圖18示意性示出了未調整的路線圖。
圖19示出了作為根據本發明的經裁剪路線圖的圖18的路線圖。
具體實施方式
圖1示意性示出了在例如導管插入術實驗室中使用的醫學圖像系統10。用於檢查感興趣對象的醫學圖像系統10包括X射線圖像採集裝置12。該X射線圖像採集裝置12 設置有X射線輻射源14以產生由X射線束16指示的X射線輻射。進一步的，X射線圖像探測模塊18位於X射線輻射源14的對面，從而例如在輻射過程期間諸如患者20的對象可以位於X射線源14和探測模塊18之間。進一步的，提供床22以接收被檢查的對象。
進一步地，醫學成像系統15包括用於針對感興趣對象的檢查的適應性路線圖繪製的設備24。該設備24包括處理單元26、接口單元28、以及顯示器30。
接口單元28適於提供表示至少一部分血管結構的預導航圖像數據，該血管結構包括具有多個子樹的樹狀結構。接口單元28還適於提供對象的實況圖像數據，該對象包括血管結構，其中該血管結構包含用附圖標記38指示的感興趣元件。
處理單元26適於基於該預導航圖像數據來生成血管表示。處理單元26還適於確定預導航圖像數據和實況圖像數據的空間關係。進一步的，處理單元26適於通過在實況圖像數據中識別和定位元件38來分析實況圖像數據。處理單元26也適於確定元件38被放置於的子樹，其中該確定是基於元件的定位以及基於空間關係，並且基於所確定的子樹來選擇血管結構的一部分。處理單元26也適於生成實況圖像數據與血管結構的所選擇部分的圖像的組合。
根據本發明的一個方面，元件38可涉及在血管結構內部的某個物理對象，例如介入性工具。根據進一步方面，該元件可涉及介入性設備，例如腔內假體，如支架、導流體、線圈之類等等，或者假體，如導絲、導管、標記物、氣囊之類等等，或者血管內成像設備，例如 ICE、OCT或者IVUS探針，等等。
根據本發明的另一方面，元件38可涉及血管結構內部的可物理探測特徵，例如界標、骨結構、鈣化結構或者任何植入設備。
顯示器30適於將該組合顯示為經裁剪的路線圖。
採集裝置12可適於採集預導航圖像數據。所採集的預導航圖像數據如第一連接線路32所指示的被提供給接口單元28。
進一步地，採集裝置12適於採集對象的實況圖像數據，該對象包括血管結構，其中該血管結構包含感興趣的元件。然後所採集的實況圖像數據如第一連接線路32所指示地被提供給接口單元28。接口單元28如第二連接線路34所指示地提供實況圖像數據給處理單元。所生成的組合被處理單元28如第三連接線路36所指示地提供給顯示器30。當然，也可以用無線連接來實現上述單元和裝置的數據連接。
注意到所示出的例子是所謂的O形臂CT圖像採集設備。當然，本發明也涉及其他類型的X射線圖像採集裝置，例如具有C臂而不是如圖1所示的圓形機架的C類型X射線圖像採集設備。
下文中更加詳細地描述了根據本發明的過程。如上所述，本發明例如由成像系統在導管實驗室中用於PTCA，以例如治療心臟狹窄。當然，本發明也用於其他檢查或者分析過程，其中將要作為路線圖示出的成像數據是複雜的，並且因而經裁剪的路線圖導致用戶對所提供信息的接受增強。
如上所述，本發明的背景是血管路線圖繪製。血管路線圖繪製包括將從預導航圖像數據計算出的血管表示，也即路線圖，與用於血管內設備操縱和放置的實時圖像相組合， 在所述血管內設備操縱和放置中該血管是不可見或者難以看到的。典型地，這發生在X射線介入的情形下，例如血管僅通過造影劑的注入而可見。那些造影建立圖像在實際設備操縱之前產生並且被稱為血管造影照片。它們用於在本發明的範圍中或者介入期間分析和診斷狀況。有了路線圖繪製技術，充滿了造影劑的血管以某種方式被轉變成可以與用於設備的導航和放置的實時透視圖像相組合的表示。
根據另一方面，血管路線圖繪製典型地也可以通過提供用不需要造影劑注入的其他技術所採集的預導航來實現。因此，將在實際檢查之前採集的血管結構與實時透視圖像相組合以便產生路線圖。
在2D路線圖繪製中，血管可直接來自2D血管造影照片並且被覆蓋至透視圖像。這也可以被稱為蹤跡減去或者減去透視。
路線圖繪製技術主要用於偽靜態情形，其中血管造影照片和透視圖像與主靜態血管結構一致。
根據本發明，也提供源於3D的2D路線圖繪製(被稱為3D路線圖繪製)，其包括從例如來自C臂CT方法的3D數據中建立將被覆蓋到2D透視圖像上的2D血管表示。該3D 方法的優點之一在於無論在透視時使用哪些系統幾何參數，人們可以一直從在正確的幾何結構下，例如正確的視角下投影的3D數據中重新計算相關的2D路線圖。另一優點在於在 3D數據中可以更加容易地識別出血管，從而與源自2D的路線圖繪製中的低水平圖標表示相反，可以將精細分段或者建模的血管視圖用作路線圖源。
然而，可能需要某個配準量來正確地將該路線圖與實時圖像對齊。可以涉及幾種方法，例如表平移校正、像素移動、呼吸校正、心臟運動校正，等等。
如上所述，通常，路線圖繪製是大大改進了設備引導、放置、植入等等的偉大技術。 路線圖繪製提供了參照血管結構的對象當前狀況信息。然而，由於血管結構，尤其是心臟或者甚至是神經血管結構，通常是複雜的，因此總的路線圖可能相當複雜並且包含很多明顯的血管分支。此外，由於該路線圖被投影至2D空間，或者簡單地源自2D空間，因此該路線圖所包含的、本質為3D結構的血管通常嚴重地彼此重疊。因而，該路線圖常常被認為是相當混亂和複雜而難以理解的。
根據本發明，可能自動且動態地識別和定位所涉及的元件，例如介入性設備，並且基於這一信息來計算和覆蓋經裁剪的路線圖，其中例如簡單地刪除或者削弱遠離該元件當前動作範圍的所有血管。根據本發明的路線圖也可以被稱為簡化路線圖。基本上，在路線圖計算和顯示處理中僅保留髮現該設備或者元件的位置處或者可能將其操縱或者放置至的位置處的血管和緊鄰分支。這意味著路線圖的內容隨著介入的進行而演化。例如，隨著導絲穿過血管樹前進，可見的覆蓋血管的總量和自然狀態例如隨著導絲頂端周圍所遇到的血管系統背景而演化。
所得到的根據本發明的路線圖更加容易理解並且也更加專注於介入目的，使得介入更加容易，較不累人，並且可能是更快的。
在圖2中，示意性描述了用於針對感興趣對象的檢查的適應性路線圖繪製的方法的示例性實施例。首先，在提供步驟112中，提供表示至少一部分血管結構的預導航圖像數據114，該血管結構包括具有多個子樹的樹狀結構。進一步地，在生成步驟116中，生成基於該預導航圖像數據114的血管表示118。在採集步驟120中，採集對象的實況圖像數據 122，該對象包括血管結構，其中該血管結構包含感興趣的元件。在確定步驟124中，確定預導航圖像數據114和實況圖像數據122的空間關係126。在分析步驟128中，通過在實況圖像數據中識別和定位130該元件來對該實況圖像數據進行分析。進一步地，在確定步驟132 中，確定該元件被放置於的子樹134，其中該確定是基於元件的定位以及基於該空間關係。 進一步地，確定步驟132也包括基於該確定的子樹134來選擇136血管結構的一部分138。 進一步地，在生成步驟140中，生成實況圖像數據122與血管結構的所選擇部分138的圖像的組合142。在顯示步驟144中，將該組合142顯示為經裁剪的路線圖146。
在下文中，提供步驟112也被稱為步驟a)，生成步驟116被稱為步驟b)，採集步驟 120被稱為步驟C)，確定步驟124被稱為步驟d)，分析步驟128被稱為步驟e)，確定步驟 132被稱為步驟f)，生成步驟140被稱為步驟g)以及顯示步驟144被稱為步驟h)。
進一步要注意的是，以上圖2中描述的步驟僅示出了示例性的步驟順序。當然，其他步驟順序也是可能的。例如，步驟b)在步驟C)、d)或者e)之一之後，但是在步驟f)之前執行。進一步的，步驟e)分析，f)確定子樹，g)生成組合以及h)顯示該組合至少重複兩次，並且其中經裁剪的路線圖146被顯示為演化的路線圖序列。根據進一步方面，可以以預定的時間比率來不斷地重複步驟。
根據一方面，可以將a)和c)提供給確定空間關係的步驟。根據進一步方面，a) 和c)中的數據可以是已經空間對齊的，或者它們可簡單地基於視角(與a)和c)相應的幾何數據)來被空間對齊。
在下文中參照圖3-9來描述了作為例子的幾個步驟順序和關係。
根據圖3，預導航數據114和實況圖像數據122用於步驟d)，也即確定124由進入步驟d)方框的箭頭148所指示的空間關係126。這是有用的，例如，當人們不能完全依賴於對應於數據a)和c)的幾何數據，也即視角時。這可以例如在殘留運動或者幾何數據不精確的情況下，或者甚至是當丟失一些幾何數據時發生。在那一情況下通過將數據a)和c) 在幾何變換的某個範圍上相關來實現步驟d)，目的在於將經幾何變換的數據a)和或c)最佳空間對齊。這一操作的結果是實現這一最佳空間對齊的參量編碼或者顯式編碼的變換的組。進一步的，步驟d)的空間關係126用於步驟f)，其中基於由從步驟d)方框進入步驟f) 方框的箭頭152所指示的空間關係126而匹配由進入步驟f)方框的箭頭150所指示的、步驟e)提供的定位數據，以及由生成步驟116提供的血管表示118，以及其中來自步驟b)方框的箭頭154也進入步驟f)方框。進一步的，來自步驟f)的所選擇部分138如進入步驟 g)方框的箭頭156所指示地被提供給步驟g)。進一步的，空間關係126也用於步驟g)，其中所選擇部分138和實況圖像數據122例如通過配準而被組合。空間關係126的輸入由進入步驟g)方框的箭頭158指示，並且實況圖像數據122的進入由從步驟c)方框進入步驟 g)方框的箭頭160指示。
注意到在圖3到9中，步驟a)和c)由方角方框指示，而其他步驟以圓角方框示出。 這圖示了步驟a)和c)涉及從數據源提供數據。步驟a)涉及先前採集的圖像數據，並且步驟c)涉及所採集的實況圖像數據。具有圓角的其他步驟涉及成像處理步驟。
根據圖4中示出的進一步示例性實施例，步驟d)的空間關係126用於由從步驟d) 方框進入步驟b)方框的箭頭162所指示的生成步驟116。
進一步的，步驟d)的空間關係126也可以用於步驟e)中對定位的分析128，其由箭頭164指示。
如圖4所示，空間關係126因而可以說被包含於被提供給步驟f )的血管表示118 中，並且也被包含於源自步驟b)的也被提供給步驟f)的定位數據中。因而，直接從步驟d) 方框到步驟f)方框的空間關係的另外輸入不是必須的，這通過步驟d)到步驟f)或者步驟 g)的箭頭缺失來指示。
根據圖5示意性示出的進一步示例性實施例，如以上描述的，使用預導航數據118 和實況圖像數據122來執行步驟d)中空間關係126的確定124。除此之外，步驟b)的血管表示118也用於確定124。這通過從步驟b)方框進入步驟d)方框的箭頭166來指示。可選地或者另外地，分析步驟128的定位130也可以用於步驟d)中空間關係126的確定124， 這通過從步驟e)方框進入步驟d)方框的另外箭頭168來指示。因而，提供了對空間關係的增強的或者改進的確定。
當步驟d)訴諸於連結166而不是連結168時，這意味著在步驟d)中實現的空間關係的確定利用了這樣的事實實況數據中的諸如介入性設備之類的某些事物在適當的空間對齊之後應當位於b)中的血管表示之內。
當d)訴諸於連結168而不是連結166時，這意味著在步驟d)中實現的空間關係的確定利用了這樣的事實e)中的所識別設備在適當的空間對齊之後應當位於諸如a)中預導航數據中的血管之類的某些事物之內。
當使用連結166和168兩者時，這意味著 在步驟d)中實現的空間關係的確定利用了這樣的事實e)中的所識別設備在適當的空間對齊之後應當位於b)中的血管表示之內。
根據圖6示意性示出的進一步示例性實施例,確定124是基於預導航數據114和實況圖像數據122。空間關係126如箭頭170所指示的被提供給血管表示生成步驟b)。進一步的，空間關係126也如另一箭頭172所指示的被提供給分析步驟128。然而，血管表示 118和/或定位數據130也被返回提供給確定步驟124，從而提供重新確定124，該環狀結構由具有兩個或者雙箭頭的箭頭170和172指不，該兩個或者雙箭頭各自指不在兩個方向上的數據傳送。
根據進一步方面，也可以基於步驟d)中確定的空間關係126來重新執行血管表示。也可以基於步驟d)中確定的空間關係來重新執行對定位的分析。
因而，在血管表示118以及定位130中結合了或者可以說已經考慮了空間關係，從而不需要從步驟d)到步驟f)的直接輸入，這通過這些方框之間的箭頭缺失來指示。
根據圖7示出的進一步示例性實施例，基於在步驟b)中生成的血管表示118和步驟e)中分析的定位130來執行步驟d)中的空間關係126的確定124，這通過進入確定步驟 124的兩個箭頭來指示，箭頭之一 174從方框b)進入方框d)，並且第二箭頭176從方框e) 進入方框d)。
換目之，空間關係確定是直接基於步驟b)和e)。
根據圖8示出的進一步示例性實施例，空間關係的確定用於對預導航數據和實況圖像數據之一或者兩者的數據進行變換以用於進一步處理，也即，簡單地說，預導航數據114和實況圖像數據122可以說被彼此對齊。
這通過箭頭178和箭頭180來指示,這兩個箭頭具有雙箭頭,該雙箭頭指示數據的向後和向前傳送，首先將預導航數據和實況圖像數據錄入方框d)，然後提供空間關係126 返回預導航數據方框112和實況圖像數據方框120。因而由步驟a)和步驟c)提供的數據包含在步驟d)中確定的空間關係信息，從而將空間關係126提供給後續的步驟。
因而，步驟d)方框除了步驟a)和步驟c)的方框之外不示出給其他方框的任何另外的數據傳送。
根據圖9示意性示出的進一步示例性實施例，在步驟f)中的放置導致預定程度模糊的情況下，重複步驟e)以生成時間信息。該時間信息被應用於在步驟f)中確定子樹。這通過從步驟e)方框進入步驟f)方框的箭頭182以及離開方框f)並且進入方框e)的另一箭頭184來指示。
對於步驟a)，例如，該預導航數據是2D圖像數據。
根據進一步方面，該預導航數據是3D圖像數據。
根據進一步方面，該預導航數據是2D+t圖像數據或者3D+t圖像數據。
根據進一步方面，該預導航數據是重建186，其如圖10所指示的從先前採集190的對象3D圖像數據的序列192中重建188。
例如，從至少一個血管造影照片序列中提取出血管結構。例如可在至少一個角運動中採集該血管造影照片序列。
根據進一步方面，從2D投影組中生成該預導航數據。
根據進一步方面，3D圖像數據是通過基於2D投影組的體積重建以及從該重建體積中提取出的血管來實現的3D血管樹。
根據進一步方面，通過介入前或者介入中的CT檢查或者C-臂旋轉X射線採集來提供該3D圖像數據。
例如，實況圖像數據是2D圖像數據。該實況圖像數據可包括至少一個2D圖像。
根據進一步方面，該實況圖像數據包括血管結構的實況X射線透視圖像數據。參照步驟b)，這一步驟可包括基於預導航數據來生成血管結構的投影。
根據進一步方面，在2D路線圖繪製中，該生成包括預導航圖像數據的像素的灰度變換。
根據進一步方面，預導航圖像數據包括血管造影照片圖像，並且步驟b)也包括從該血管造影照片圖像中計算二元掩膜，例如經由適應性的過濾以及閾值化。
根據進一步方面，預導航圖像數據包括3D數據，並且表示是在該預導航圖像數據中存在的血管結構的全分割。
根據進一步方面，預導航圖像數據包括3D數據，並且表示是在該預導航圖像數據中存在的血管結構的模型。
參照步驟C)，根據本發明的方面，實況圖像數據是2D圖像數據。例如，實況圖像數據包括至少一個2D圖像。根據進一步方面，該2D圖像數據可包括2D圖像序列。
根據進一步方面，該2D圖像是對2D圖像序列計算的設備圖。該設備圖也可以被稱為元件圖，其示出了包含在血管結構內部的元件。
根據進一步方面，該實況圖像數據包括血管結構的實況X射線透視圖像數據。
根據進一步方面，用採集參數來採集該2D圖像數據，例如沿著觀察方向。
根據進一步方面，該血管結構在對象的實況圖像數據中比在預導航數據中更不可見，優選該血管結構在2D圖像數據中不可見。
參照步驟d)，根據進一步方面，步驟d)包括配準預導航圖像數據和實況圖像數據。
根據進一步方面，變換預導航圖像數據從而其與實況圖像數據匹配。優選地，這在生成步驟b)之前執行。
參照步驟e)，根據進一步方面，該元件包括介入性工具。根據進一步方面，該元件包括介入性設備，例如腔內假體，如支架、導流體、線圈之類等等，或者假體，如導絲、導管、 標記物、氣囊之類等等，或者血管內成像設備，例如ICE、OCT或者IVUS探針，等等。
根據進一步方面，該元件包括與對象固定附連的至少兩個特徵。例如，該元件包括標記物或者骨結構或者硬化血管樹的鈣化結構。
參照步驟f)，根據本發明的示例性實施例，刪除194未選擇的分支部分，並且僅顯示具有所選擇部分的血管結構。這在圖11中顯示。
例如，術語「刪除」分支包括移除分支。
根據進一步方面，具有被刪除分支的血管樹是經分割的路線圖146』，也在圖11中顯不O
根據進一步的示例性實施例，此外，在評估圖中示出了被刪除的分支(未示出)。
根據進一步方面，以半透明的方式示出了被刪除的分支，同樣未示出。
根據進一步方面，以不同的顏色示出了被刪除的分支，其也未示出。
當然，根據本發明，也可能組合一個或者任意的以上提及實施例。
根據本發明的進一步示例性實施例，與距元件的距離相關地削弱196未選擇的血管結構，其中該距離與樹結構內部的連接路徑有關(見圖12)。基於進入確定步驟132的步驟e)中提供的定位130來提供該距離，其中該定位數據被進一步發送到削弱步驟196。然後將被削弱的血管結構提供給組合步驟140，這通過離開削弱方框196進入方框140的箭頭 198來指示。
根據本發明的一個方面，子樹各自包括多個分支，並且確定元件被放置於的或者元件很可能被操縱至的分支。
根據本發明的一個方面，術語「所確定的子樹」涉及前進方向中可能的，也即可通達的血管部分，也即該所確定的子樹僅示出可通達的血管。
根據本發明的一個方面，這可包括不僅涉及解剖結構也涉及當前的介入特異性， 例如目標動脈瘤。
根據進一步方面，術語「前進方向」涉及從更大的或者主血管到較小的二級血管， 可以說是子血管，的方向。
根據本發明的一個方面，僅選擇所確定的子樹。
根據進一步方面，基於先前的定位數據來確定被遮蓋的血管路徑，並且在經裁剪的路線圖中指示該被遮蓋的血管路徑。
根據進一步方面，也選擇鄰近被選擇子體積的子體積。
例如，對鄰近子體積應用權重因子，例如僅選擇沿著鄰近邊界區域的鄰近子體積的部分體積。
根據進一步方面，預導航數據包括3D圖像數據，其表示包括血管結構的至少一部分的體積，並且在將該體積劃分為多個子體積之前，每個子體積包含單獨的子樹。
根據進一步方面，經調整的路線圖可以被稱為根據特定狀況被裁剪的智能或者增強的路線圖。
根據示例性實施例，確定多個子樹和分支，並且在步驟f)中，在用於組合的圖像中將該血管結構的所選擇部分可視化。
根據圖9示意性示出的進一步示例性實施例，如上所述，在步驟f)中的放置導致預定程度模糊的情況下，重複184步驟e)以生成時間信息，並且其中該時間信息被應用182 於在步驟f)中確定子樹。
根據進一步方面，記錄該時間信息並且確定代表該時間信息的元件運動。基於先前確定的血管體積內部位置，識別了元件被放置於的實際血管。
例如，通過重新配準步驟來校驗所識別的血管位置(未示出)。
參照步驟f)，根據進一步方面，圖像是預導航圖像數據的投影。根據進一步方面， 直接從預導航圖像數據取得圖像。
參照步驟h )，根據進一步方面，用於經裁剪路線圖的可選術語是定製路線圖、修剪路線圖、可通達路線圖、可通達路徑路線圖、簡化路線圖、精益路線圖、減少路線圖，或者聚焦路線圖，僅提及了一些例子。
根據本發明的進一步示例性實施例，位於血管結構內部的元件在實況圖像數據 122中可見，並且空間關係126的確定124是基於該元件。
根據圖13示意性示出的進一步示例性實施例，預導航數據114包括相位參考信號 202以及各自包括相位指示符204的多個實況圖像122。為了從多個2D圖像確定124空間關係126,僅選擇具有相應相位參考的圖像206。這通過相位參考信號方框202和相位指示符方框204之間的箭頭206來指示。因而，預導航數據114和所選擇圖像206如所指示的進入空間關係方框124。
根據進一步方面，為了 2D圖像的配準，將具有第一預定值的圖像像素與具有預定第二值的圖像像素或者體素相匹配。
根據進一步方面，空間關係126的確定步驟124包括時間和空間約束。
例如，該時間和空間約束是基於先前執行的空間關係確定，例如配準。
根據進一步方面，確定元件在血管結構內部的可能移動路徑。
根據進一步的示例性實施例，在生成血管表示之前，通過基於預導航圖像數據114 的血管分割208來確定具有其血管體積的血管結構。為了定位元件，將實況圖像數據122 配準為使得實況圖像中的元件被放置在血管結構的血管內部(見圖14)。
根據圖15示出的本發明的進一步示例性實施例，通過基於預導航圖像數據114來生成212模型214而確定具有其血管體積的血管結構，並且將實況圖像數據122配準為使得實況圖像數據中的元件被放置在血管結構的血管內部。
根據進一步方面，檢測該元件並且生成該元件的模型，並將該模型覆蓋於2D圖像上地來顯示，從而在經裁剪的路線圖上可見該元件模型的表示。
根據進一步方面，與距元件的距離相關地削弱未選定的血管結構。換言之，該血管結構越衰弱，血管路逕到該元件的距離越大。例如，該距離可以是與血管樹結構內部的連接路徑相關的測地距離。
根據進一步方面，實況圖像122包括至少兩個元件，並且該至少兩個元件位於血管結構的內部。
作為例子，預導航圖像數據114包括C臂CT重建之後神經中的3D血管樹。導航數據122包括神經介入期間的2D實況透視圖像。在確定步驟124中，將預導航數據與實況圖像數據配準。由於2D實況圖像 數據包括幾個圖像，因此在分析步驟128中，識別並且連續地定位介入性工具或者各介入性工具。生成步驟116包括從預配準的預導航數據中生成血管表示。確定步驟132包括刪除遠離當前動作範圍中的介入的血管的步驟。然後,在步驟g)生成經刪除血管表示的投影對實況圖像的覆蓋。在步驟h)中顯示的輸出包括具有經裁剪的血管路線圖覆蓋的實況圖像。
作為進一步例子，圖16示出了步驟f)的結果，其中血管表示216包括樹狀的血管結構218，其具有多個子樹220a、220b、220c等等。由於確定步驟132，確定元件222被放置於的子樹中的一個，在示出例子中是子樹220b，其中該確定是基於步驟e)中元件的定位以及基於步驟d)中的空間關係。基於確定的子樹來選擇血管結構的一部分，該部分在示出的例子中是子樹222b以及用附圖標記224指示的主樹結構的初始路徑。以削弱方式用虛線來示出了未選擇的子樹，在示出例子中是子樹220a和220c，以象徵刪除血管樹的步驟。例如，可以完全隱藏被刪除的分支220a和220c，或者可以用虛線示出被刪除的分支220a和 220c以給出其他未選擇的部分的指示。
圖17示出了圖16的經處理的樹狀結構與透視圖像226的組合，該透視圖像226作為由採集步驟c)所提供的實況圖像數據，其上覆蓋了血管結構，也即圖16的血管結構216 的所選擇部分。因而，圖17中顯示的組合表示以上描述的經裁剪路線圖146。
在圖18中，示出的血管樹228包括幾個子樹230，僅對這些中的一些用附圖標記 230a、230b和230c指示。進一步的，也可見作為元件的介入性設備232。將血管樹投影228 覆蓋在採集步驟c)所採集的透視圖像234上。然而，沒有根據本發明對所示的路線圖進行進一步地處理，而是示出為與示出了根據本發明的經裁剪路線圖的圖14的比較。
如從圖19可以看到的，血管樹228的那些子樹230b，230c是血管樹的未選擇部分，並且因而以被削弱或者被刪除方式被示出，這通過虛線的子樹230b』和230c』來指示。 僅血管樹的所選擇部分，也即在示出例子中是子樹230a，與透視實況圖像234相組合地示出，該透視實況圖像234上覆蓋著被分割的血管樹。結果是經裁剪的路線圖，其允許用戶更加容易並且因而更加快速地接收關於設備或者元件當前位置的信息。
在本發明的另一示例性實施例中(未示出)，提供了一種電腦程式或者電腦程式單元，其特徵在於適於在適當的系統中執行根據前述實施例之一的方法的方法步驟。
該電腦程式單元因而可被存儲在計算機單元中，該計算機單元也可是本發明實施例的一部分。這一計算機單元可適於執行以上描述方法的步驟或者導致對以上描述方法的步驟的執行。此外，其可能適於操縱以上描述設備的部件。該計算單元可以適於自動操縱和/或適於執行用戶的命令。電腦程式可被裝載至數據處理器的工作存儲器。該數據處理器因而有能力執行本發明的方法。
本發明的這一示例性實施例覆蓋從一開始就使用本發明的電腦程式，以及藉助於更新將現有程序變為使用本發明的程序的電腦程式。
更進一步地，該電腦程式單元可能能夠提供所有的必需步驟以實現如以上描述的方法的示例性實施例的過程。
根據本發明的進一步示例性實施例(未示出)，提出了一種計算機可讀介質，例如 CD-ROM，其中該計算機可讀介質具有存儲其上的電腦程式單元，該電腦程式單元由前述部分描述。
電腦程式可被存儲和/或分布在適當的介質上，例如與其他硬體一起提供或者作為其他硬體一部分的光學存儲介質或者固態介質，但是其也可能以其他形式分布，例如經由網際網路或者其他有線或者無線的通信系統。
然而，電腦程式也可存在於諸如全球資訊網的網絡上，或者可以從這種網絡被下載到數據處理器的工作存儲器上。根據本發明的進一步示例性實施例，提供了一種用於使得電腦程式單元可用於下載的介質，該電腦程式單元被布置為執行根據以上描述的本發明實施例之一的方法。
必須注意的是參照不同的主題來描述了本發明的實施例。具體而言，參照方法類型的權利要求來描述了一些實施例而參照裝置類型的權利要求來描述了其他實施例。然而，本領域技術人員從以上和以下描述將斷定，除非另外告知，否則除了屬於一種主題類型的特徵的任何組合之外，與不同主題相關的特徵之間的任意組合也被認為是被本申請公開了。然而，可以將所有特徵組合以提供大於特徵簡單加和的協同效果。
在權利要求中，措辭「包括」不排除其他元件或步驟，並且不定冠詞「一」或「一個」 不排除多個。單一處理器或其他單元可以實現在權利要求中所陳述的幾項功能。在相互不同的從屬權利要求中陳述某些措 施的這一僅有事實，並不表示不能將這些措施的組合加以利用。
權利要求
1.一種用於針對感興趣對象的檢查的適應性路線圖繪製的設備(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)適於提供表示血管結構的至少一部分的預導航圖像數據，所述血管結構包括具有多個子樹的樹狀結構；以及適於提供所述對象的實況圖像數據，所述對象包括所述血管結構；其中，所述血管結構包含感興趣元件；並且其中，所述處理單元(26)適於基於所述預導航圖像數據來生成血管表示；適於確定所述預導航圖像數據和所述實況圖像數據的空間關係；適於通過在所述實況圖像數據中識別和定位元件來分析所述實況圖像數據；適於確定所述元件被放置於的子樹，其中，所述確定基於所述元件的定位並基於所述空間關係，以及基於所確定的子樹來選擇所述血管結構的一部分；以及適於生成所述實況圖像數據與所述血管結構的所選擇部分的圖像的組合；其中，所述顯示器(30)適於顯示所述組合作為經裁剪路線圖。
2.一種用於檢查感興趣對象的醫學成像系統(10)，包括-如權利要求1所述的用於適應性路線圖繪製的設備(24);以及-X射線採集裝置(12);其中，所述X射線採集裝置適於採集所述對象的所述實況圖像數據，所述對象包括所述血管結構；其中，所述血管結構包含所述感興趣元件。
3.一種用於針對感興趣對象的檢查的適應性路線圖繪製的方法，所述方法包括以下步驟a)提供(112)表示血管結構的至少一部分的預導航圖像數據(114)，所述血管結構包括具有多個子樹的樹狀結構；b)基於所述預導航圖像數據(114)來生成(116)血管表示(118);c)採集(120)所述對象的實況圖像數據(122)，所述對象包括所述血管結構；其中，所述血管結構包含感興趣元件；d)確定(124)所述預導航圖像數據和所述實況圖像數據的空間關係(126);e)通過在所述實況圖像數據中識別和定位(130)所述元件來分析(128)所述實況圖像數據；f)確定(132)所述元件被放置於的子樹(134)，其中，所述確定是基於所述元件的定位以及基於所述空間關係；以及基於所確定的子樹來選擇(136)所述血管結構的一部分(138)；g)生成(140)所述實況圖像數據與所述血管結構的所選擇部分的圖像的組合(142)；以及h)顯示(144)所述組合作為經裁剪路線圖(146)。
4.如權利要求3所述的方法，其中，刪除(196)未選擇的分支部分，並且其中，僅顯示具有所選擇部分的所述血管結構。
5.如權利要求3所述的方法，其中，與距所述元件的距離相關地削弱未選擇的血管結構；其中，所述距離與所述血管樹結構內部的連接路徑有關。
6.如權利要求3、4或5所述的方法，其中，確定多個子樹和分支；並且其中，在步驟f)中，在用於所述組合的所述圖像中將所述血管結構的所選擇部分可視化。
7.如權利要求3-6之一所述的方法，其中，在步驟f)中的放置導致預定程度模糊的情況下，重複步驟e)以生成時間信息；並且其中，所述時間信息被應用於步驟f)中以確定所述子樹。
8.如權利要求3-7之一所述的方法，其中，位於所述血管結構內部的所述元件在所述實況圖像數據中可見；並且其中，配準是基於所述元件。
9.如權利要求3-8之一所述的方法，其中，所述預導航數據包括相位參考信號(202)；其中，所述多個實況圖像均包括相位指示符(204);並且其中，為了所述配準，從多個2D圖像中僅選擇具有相應相位參考的圖像。
10.如權利要求3-9之一所述的方法，其中，在生成所述血管表示之前，通過基於所述預導航圖像數據的血管分割(208)來確定(210)具有其血管體積的所述血管結構；並且其中，為了定位所述元件，所述實況圖像數據被配準為使得所述實況圖像中的所述元件被放置在所述血管結構的血管內部。
11.如權利要求3-9之一所述的方法，其中，通過基於所述預導航圖像數據來生成(212)模型(214)而確定具有其血管體積的所述血管結構；並且其中，所述實況圖像數據被配準為使得所述實況圖像數據中的元件被放置在所述血管結構的血管內部。
12.一種用於控制如權利要求1-2之一所述的裝置的電腦程式單元，所述電腦程式單元當被處理單元執行時，適於執行如權利要求3-11之一的所述方法步驟。
13.一種計算機可讀介質，其存儲了如權利要求12所述的程序單元。
全文摘要
本發明涉及給用戶提供改進信息的適應性路線圖繪製，包括以下步驟提供表示血管結構的至少一部分的預導航圖像數據，所述血管結構包括具有多個子樹的樹狀結構；基於預導航圖像數據來生成血管表示；採集所述對象的實況圖像數據，所述對象包括所述血管結構；其中所述血管結構包含感興趣元件；確定所述預導航圖像數據和所述實況圖像數據的空間關係；通過在所述實況圖像數據中識別和定位所述元件來分析所述實況圖像數據；確定所述元件被放置於的子樹，其中所述確定是基於所述元件的定位以及基於所述空間關係；以及基於所述確定的子樹來選擇所述血管結構的一部分；生成所述實況圖像數據與所述血管結構的所選擇部分的圖像的組合；以及顯示作為經裁剪路線圖的所述組合。所述元件可是物理對象，例如介入性工具或者設備。
文檔編號G06T7/00GK103002809SQ201180035197
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月15日 優先權日2010年7月19日
發明者L·弗洛朗, V·奧夫雷, M·格拉斯, D·舍費爾, G·A·F·斯洪恩貝格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司