CN103299346A - 用于从3d或4d数据集生成和显示2d投影的系统和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种系统和方法，通过其，利用感兴趣对象的3D或4D重建图像可以生成所谓的标准血管造影视图。一个优选的范例是从旋转血管造影序列重建冠状动脉血管造影图。一旦创建了3D图像，就可以将其前向投影到用户定义的“标准”视图中，以在程序中实况呈现。预期这些标准视图——其更接近地模拟了医生习惯看到的样子——会更容易被介入界接受。

Description

用于从3D或4D数据集生成和显示2D投影的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于从3D或4D数据集生成和显示2D投影的系统。本发明还涉及一种用于从所述种类的3D或4D数据集生成和显示这种2D投影的方法。

背景技术

已经有多种方法能够在手术介入程序期间将心脏冠状动脉树（也表示为血管树）的体积图像或三维图像（进一步缩写为3D图像）结合到心导管插入术实验室中，在本申请的背景下，手术介入程序在下文中表示并称为所谓的微创介入程序。例如，可以输入先前从心脏计算机断层摄影（进一步缩写为CT）或磁共振成像（进一步缩写为MRI）采集的数据，以在手术介入程序期间使用，或已经研发出一种新技术，其在实际的手术介入程序期间可以产生所述冠状动脉树的3D图像。后一技术利用旋转血管造影术，其中，在注射造影剂期间，所谓的C型臂在围绕病人旋转的同时采集很多图像。在此之后，可以对数据应用不同的策略，包括双视图建模、心脏门控、最小运动相位检测和/或重建，以在心导管插入术实验室中产生实况的3D或所谓的4D数据集，供医生在手术介入程序期间使用。在这种背景下，4D数据集表示将要以定义的时间间隔逐个呈现的从对象导出的若干3D数据集。这些数据集可以用于多种不同目的，包括选择最佳视角、分析三维定量冠状动脉、绘制路线图等。不过，医生通常习惯于按照一定的标准，即通常的视角，观察冠状动脉树的静态的（即不旋转的）图像。因此，即使有3D数据集，但它也可能未被充分利用以使得医生可以采集以二维方式观察冠状动脉树的额外静态快照。这使得产生一整套待观察的冠状动脉树图片的过程更为复杂并且耗时，对病人意味着额外的不适，从而造成额外的工作量和成本。

从US-2006/0239554-A1，己知一种用于根据包括心脏在内的胸部体积数据自动确定标准心脏视图的系统和方法，该视图由美国心脏协会定义。健康从业者可以采用该系统和方法快速查看二维视图，通常以此做出诊断。检测左心室。然后确定右心室的相对取向和标准心脏视图。在本系统和方法中，用于自动发现标准心脏视图的方法可以分为两个主要部分，即在第一步中自动检测心脏的左心室，并且在第二步中，给定心脏左心室，基于左心室长轴和右心室相对于左心室的方向，定义心脏平面的取向。

发明内容

可能需要改善和简化产生要观察的感兴趣对象的整套图片的程序，并且使得从感兴趣对象收集的数据更适于由操作者或工作人员察看并且察看更加舒适。特别是，需要改善和简化生成心脏冠状动脉树整套图片的程序，并使得从心脏冠状动脉树收集的数据更适于由操作者或工作人员察看并且察看更加舒适。

本发明的这些方面是由本发明实现的，根据本发明，提供了一种用于从表示感兴趣对象3D（表示三维）或4D视图的给定数据集生成并显示至少一个二维投影（下文缩写为2D投影）的系统，其中，提供控制器件以单独地用户定制一个或多个扫描架角度，在至少一个2D投影中从所述一个或多个扫描架角度察看感兴趣对象。在该背景下，4D数据集表示将要以定义的时间间隔逐个呈现的从感兴趣对象导出的若干3D数据集。

本发明的各方面还通过如下方法实现：所述方法用于从表示感兴趣对象3D或4D视图的给定数据集生成并显示至少一个2D投影，其中，一个或多个扫描架角度是单独地用户定制的，在至少一个2D投影中从所述一个或多个扫描架角度察看感兴趣对象。

特别地，在前述系统以及方法的优选实施例中，所述感兴趣对象是由心脏冠状动脉的血管树形成的。

所述系统和方法要求能够提供感兴趣对象的3D表示。其可以用各种不同的技术创建。在有了3D表示之后，可以将其前向投影到匹配针对由用户预定义的视角的察看方向的2D视图中，然后可以显示这些图像。

在优选的实施例中，所述感兴趣对象是由心脏的冠状动脉树构成的，必须能够提供心脏冠状动脉血管树的3D或者还有4D表示。可以从具有任意数量额外处理步骤（例如心脏门控或运动补偿）的诸如建模或重建技术，或甚至基于手术前采集的数据，例如老式X射线、计算断层摄影（也称为CT）或磁共振成像（也称为MRI），生成这种3D或4D表示。在前向投影到2D视图中之后，后者匹配医生预定义的针对视角的观察方向。然后可以在房间中显示这些图像以供医生使用。

这样，一种系统和方法，通过其，利用感兴趣对象的3D或4D重建图像可以生成所谓的标准血管造影视图。可以由医生逐个定制这些标准血管造影视图；不过，也可以在方法中和/或由系统严格定义和执行标准血管造影视图。一个范例是从旋转血管造影序列重建冠状动脉血管造影照片。一旦生成了3D图像，就可以将其前向投影到单独地用户定义或常规给出的“标准”视图中，以在程序中实况演示。这些标准视图——其更接近地模拟了医生习惯看到的样子——会更容易被介入界接受。于是为医生赋予了一种容易的方式，以在不能提供3D重建的情况下，在室内利用他将通常采集的视图使用在3D重建。操作者现在有机会迅速评估这些标准视图的可能的诊断质量，并且如果认为必要的话从它们偏离，例如，以减小交叠和/或透视缩短。

利用前述系统和方法，改善和简化了生成心脏冠状动脉树整套图片以供观察的程序，并且使得从心脏冠状动脉树收集的数据更适于由操作者或工作人员察看并且察看更加舒适。

在前述方法的另一优选实施例中，一个或多个扫描架角度中的至少一个是定制的，以便等于利用血管造影术通常从其察看感兴趣对象的那些角度。这是一种优选的可能应用。因此，在前述系统中，布置用于单独地用户定制的一个或多个扫描架角度的所述控制器件，以使得所述一个或多个扫描架角度中的至少一个被定制为等于利用血管造影术通常从其察看感兴趣对象的那些角度。

在所述方法的另一实施例中，除显示表示所述感兴趣对象的3D或4D视图的数据集之外，还显示所述感兴趣对象的至少一个2D投影。为相应地构造的前述系统的实施例提供显示器件，用于以相应的方式显示感兴趣对象的至少一个3D投影。

优选地并且有利地在介入心脏病学领域中使用所述系统和方法。

参考下文中所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并参考并将得以阐述。

附图说明

在下文中，将在附图的背景下更加详细地描述本发明的实施例，在附图中：

图1作为范例示出了充当感兴趣对象的人类心脏左冠状动脉的3D重建图像和从3D重建图像产生的三个不同前向投影的2D图像，以及

图2示出了用于从表示感兴趣对象的3D或4D视图的给定数据集生成和显示2D投影的方法步骤的范例，其可以用来产生图1所示的2D图像。附图标记列表

A  充当感兴趣对象的人类心脏左冠状动脉的3D重建图像

B  从3D重建图像A生成和显示的第一2D投影

C  从3D重建图像A生成和显示的第二2D投影

D  从3D重建图像A生成和显示的第三2D投影

1  根据3D重建图像A的第一透视的视图1

2  根据3D重建图像A的第二透视的视图2

3  根据3D重建图像A的第三透视的视图3

4  根据图2的方法的实施例的第一步：定义通用最佳视图

5  根据图2的方法的实施例的第二步：形成扫描架角度

6  根据图2的方法的实施例的第二步5得出的扫描架角度：标准扫描架角度

7  根据图2的方法的实施例的第一步4的替代方案：基于用户定制形成扫描架角度

8  根据图2的方法的实施例的第二步5的替代方案：形成扫描架角度

9  根据图2的方法的实施例的第二步5的替代方案8得出的扫描架角度：单独的扫描架角度

10 根据图2的方法的实施例的第三步：生成或导入感兴趣对象的3D（或4D）图像

11 根据图2的方法的实施例的第四步：从具有预定义视角的3D（或4D）数据集生成2D图像

12 根据图2的方法的实施例的第五步：显示感兴趣对象的2D图像

13 根据图2的方法的实施例的第六步：显示感兴趣对象的3D（或4D）图像

具体实施方式

在图1中，由附图标记A示出和表示了人类心脏左冠状动脉的3D重建图像，充当根据本发明系统和方法实施例中的感兴趣对象。这一3D图像可以从感兴趣对象的单一3D数据集导出；不过，也可以将其理解为将要以定义的时间间隔逐个表示的从对象导出的若干3D数据集中的一个，所述若干3D数据集形成4D数据集。为了从表示感兴趣对象，即左冠状动脉的3D视图的给定数据集生成不同的2D投影，根据要用于察看3D重建图像的期望透视定义不同的视图，其分别由视图1、视图2和视图3表示并相应地用附图标记1、2和3标示。然后分别基于所述的视图1、2和3生成和显示三个2D投影；这三个不同的从3D重建图像产生的正向投影2D图像在图1中分别由B、C和D表示。通过如下方式选择视图1、2和3：以特定格式生成左冠状动脉的三个不同的正向2D投影图像B、C和D，使所述格式看上去类似于从通常在心脏学或血管造影术中使用的预定义视图对左冠状动脉进行X射线采集。不过，用户定义定制视图1、2和3也是可能的，或者可以预先定义一个或一些视图，另一个或其余的视图可以是用户定制的。

在图2中，例如，示出了用于从表示感兴趣对象3D或4D视图的给定数据集生成和显示2D投影的方法的步骤。根据这些步骤，比如，生成图1所示的2D图像。根据图2的方法的实施例由以下步骤构成。

1、在本第一步中，在图2中由附图标记4表示，根据血管造影术通常采用的角度预定义若干所谓的通用最佳视图。优选将这些通用最佳视图存储在用于生成2D投影的系统中。

2、在第二步中，在图2中用附图标记5表示，从通用最佳视图形成预定义的标准扫描架角度（也称为典型扫描架角度）。在图2中用附图标记6表示要用于进一步数据处理的所得到的扫描架角度。

3、在第一步4的替代方案中，基于用户定制形成用于生成所述2D投影的扫描架角度，在图2中由附图标记7表示。第二步5的相应替代方案，即形成扫描架角度，现在由附图标记8表示。这导致了逐个定义的扫描架角度，在图2中由附图标记9表示。

4、在第三步中，在图2中由附图标记10表示，利用来自CT或MRI的重建或预采集的数据，采用旋转血管造影术生成或导入3D或4D图像，即将要在定义的时间间隔逐个从感兴趣对象（即冠状动脉）导出的若干3D图像。

5、在第四步中，在图2中由附图标记11表示，从3D或4D数据集生成2D图像，所述3D或4D数据集具有用于相应的2D图像投影方向的相应地定义的透视。用于执行该第四步11的技术本身是已知的；例如，可以采用具有定义的视角的透视投影或最大强度投影。

6、在第五步中，在图2中由附图标记12表示，例如，并且优选在介入套件中，将从2D投影导出的2D图像显示给用户。例如，这个步骤的执行附加且并行于，

7、第六步，即显示原始3D或4D图像的完整数据集，在图2中由附图标记13表示。

本发明优选的、最直接的应用是在介入心脏病学领域。可以有利地应用所述系统和方法提高例如从具有执行冠状动脉3D重建能力的X射线装备获得的数据的实用性。

这样，本发明描述了一种系统和方法，通过其，利用感兴趣对象的3-D或4-D重建图像产可以生成所谓的标准血管造影视图。一个优选的范例是从旋转血管造影序列重建冠状动脉造影。一旦生成了3D图像，就可以将其前向投影到用户定义的“标准”视图中以在程序期间实况演示。预计这些标准视图——其更接近地模拟了医生习惯看到的样子——会更容易被介入界接受。

Claims (10)

1.一种用于从表示感兴趣对象的3D或4D视图（A）的给定数据集生成并显示至少一个2D投影（B，C，D）的系统，其中，提供控制器件以单独地用户定制一个或多个扫描架角度，在至少一个2D投影（B，C，D）中从所述一个或多个扫描架角度观察所述感兴趣对象。

2.根据权利要求1所述的系统，

其特征在于，所述感兴趣对象是由心脏冠状动脉的血管树构成的。

3.根据权利要求1所述的系统，

其特征在于，以如下的方式布置用于单独地用户定制所述一个或多个扫描架角度的所述控制器件：所述一个或多个扫描架角度中的至少一个被定制以便等于利用血管造影术通常从其观察所述感兴趣对象的那些角度。

4.根据权利要求1所述的系统，

其特征在于，提供显示器件，用于除显示表示所述感兴趣对象的所述3D或4D视图的所述数据集之外，还显示所述感兴趣对象的所述至少一个2D投影。

5.根据前述权利要求之一所述的系统，

其特征在于，在介入心脏病学领域中使用。

6.一种用于从表示感兴趣对象的3D或4D视图（A）的给定数据集生成并显示至少一个2D投影（B，C，D）的方法，其中，一个或多个扫描架角度（9）是单独地用户定制的（7），在所述至少一个2D投影（B，C，D）中从所述一个或多个扫描架角度（9）观察所述感兴趣对象。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，所述感兴趣对象是由心脏冠状动脉的血管树构成的。

8.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，所述一个或多个扫描架角度（9）中的至少一个被定制以便等于利用血管造影术通常从其观察所述感兴趣对象的那些角度。

9.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，除显示表示所述感兴趣对象（13）的所述3D或4D视图的所述数据集之外，还显示（12）所述感兴趣对象的所述至少一个2D投影（B，C，D）。

10.根据权利要求6到9之一所述的方法，

其特征在于，在介入心脏病学领域中使用。

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