CN101023886A - 用于图像显示至少部分插入检查对象内的医疗器械的方法 - Google Patents

用于图像显示至少部分插入检查对象内的医疗器械的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于图像地显示至少部分插入检查对象(2)内的医疗器械(3)的方法，其中，通过将器械图像(4)矢量化(V)产生显示医疗器械(3)的图像(4)，在此，该医疗器械(3)被显示为折线(8、8′)。

Description

用于图像显示至少部分插入检查对象内的医疗器械的方法
技术领域
本发明涉及一种用于图像地显示至少部分地引入检查对象内的医疗器械的方法，其中产生显示该医疗器械的图像。
背景技术
在对例如人体或者动物体的检查对象进行医疗介入时，一般情况下测量检查对象的状态以控制介入的风险。为此采集检查对象的身体函数。如果采用至少部分插入检查对象内的医疗仪器来进行介入，那么除了患者状态外，感兴趣的还有医疗器械在检查对象内的位置和/或必要时的状况。
作为医疗器械考虑的例如有导管、引线、支架、气塞、活组织检查针或者其他在医疗介入时至少部分插入检查对象内的器械。
为了能够确定医疗器械的位置和/或者空间定向需要一种能够对医疗器械进行定位的方法，也就是确定其位置和/或者状况的方法。此外需要为医护人员连续确定医疗器械的位置变化和/或者状况变化，以控制医疗器械插入检查对象内或在检查对象内的继续引导。这种方法可以提高手术的精确性、降低对检查对象的伤害并提高患者的安全。
公开文献DE 100 04 764 A1公开了一种用于确定医疗器械位置的方法。第一方法步骤在于拍摄术前计算机X射线断层片，它们可以在产生检查对象在实际医疗介入前的三维图像数据组。在随后的术中方法步骤中，在对检查对象进行介入期间采用X射线装置拍摄二维图像，用于定位医疗器械。
为此设置了用于在体外确定医疗器械位置的位置测量装置。此外，通过对术前和术中产生的图像数据的数据对应来计算医疗器械在三维图像数据组中的位置。这种方法的缺点首先在于附加的术前X射线检查以及安装位置测量装置的费用。
这样一方面造成附加的检查费用，也就是说，在计算机X射线断层扫描法中还造成患者的附加辐射。另一方面，通过遮盖用于确定位置而安装的例如红外线灯的参考点很容易对由医护人员进行的位置确定产生不利影响。此外，由于术前数据拍摄与术中数据拍摄之间的时间差，由于患者在该时间段内相应的状态变化使位置确定出现不精确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种开头所述类型的方法，该方法特别是在所要处理的电子数据量方面简化了对检查对象内的医疗器械的图像显示。
该技术问题在开头所述类型的方法中通过一种用于图像地显示至少部分引入检查对象内的医疗器械的方法得以实现，其中，产生显示该医疗器械的图像，将该器械图像矢量化，其中，将该医疗器械显示为折线。该器械图像主要显示无背景信息的插入检查对象内的器械。器械图像的矢量化使得可以在提高医疗器械图像质量的情况下减少数据量并借助于图像处理系统实施。在此方面，所测定的器械图像的线性结构通过折线(Polygonzuege)来近似。
这一点通过确定起始点或支承点以及与各支承点相对应的、具有与线段相匹配的长度的矢量进行。该矢量的末端确定新的支承点。例如像颜色、线条宽度、闪烁显示等折线特性可与各介入条件相匹配。一方面通过这种方法降低了后续图像处理的费用和计算时间，另一方面由于提高了质量使医护人员可以更精确地操作。这一点特别是在采用丝网结构在敏感系统如采用神经导线在脑血管系统中操作时增加了重要性。
在本发明一种具有优点的实施方式中，电子地进行器械图像的矢量化。因此为采集医疗器械无需使用者的介入。从器械图像中自动识别医疗器械，并通过折线来采集。由此减轻了医护人员的负担并通过减少数据量实现了快速显示。
在本发明一种优选实施方式中，产生矢量化的器械图像的时间序列，并确定每两个相继折线的差。因此可以图像地显示医疗器械的位置和/或者需要时状况的时间变化。相继矢量化的器械图像的差值提供了两个折线关于位置和状况的差。从中可以确定折线形成的时间上的变化。折线的变化可以产生对折线剩余显示的不同认识，例如通过改变着色、闪烁等。这提高了医疗介入的精确性，因为可以随时确定医疗器械的位置和状况的变化。为此可以在医疗器械和折线的交叉分段上获得准确的信息。
在本发明的一种优选实施方式中，通过环绕折线的一端放大的图像片段来采集矢量化的器械图像之间的变化。因此无需在变化后搜索整个图像，而是仅搜索处于所插入的医疗器械可见末端上的相关搜索区域。通过从时间上相继的器械图像中减去该图像区域，可以确定折线的位置和状况的变化。通过限制搜索区域降低了用于采集变化的费用并因此减少了用于跟踪折线形式的医疗器械的位置和状况的信息处理的费用。
此外在本发明一种具有优点的实施方式中，医疗器械在检查对象内的图像时间序列被电子地存储。因此可以事后在计算机上虚拟跟踪所实施的介入，从而提高患者对手术的安全感和理解，以及可以用于医疗人员或者医学教育内的教学过程。
在本发明另一优选实施方式中，通过从显示医疗器械连同检查对象的总图像中减去显示检查对象的参考图像来确定器械图像。用于产生器械图像所需的参考图像和总图像可以按照不同的方式和方法产生。
然而按照这种方式的图像减影是一种用于测定结构的常见和易于理解的方法并成功用于数字减影血管造影。根据图像减影领域内的现有经验，这种方法用于产生器械图像是具有优点的。借助减影方法产生器械图像是一种可行的方法。用于产生器械图像的另一种方法是过滤法。这种方法也可以用于产生器械图像。
在本发明另一具有优点的方案中，将参考图像作为在医疗器械不存在情况下的检查对象的图像来确定。这种参考图像也以掩模图像的概念公知。它在没有医疗器械的情况下显示感兴趣的检查对象的检查部位。由此也缩短了医疗器械插入检查对象的时间。
在本发明另一具有优点的实施方式中，在未输入造影剂的情况下确定总图像。也就是说，将医疗器械引入检查对象内并拍摄采集医疗器械的图像。医疗器械例如通过使用不透射X射线的材料在所拍摄的图像上可见。总图像应显示与如掩模图像相同的检查对象的内容，以便可以进行简单的减影。这样，从总图像中减去掩模图像就提供了器械图像。
在另一优选实施方式中，在未输入造影剂的情况下作为采集医疗器械的图像来确定参考图像。在拍摄参考图像期间医疗器械已经存在于检查对象内。这种做法在改变检查对象的感兴趣的检查部位时是具有优点的。参考图像背景也由此改变。
在这种方式的参考图像拍摄中，器械并不一定非得至少部分地具有不透射X射线的特性。与拍摄掩模图像相比的优点在于，在超过特定边界改变检查部位时不必去除插入检查对象内的器械以拍摄新的或者扩展的检查部位的新掩模图像。这一点在这里所介绍的方法中取消，因为已经拍摄了医疗器械所处的检查部位的参考图像。
在另一具有优点的实施方式中，在输入造影剂的情况下测定总图像。通过将造影剂输入检查对象内或者医疗器械内，提高了医疗器械周围环境或者医疗器械本身的对比度。由此可以借助于用于采集医疗器械的参考图像和对比度提高的总图像的图像减影来产生器械图像。在此造影剂输入的顺序可以相反，也就是说，可以在输入造影剂的情况下拍摄参考图像，而在无造影剂的情况下拍摄总图像。通过改变造影剂以及造影剂输送的顺序，可以产生医疗器械的正像或者负像，随后将其矢量化。
在本发明另一具有优点的实施方式中，在与检查对象的位置和/或者必要时的状况相关的位置和/或者必要时的状况上显示所述显示医疗器械的折线。将显示器械的折线与检查对象的数据合并或叠加显示。因此可以确定医疗器械在检查对象内部的位置和/或者定向。由此总是可以与检查对象的状况相关地确定器械的位置。这提高了患者的安全感并改进了医护人员在介入期间其他进程的可计划性。
在本发明另一优选的实施方式中，作为二维投影来确定折线连同检查对象。这样可以利用较少的费用进行二维定位。由于医疗器械的作为折线的矢量化显示，可将该器械清晰地与周围区分开来，方法是匹配折线参数-如颜色、线条宽度等并因此而易于识别。
在本发明另一具有优点的实施方式中，从不同的二维投影中确定医疗器械连同检查对象的空间显示。从例如在双平面成像中从不同方向对检查部位成像的图像中，和在使用例如反向投影的用于空间显示的算法情况下，可以从同一器械状态的两个不同的器械图像投影中获取检查对象内医疗器械或折线的空间显示。
作为用于拍摄图像的检查装置，原则上可以考虑所有医学成像装置，特别是X射线系统、采用用于产生检查对象图像显示的磁场的装置以及超声波装置等。
对于无术内拍摄的检查对象的空间显示的另一种可能性是提供事先制作的3D血管模型，它作为大量患者的平均模型产生或者理想的是显示所要治疗的患者的血管模型。通过医疗器械的运动和测定相关的坐标和/或者坐标变化，同样可以在血管模型内进行器械的三维定位。空间显示检查对象内器械的这些可能性主要是对医护人员在实施医疗介入时进行支持并首先是在最后提及的情况下减轻患者的辐射负担。
在本发明另一优选实施方式中，对不同的视图确定医疗器械连同检查对象的立体显示。这一点可以在检查装置可能的拍摄角度下实施，或者也可以通过已确定的其他视图的立体显示来产生电子图像处理进行。这一点此外在例如图像拍摄设置不允许，医疗器械不能在所要求的方向上通过拍摄图像显示的情况下很有帮助。因此也包括图像和图像片段的放大、缩小。为此按照这种方式可以减少对患者的辐射。
附图说明
以下借助附图结合本发明的实施方式对本发明方法的其他优点进行描述。其中：
图1示出用于实施依据本发明方法的装置；
图2示出依据本发明的用于产生矢量化的器械图像的方法的流程图；以及
图3示出依据本发明的用于测定折线形状时间上的变化的方法流程图。
具体实施方式
图1所示用于实施本发明方法的装置包括检查装置1，它在这里由双C形臂X射线系统组成，该系统具有用于检查对象2的拍摄装置。在检查装置1的拍摄装置上，为实施依据本发明的方法这样设置检查对象2，使检查装置1的同心尽可能处于检查对象2的感兴趣检查部位内。
将在该实施例中作为神经导线构成的医疗器械3被引入检查对象2内。神经导线3被引入检查对象2的血管系统中并导航到头部血管系统内。为控制导线3在检查对象2内的颅内位置和状况，通过检查装置1来控制导航。
为此在没有医疗器械3的情况下从检查对象2的感兴趣部位拍摄参考图像5。只要神经导线3处于感兴趣检查部位的周围，就拍摄具有引入的医疗器械3的感兴趣检查部位的总图像6(参见图2)。参考图像5(参见图2)和总图像6(参见图2)的背景应尽可能重合地拍摄。这例如可以在运动的对象、如心脏的附近通过触发图像拍摄5或6(参照图2)进行，这些触发与未示出的用于采集检查对象2数据的装置和同样未示出的控制装置相关。因此可以始终在检查对象2的相同运动状态下拍摄图像5或6(参照图2)。
对于对神经导线3使用依据本发明的方法来说，图像拍摄5或6(参照图2)的触发具有次要意义，因为一般情况下在患者2的头部区域内不会出现有节奏的或者无节奏的运动。对所拍摄的图像5或6(参见图2)利用依据本发明的方法进行相应的继续处理并在图像处理单元12上确定导线3在检查对象2内的状况和位置。结果将在图像输出单元13上显示并这样提供给医护人员。
图2示出在该实施例中作为掩模图像实施的参考图像5和作为产生器械图像4的出发点的总图像6。在该实施例中，在参考图像5上只能看到检查对象2的感兴趣部位，而没有医疗器械3。在总图像6上可以看到基本相同的检查部位，其中，在检查部位内的被引入的器械3被成像。
医疗器械3的图像例如由此得到，即至少一段导线3具有不透射X射线的特性。在本实施例中不透射X射线的段处于所插入的导线段3的端部区域。在医疗器械3的该端上还可以附加地设置在总图像6上可以看出在本实施例中没有示出的标记，以便可以始终清楚地识别医疗器械3的该末端。图像5或6被输送到图像处理装置12(参照图1)，在其中进行减影S并保存数据。
通过减影S的方法步骤，消除图像5或6的背景，也就是有关检查对象2的信息。所产生的图像为器械图像4。在该图像上映出导线3的线形结构。通过将器械图像4中所显示的医疗器械3矢量化V产生矢量化的器械图像7，其中，将可看到的医疗器械3自动近似为折线并进行显示。
由于检查装置1构成为双C形臂X射线系统，因此可以同时拍摄检查对象2或者检查对象2连同引入的医疗器械3的两个参考图像4或者两个总图像5。由与第一投影装置不同的第二投影装置产生矢量化的器械图像7是立体显示检查对象2内折线8的前提条件。通过反向投影可以产生折线8的立体显示。将折线8与同样在图像处理单元12中产生的检查部位的立体显示相叠加并例如为更好地识别在合并的图像内用颜色标示，以便将其从检查对象2突出。将这种显示传输到图像输出单元13上并这样供医护人员使用。
当如在本实施例中那样，器械图像4是通过这些图像5或6彼此的减影S产生的话，那么参考图像5和总图像6的存在就是必要的。然而，参考图像5、总图像6和减影S的方法步骤仅构成本发明方法的可选择的组成部分。而产生器械图像4则是需要的，该器械图像4通过其可以用于产生显示器械3的折线8来定义。
图3示出作为用于确定折线形状的时间变化的出发点的两个矢量化的器械图像7和7′，其中，确切地说它们是一个时间上在先的器械图像7和一个时间上在后的器械图像7′。时间上在先的矢量化器械图像7示出具有末端9的折线8。时间上在后的矢量化器械图像7′示出相同的折线8′，但其形状有所变化，因为折线8′的末端9′继续移动。
为减少用于图像减影S的数据量，可以选择放大时间上在先或在后的矢量化器械图像7或7′的折线8或8′的末端9或9′的周围。这通过片段放大A实现。它产生时间上在先的图像片段7A。在时间上在后的器械图像7′中放大同样的图像片段。它产生时间上在后的图像片段7A′。图像7A和7A′的图像减影S的方法步骤提供了在时间上在先和在后的矢量化器械图像7和7′之间的时间内折线形状发生的改变，并将其在差值图像10中予以显示。
可以将该图像与已经产生的图像4叠加，以便在图像输出单元13上显示折线8或8′的变化。折线形状的变化例如可以特别在立体显示中突出，如通过闪烁来显示折线形状在检查对象2中的变化。
为此通过图像处理单元12可以自由选择导线3连同检查对象2的视图。这包括图像显示在所有空间方向上的自由旋转、缩放、横截面视图等。因此可以使医护人员对检查对象2内存在的情况进行最佳评价。

Claims (15)

1.一种用于图像地显示至少部分引入检查对象(2)内的医疗器械(3)的方法，其中，产生显示该医疗器械(3)的图像(4)，其特征在于，将该器械图像(4)矢量化(V)，其中，该医疗器械(3)显示为折线(8、8′)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，电子地进行器械图像(4)的矢量化(V)。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，产生矢量化的器械图像(7、7′)的时间序列，并确定每两个相继折线(8、8′)的差。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，通过环绕所述折线(8、8′)的一端放大的图像片段(A、7A、7A′)来采集所述矢量化的器械图像(4)之间的变化。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，所述医疗器械(3)在检查对象(2)内的图像(4、5、6)时间序列被电子地存储。
6.按权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述器械图像(4)通过从显示医疗器械(3)连同检查对象(2)的总图像(6)中减去(S)显示检查对象(2)的参考图像(5)来确定。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，所述参考图像(5)作为在医疗器械(3)不存在的情况下的检查对象(2)的图像来确定。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，所述总图像(6)在未输入造影剂的情况下确定。
9.按权利要求6所述的方法，其特征在于，所述参考图像(5)在未输入造影剂的情况下作为采集医疗器械(3)的图像来确定。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，所述总图像(6)在输入造影剂的情况下来确定。
11.按权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在与检查对象(2)的位置和/或者状况相关的位置和/或者状况上显示所述显示医疗器械(3)的折线(8、8′)。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，作为二维投影来确定所述折线(8、8′)连同检查对象(2)。
13.按权利要求11所述的方法，其特征在于，从不同的二维投影中确定所述医疗器械(3)连同检查对象(2)的空间显示。
14.按权利要求13所述的方法，其特征在于，对不同的视图确定所述医疗器械(3)连同检查对象(2)的立体显示。
15.一种用于图像地显示至少部分插入检查对象(2)内的医疗器械(3)的装置，该装置具有图像处理装置(12)，借助于该图像处理装置可以从在利用至少部分插入检查对象(2)内的医疗器械(3)对检查对象(2)进行检查的基础上，借助于由检查装置(1)采集的数据来确定器械图像(4)，其中，借助于该图像处理装置(12)可以将所确定的器械图像(4)矢量化，其中，借助于图像处理装置(12)可以将在所测定的矢量化的器械图像(4)中显示的医疗器械(3)作为折线(8、8′)模型化，该装置还具有图像输出单元(13)，在其上可以显示包括所确定的矢量化的并且包括折线(8、8′)的器械图像(4)。
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