CN101523438A

CN101523438A - 通过识别位于物体内的结构在剖面内的2d表示来描述该结构的空间特征

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Publication number: CN101523438A
Application number: CN200780037005.XA
Authority: CN
Inventors: G·斯洪恩贝格; O·温克; B·莫瓦萨吉
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-09-02
Also published as: WO2008041154A2; US20100099979A1; WO2008041154A3; EP2074589A2

Abstract

说明了一种虚拟拉回作为呈现和量化工具，其允许介入式治疗心脏病专家容易地评估支架扩展。该虚拟拉回以与血管内超声(IVUS)拉回类似的方式呈现了支架和/或脉管腔。在体积数据中沿着基准线执行虚拟拉回。所述体积数据可以是旋转2D X射线衰减数据的重建。随着位置沿基准线改变来呈现垂直于基准线的平面。这个视图对于介入式治疗心脏病专家而言是非常熟悉的视图，因为它们类似于IVUS数据，并可以显示切过脉管腔或支架的剖面。在这些垂直剖面中，能够计算并显示自动测量值，例如支架的最小和最大直径、横截面面积。对这些2D测量值进行组合还允许计算并显示体积测量值。

Description

通过识别位于物体内的结构在剖面内的2D表示来描述该结构的空间特征

技术领域

本发明总体上涉及数字图像处理领域，具体用于医学目的以便提供对插入到病人体内的物体的显示和定量分析。

具体而言，本发明涉及一种方法，用于描述位于受检查对象内的结构的空间特征，具体用于描述插入到病人体内的医学装置的空间特征。

此外，本发明涉及一种数据处理装置和包括所述数据处理装置的一种医学X射线检查设备，具体而言是一种C臂系统或计算机断层摄影系统，其中所述数据处理装置适于描述位于受检查对象内的结构的空间特征，具体用于描述插入到病人体内的医学装置的空间特征。

而且，本发明涉及一种计算机可读介质和一种程序单元，其包含用于控制上述方法的指令，上述方法用来描述位于受检查对象内的结构的空间特征，具体用于描述插入到病人体内的医学装置的空间特征。

背景技术

在冠状动脉介入式治疗过程中，介入式治疗心脏病专家将支架引入病人的冠状血管中。从而使用了支架传送导管。当支架位于正确位置时，介入式治疗心脏病专家通过增大位于支架内部的气球的压力来扩展支架。

在这个介入式治疗过程中，不能直接观察到在病人体内实施的支架扩展。通常只有可获得的X射线图像或来自血管内装置(例如血管内超声(IVUS)装置)的数据。然而，在由X射线成像和/或由IVUS提供的图像上确定并监测支架扩展是非常困难的。

为了增加插入到病人脉管内的支架的可视性，Philips研发了一种技术，称为“StentBoost”。从而用传送气球的无线电不透过标记来产生StentBoost图像。这个结果是支架的静止图像，具有增强的边缘和围绕其的感兴趣区。

WO 2004/081877 A1公开了一种X射线成像方法，用于通过由对着(viz-à-viz)对象的X射线源的扫描旋转，形成要检查的医学或兽医对象的一组多个二维X射线投影图像。在与由对象产生的功能过程有关的各个预定时刻，采集这种X射线图像。通过反向投影，从所述X射线投影图像组重建对象的三维体积图像。特别是，为各个二维图像推导出适当的运动修正，并且随后，基于来自不同的修正后的二维图像的运动向量场，重建想要的对象的三维体积。

WO 99/13432公开了一种设备和方法，用于执行对弯曲的脉管(例如冠状动脉)的三维(3D)重建。可以通过在双平面血管造影术与拉回序列(pullback sequence)的IVUS帧之间的数据融合来获得这个重建。首先由血管造影照片确定弯曲脉管的3D路线，随后用数据融合设备和方法将其与关于该3D路线的二维(2D)表示合并。3D拉回路径的确定由弯曲脉管的外部能量和线形物体(例如导管)的内部能量来表示。

存在提供对位于对象内的结构的详细准确的空间特征描述的需求。

发明内容

可以借助于根据独立权利要求的主题来满足这个需求。由从属权利要求来说明本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种方法，用于描述位于受检查对象内的结构的空间特征，具体用于描述插入到病人体内的医学装置的空间特征。所述方法包括以下步骤：(a)采集受检查对象的体积数据集，(b)在体积数据集内建立基准线，(c)在体积数据集内产生多个剖面，其中将剖面定向为至少近似地垂直于基准线，以及(d)在所述多个剖面内识别所述结构的2D表示。

本发明的这个第一方面基于这样的观念：即，可以以一种方式来描述在受检查对象内的特定结构的空间特征，该方式类似于由血管内超声(IVUS)提供的空间信息。在IVUS中，借助于导管将小超声(US)换能器插入到代表受检查对象的病人的脉管结构内。通过执行在此所述的方法，能够为医生提供同一类型的信息，如果他对IVUS富有经验，他就会习惯于该信息。然而，与IVUS相比，所述方法对于医生和本人都方便得多，因为安装到脉管内的导管装置上的IVUS换能器的精心设计的拉回不再是必要的。

可以借助于不同的检查过程来采集所述体积数据集，例如磁共振断层摄影、正电子发射断层摄影或单光子计算机断层摄影。然而也可以使用其它3D成像形式。

所述剖面也可以表示为截面，其表示受检查对象的各个切片。切片的厚度决定了所述方法在与基准线平行对准的方向上的空间分辨率。

可以通过使用已知的图像处理方法，来执行对剖面内结构的识别。这种方法例如基于对所述结构的阈值处理、边缘检测或基于区域的分割或分类。这个方法例如是剖面内的边缘检测、或者区域之间的空间跃迁，其中这些区域具有不同的亮度。还能够用整个体积数据集来执行对所述结构的识别。对于3D中结构的识别，可以执行其他已知的图像处理方法，例如分割方法。

必须指出，当然可以借助于例如监视器或打印机来显示一个或多个所识别的2D表示。

根据本发明的一个实施例，所述体积数据集表示受检查对象的X射线衰减特征。可以具体借助于X射线成像装置来采集所述体积数据集，该X射线成像装置包含X射线扫描器，其围绕受检查对象进行旋转，或者至少围绕受检查对象内的感兴趣区进行旋转。X射线扫描器通常包括彼此相对布置的X射线源和X射线探测器。X射线成像装置例如可以是计算机断层摄影(CT)扫描器或C臂系统，它们都允许以不同的观察角度顺序采集受检查对象的二维(2D)投影数据。可以通过使用已知的重建过程，例如滤波反向投影等，来执行受检查对象的适当的3D图像重建。

优选地，所述基准线以这样的方式在受检查对象内的三维(3D)体积中行进：即，使得所述基准线与假定要进行特征描述的结构对准。从而，可以以至少部分地空间对称的方式相对于所述结构来设置所述基准线。

根据本发明进一步的实施例，所述体积数据集是经过运动补偿的数据集。这可以提供以下优点：也可以以有效的方式研究运动对象，例如人的心脏。从而，在各种投影角度上采集的可以用于3D重建的2D投影数据集的数量能够显著增加。这基于以下事实：即，在对象运动内的可以采集可用于受检查对象3D重建的数据集的时间窗能够被延长。换句话说，对于重建，不仅可以使用以明确位置状态显示受检查对象的投影数据进行3D图像重建，而且还可以使用在多个不同位置状态显示该对象的投影数据进行3D图像重建。从而，根据所需的空间精度，可以使用被分配给或多或少的类似位置状态的投影数据。

可以通过采集受检查对象的旋转投影数据，例如通过利用C臂系统，来执行运动补偿。从而给受检查对象配备了参考标记，该参考标记例如位于引导线(guide wire)上。在2D投影图像中，自动探测引导线上的标记和引导线自身，或者医学装置(例如支架)自身上的标记和引导线，并且将其用于针对对象的运动来修正图像。在至少一些投影数据集的运动修正之后，以已知的方式执行3D重建。从而产生了经过运动补偿的体积数据集。对于与产生经过运动补偿的体积数据集有关的更多细节，参考国际专利申请WO 2004/081877 A1。

根据本发明进一步的实施例，借助于插入到受检查对象中的至少两个参考标记来定义所述基准线。这可以提供以下优点：尤其是在将经过运动补偿的体积数据集用作执行所述方法的开始点的情况下，该体积数据集会自动处于相对于由所述至少两个参考标记定义的线的中心位置。

具体地，所述参考标记可以通过利用导管装置插入到受检查病人的脉管中。

根据本发明进一步的实施例，所述基准线由引导线定义。从而可以给引导线配置多个参考标记。使用表示多个参考标记的引导线提供了更多的优点：可以相对于假定要描述空间特征的结构非常准确地定义基准线。尤其是，使用引导线对于描述这样的结构的空间特征是有利的：该结构包括不是直的而是在受检查对象的3D空间内形成的相当复杂的线。

当然，参考标记是这样的结构：即，能够在每一个2D X射线投影图像上清楚看见该结构，以便即使在受检查对象在以不同观察角度获得的不同2D数据采集之间发生运动的情况下也可以执行3D重建。从而可以使用上述运动补偿。

根据本发明进一步的实施例，所述方法还包括以下步骤：通过以顺序方式显示所述结构的所识别的2D表示，来呈现所述结构。优选地，所显示的2D表示的顺序对应于沿着基准线移动的剖面。从而每一个剖面都表示所述结构的优选垂直的横截面。

在基准线的起点，定义垂直于基准线的第一剖面或者提取特定厚度T的切片，并加以显示。沿着基准线进行大小为S的小步进，并且每一次都显示一个新的剖面。如此进行，直到达到基准线的终点为止。

这可以提供以下优点：即，与其信息已经具体借助于X射线获得的结构有关的空间信息，类似于借助于血管内超声(IVUS)获得的信息。从而插入到受检查病人脉管中的换能器沿着该脉管的中心线移动。换句话说，所述方法会允许以类似于IVUS拉回的方式呈现所述结构。这个虚拟拉回的特征在于：基本上沿着穿过所述结构内部的基准线移动剖面。随着位置沿基准线而改变，呈现被定向为垂直于基准线的剖面。这些视图对于介入式治疗心脏病专家尤其是非常熟悉的，因为它们类似于IVUS数据，并显示了切过脉管的剖面。在将支架插入到脉管中的情况下，可以呈现该支架，而不存在与已知IVUS过程有关的麻烦。

必须提到，通过以顺序的方式显示不同剖面，模仿了拉回运动，而不是实际执行拉回运动。然而，模仿IVUS采集会极大地有助于介入式治疗心脏病专家评价支架的展开(deployment)和扩展(expansion)。

用户，例如控制室中的介入式治疗心脏病专家或操作者，能够使图像以特定速度连续显示。可替换地，用户能够人工地在不同帧之间滚动。

根据本发明进一步的实施例，还包括以下步骤：通过组合分配给多个不同剖面的多个所识别的2D表示，来显示所述结构的3D模型表示。这可以提供以下优点：可以将所述结构的3D模型显示在投影视图中。当然，可以手动或自动地改变投影视图的角度，以便医生能够获得所述结构的空间特征的真实印象。

此外，可以使用颜色编码，以便改善所述结构的3D显示。在支架是假定要描述其特征的结构的情况下，可以使用一般性支架模型来改善显示。

根据本发明进一步的实施例，方法还包括以下步骤：测量至少一些所识别的2D表示的至少一个空间尺寸。通过使用已知的图像处理方法，可以以自动方式执行对所述结构的2D表示的空间尺寸测量。例如，可以通过检测所识别的结构的轮廓，并且在识别了这种轮廓之后测量例如在该轮廓内的最大直径或表面积，来执行自动测量。

所述测量可以允许对所述结构的定量特征描述，这使得所述方法更可靠，因为能够为医生提供关于所述结构的尺寸的绝对值。可以将所述结构的绝对值与例如一个预定范围的值的标准值相比较，其中该范围是被指定给已知结构的。这对于支架尤其有效，常常为支架指定与例如最大可允许扩展有关的准确参数。

不仅对相对的支架扩展进行评估而且对绝对的支架扩展进行评估可以提供以下优点：可以为介入式治疗心脏病专家提供与插入到血管中的支架的扩展有关的不仅是定性的而且是定量的信息，以便治疗狭窄。

空间特征的自动测量及随后的计算的优点在于：只需最小的用户交互来执行所述方法，并且在介入式治疗过程期间为医生提供有价值的信息。

必须提及，所述方法可以在这样的医疗过程期间顺序地执行数次：在该医疗过程中，将支架插入到脉管的预定部分中，并扩展支架，以避免脉管进一步的变窄甚至闭合。这可以允许对实际支架扩展的准确监测，从而使得整个支架扩展过程更为安全。

根据本发明进一步的实施例，所述方法还包括以下步骤：以用于建立所述结构的3D模型表示的方式，组合为不同2D表示而测量的至少一个空间尺寸。这可以提供以下优点：还能够估计与所述结构的体积有关的定量参数。

根据本发明进一步的实施例，所述空间尺寸是所述结构的直径和/或所述结构的横截面面积。这可以提供以下优点：在测量了被分配给不同剖面的至少多个不同2D表示之后，能够非常容易地计算所述结构的最小和最大直径和/或最小和最大横截面面积。然而，这些参数可以给医生提供与介入式治疗过程有关的有价值的信息，所述介入式治疗例如为在病人的脉管系统的狭窄部位内放置支架。

在支架是要被描述特征的结构的情况下，能够容易地确定用于描述支架放置过程的特征的进一步非常有帮助的参数。这种参数例如是相对于最大支架扩展的实际支架扩展，或者相对于期望支架扩展的实际支架扩展。从而，可以参考例如支架的横截面尺寸的直径来描述支架扩展的特征。这种自动测量会有助于介入式治疗心脏病专家容易快速地了解支架展开和扩展。可以由用户手动选择相应的尺寸。可以根据用剖面表示的2D切片，和/或根据可通过对多个2D切片的适当组合得到的所述结构的3D体积，或者根据所述结构本身的3D体积，全自动地显示或计算所述尺寸。

根据本发明进一步的实施例，所述方法还包括以下步骤：显示曲线图，该曲线图描绘出作为相应剖面相对于基准线的位置的函数的所述至少一个空间尺寸。在所述结构是基本上圆柱形的元件的情况下，例如支架，这可以允许相对于沿该圆柱形元件中心轴的位置绘制该圆柱形元件的直径。从而可以以一定的方式给出与该圆柱形元件有关的定量信息，该方式允许医生非常快速且非常容易地辩认出所述结构的空间特征。

此外，介入式治疗心脏病专家习惯于依据已知的定量冠状动脉分析(QCA)和/或依据定量的支架分析过程来解释此类曲线图。

根据本发明进一步的实施例，所述基准线位于病人的脉管腔内。这可以提供以下优点：所述方法也可以用于研究受检查病人的脉管系统的各个脉管树的至少特定区域。为了提供对脉管系统的清晰的显示，使用已经施加给病人的造影剂是有利的。

根据本发明进一步的实施例，所述结构是脉管树的预定区域。这可以提供以下优点：不仅是插入到脉管系统中的元件，而且脉管系统自身也可以以准确的方式来进行研究。从而，能够识别脉管的狭窄或任何其它变窄，并描述其空间特征。

根据本发明进一步的实施例，使用了脉管腔的至少一个已知属性，以便识别2D表示内的该脉管腔。这可以提供以下优点：可以执行针对所识别的结构是否真的有可能是脉管腔的自动的一致性检查。

根据本发明进一步的实施例，所述结构是支架。在本文背景下，支架是可扩展的引导线形状或者是多孔管，其被插入到病人身体的脉管中，以便避免或抵消疾病引起的局部流动颈缩。必须提及的是，其它元件也可以表示所述结构，所述其它元件可以插入到活的人或动物体内。例如，所述结构也可以是支架移植装置。支架移植装置是由金属网格支撑的结构所组成的管。

根据本发明进一步的实施例，使用了支架或脉管腔的至少一个已知属性，以便识别2D表示内的支架。这可以提供以下优点：可以对在所测量的腔内的所识别的结构与例如最大可能性扩展的支架腔进行比较。从而，可以执行针对所识别的结构是否真的有可能是插入的支架的自动的一致性检查。这个一致性检查的相应算法的可靠性会取决于这个输入信息。

根据本发明进一步的实施例，用插入到脉管腔中的造影剂来执行采集受检查对象的体积数据集的步骤。这可以提供以下优点：能够清晰地呈现至少一部分脉管系统的形态。

根据本发明进一步的实施例，所述方法还包括以下步骤：在没有造影剂的情况下，采集受检查对象的另一体积数据集。这可以提供以下优点：可获得有造影剂情况下的第一体积数据集和没有造影剂情况下的另一第二体积数据集。因此，通过使用同一条基准线能够识别两类2D表示。第一类2D表示主要显示了脉管腔。第二类2D表示主要显示了插入到脉管腔中的支架。这可以允许在脉管腔与支架腔之间进行非常准确的比较。具体地，如果执行以上解释的与所述结构的定量测量相关的各个步骤，就能够完成在脉管腔与支架腔之间的非常准确的定量比较。从而可以为脉管和支架分别执行定量测量。可替换地，在将第一类2D表示与相应的第二类2D表示进行组合之后，可以执行所述定量测量，以便以清晰的方式产生显示脉管和支架两者的共同显示。

根据本发明的另一方面，提供了一种数据处理装置，用于描述位于受检查对象内的结构的空间特征，具体用于描述插入到病人体内的医学装置的空间特征。所述数据处理装置包括：(a)数据处理器，其适于执行上述方法的各个示范性实施例，以及(b)存储器，其用于存储所采集的受检查对象的体积数据集，和/或用于存储所述结构的所识别的2D表示，和/或用于存储所述结构的所有或者所选择的所识别的2D表示的影片。

根据本发明的另一方面，提供了一种医学X射线检查设备，具体为一种C臂系统或计算机断层摄影系统。所述医学X射线检查设备包括上述数据处理装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读介质，在其上存储了计算机程序，该计算机程序用于描述位于受检查对象内的结构的空间特征，具体用于描述插入到病人体内的医学装置的空间特征。在由数据处理器执行时，该计算机程序适于控制上述方法的各个示范性实施例。

根据本发明的另一方面，提供了一种程序单元，用于描述位于受检查对象内的结构的空间特征，具体用于描述插入到病人体内的医学装置的空间特征。在由数据处理器执行时，所述程序单元适于控制上述方法的各个示范性实施例。

可以将计算机程序单元实现为采用任何适当的编程语言形式的计算机可读指令代码，例如象JAVA，C++，并可以存储在计算机可读介质上(可移动盘片、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等)。所述指令代码用于编程计算机或其它可编程装置，以执行预期的功能。可以从网络获得所述计算机程序，例如万维网，并且可以从所述网络下载计算机程序。

必须指出，已经参考不同的主题说明了本发明的各个实施例。具体地，参考方法类型权利要求说明了一些实施例，而参考设备类型权利要求说明了其它实施例。然而，本领域技术人员会从以上及随后的说明推断出，除非另有声明，否则除了属于一类主题的特征的任何组合之外，在与不同主题相关的特征之间的任何组合，尤其是在方法类型权利要求的特征与设备类型权利要求的特征之间的任何组合，都认为是由本申请公开。

本发明以上定义的各个方面及更多的方面依据下文所述的实施例的实例而变得更为明显，并参考实施例的实例对其加以解释。下文中会参考实施例的实例更详细的说明本发明，但本发明不限于此。

附图说明

图1a显示了医学C臂系统的示意性侧视图。

图1b显示了图1a所示的X射线旋臂的透视图。

图2显示了两个支架的图示说明，一个处于未扩展状态，另一个处于扩展状态。

图3显示了用于描述位于受检查对象内的结构的空间特征并对其进行呈现的方法的流程图。

图4a显示了描绘引导线和两个支架的体积表示的图像。

图4b显示了以相对于图4a中的一个支架的纵轴垂直的画面，描绘该支架的横截面的图像。

图4c显示了描绘插入到脉管腔中的造影剂的透视体积表示的图像。

图5显示了用于控制适合的支架展开的工作流程图。

图6a显示了用于描绘作为支架内纵向位置的函数的支架直径的曲线图。

图6b显示了用于描绘作为支架内纵向位置的函数的支架横截面面积的曲线图。

图7显示了基于通过应用所述方法而执行的空间测量的展开的支架的3D表示。

图8显示了用于执行本发明的优选实施例的一种数据处理装置。

具体实施方式

附图中的图解说明是示意性的。注意在不同附图中，给相似或相同的元件提供相同的参考标记，或者只与相应的参考标记在第一个数字不同的参考标记。

参考附图中的图1a和1b，根据本发明实施例的医学X射线成像系统100包括旋臂扫描系统(C臂)101，其由机器臂103支撑在病人工作台102附近。在旋臂101外壳内提供了X射线管104和X射线探测器105。X射线探测器105被布置并配置为接收穿过代表受检查对象的病人107的X射线106。此外，X射线探测器105适于产生表示其强度分布的电信号。通过移动旋臂101，能够将X射线管104和探测器105放置在相对于病人107的任何期望位置和方向上。

C臂系统100还包括控制单元155和数据处理装置160，它们都容纳在工作站或个人计算机150内。控制单元155适于控制C臂系统100的操作。数据处理装置160适于为了重建对象107的3D表示，收集对象107的2D投影图像。此外，数据处理装置160适于执行用于描述位于对象107内的结构的空间特征的方法。以下将更详细地说明该方法。

图2显示了两个支架的图解说明，用于示范说明支架的使用，当在病人体内实施时，实际上不能看见它。在图2的左下部示出了支架210a，其处于扩展完成之前的初始状态。支架210a耦接到传送导管211，其用于使支架210a滑动穿过脉管树，以便将支架210a输送到脉管系统内的预定位置。从而，已知使用引导线213，以便呈现通向脉管系统内预定位置的脉管路径。通常，所述预定位置表示脉管内危险的收缩或狭窄。

为了执行对预定脉管区域的拓宽，增大了气球内的压力，该气球位于支架210a内部。从而展开支架210a。这个展开过程最终导致了如图2右上部所示的结构，其显示了完全展开的支架210b。为了允许在X射线图像或在由其它图像形式提供的图像中识别支架，为支架210b配置了两个参考标记212。

图3显示了用于描述位于受检查对象内的结构的空间特征并对其进行呈现的一种示范性方法的流程图335。所述方法以步骤S1开始。

在步骤S2，采集受检查对象的体积数据集。这个数据集能够由不同的图像形式采集。根据在此所述的实施例，所述体积数据集是借助于C臂系统采集的X射线衰减数据集，该C臂系统包括能够围绕受检查对象旋转的X射线扫描单元。该C臂系统还包括重建单元，用于基于在不同观察角度上获得的多个不同2D X射线投影数据，产生所述体积数据集。

根据在此所述的实施例，受检查对象是病人的心脏。由于人心脏是连续运动的对象，因此可以用运动修正方法来产生所述体积数据集，该方法已经在上面进行了说明。

在步骤S3，在体积数据集内建立基准线。优选地，基准线以这样的方式来空间放置：使得基准线表示受检查对象或受检查对象内的选定感兴趣区的对称线。

根据在此所述的实施例，基准线大致处于心脏血管的中心。因此，在传送导管上设置的参考标记用于定义基准线的3D形状和3D走向。在使用与引导线相连的传送导管的情况下，可以使用表示多个参考标记的引导线自身来在空间上定义基准线。

在步骤S4，在体积数据集内产生多个剖面。从而将剖面定向为相对于基准线垂直。剖面也可以表示为截面，表示受检查对象的各个切片。切片的厚度决定了所述方法在与基准线对准的方向上的空间分辨率。

在步骤S5，在多个剖面的每一个内识别所述结构的2D表示。对剖面内2D结构的识别可以通过应用已知的图像处理方法来实施。当然，对于识别2D结构，可以考虑3D结构的预先知道的属性。

在步骤S6，通过以顺序方式显示所述结构的所识别的2D表示，来执行对所述结构的呈现。从而，所显示的2D表示的顺序对应于沿着基准线连续移动的剖面。

在基准线的起点，定义了垂直于基准线的第一剖面或者提取了特定厚度T的切片，并加以显示。沿着基准线进行大小为S的小步进，每一次都显示一个新的剖面。如此进行，直到达到基准线的终点为止。

此类呈现对应于虚拟拉回，其特征在于，基本上沿着穿过该结构内部的基准线移动剖面。随着位置沿基准线而改变，呈现被定向为垂直于基准线的剖面。这些视图对于介入式治疗心脏病专家尤其是非常熟悉，因为它们类似于IVUS数据，并显示了切过脉管的剖面。然而，能够呈现插入到脉管中的支架，而不存在与已知IVUS过程有关的麻烦。

在步骤S7，测量每一个所识别的2D表示的至少一个空间尺寸。可以通过应用已知的图像处理方法，以自动方式执行对所述结构的2D表示的空间尺寸测量。这允许对所述结构的自动的定量特征描述。这使得所述方法更可靠，因为能够为医生提供与所述结构的尺寸有关的绝对值。可以将所述结构的绝对值与例如一个预定范围的值的标准值相比较，其中该范围是被指定给已知结构的。

在步骤S8，显示了曲线图，该曲线图描绘了作为相应剖面相对于基准线的位置的函数的空间尺寸。在所述结构是支架或脉管腔的情况下，这可以允许例如相对于沿圆柱形元件中心轴的位置绘制圆柱形元件的直径。从而，可以以一定的方式给出与圆柱形元件有关的定量信息，该方式允许医生非常快速且非常容易地辩认出所述结构的空间特征。

最终，所述示范性方法以步骤S9结束。

图4a显示了图像420a，其描绘了两个支架410和引导线413，它们全都插入到脉管系统的一部分中。引导线413表示用于多个不同剖面414的基准线415，并且这些不同剖面414都被定向为垂直于基准线415。

此外，在图4a中能够见到组织物质417，其位于脉管系统的一部分脉管附近，并且也通过执行上述的用于描述位于病人体内的结构的空间特征并呈现的方法使其可见。在这一点，必须提及的是，能够在重建中见到特定类型的人体组织各自的特定类型的斑块。看见并识别人体组织的可能性对于研究者和心脏病专家是令人非常兴奋的特点。

在图像420a的右下角描绘了插入物416，其直接给出了对图像420a相对于病人身体的观看方向的印象。此外，能够见到剖面414，其虚拟地切割下部支架410。这个剖面414对应于支架410和引导线413的截面图420b的纵向位置。在图4b中描绘了这个截面图420b。截面图420b表示支架410和引导线413的一个垂直画面。能够在图像420b的中心处识别出引导线413；支架410主要以圆环形方式围绕引导线413。

依据对图像420b的定量分析，可以提取出对应于所述发明的示范性实施例的以下参数：

a)最大直径＝2.4mm

b)最小直径＝1.9mm

c)表面积＝3.9mm²(这对应于最大表面的91％)

d)预期扩展的87％

e)最大扩展的75％。

在这个方面，必须指出支架410不是完全的圆形。因此，可以使用两个直径来以更真实的方式表征支架410的形状。即最大直径和最小直径。

图4c显示了图像420c，其描绘了脉管腔419的透视体积表示，通过执行上述的用于描述位于病人体内的结构进行空间特征并呈现的方法来呈现该图像。当然，不能看见脉管自身。能够看见的是脉管腔，已经用插入到受检查对象的脉管系统中的适当的造影剂填充了该脉管腔。

图5显示了用于控制适合的支架展开的工作流程图530。如以参考数字531所指示的，支架展开以将支架放置在变窄的脉管的预定部分处开始。

在正确放置了到目前为止尚未展开的支架之后，执行旋转X射线采集，其产生受检查对象的多个不同2D投影数据集。借助于已知的重建过程来组合这些2D投影数据集，以便产生对象的3D体积数据集，该对象包括位于该对象内的支架。以参考数字532指示该旋转采集以及随后的3D重建。

在已经完成3D重建之后，通过执行虚拟拉回方法，来完成对支架及相应的脉管区域的可视化的和定量的分析，如参考数字535所指示的。所述虚拟拉回方法对应于以上参考图3详细解释的方法。对支架的定量分析产生了描述支架的展开状态的特征参数。

如以参考数字536所指示的，将展开状态的各个相应的特征参数与设定的值相比较。

如果还没有达到支架的最终展开状态，就执行支架的再膨胀或另一个适当的过程，以便改变展开状态，如参考数字537所指示的。随后重复上述的步骤532、535和536。

如果步骤536显示出已达到支架的最终展开状态，就成功地完成了支架展开。如果步骤536显示出还没有达到支架的最终展开状态，就再次重复上述步骤537、532、535和536。频繁地执行这个循环，直至达到支架的最终展开状态为止。

图6a显示了曲线图640，其描绘了作为支架内的纵向位置p的函数的支架直径d。基准线p1表示所呈现的剖面的当前位置。虚曲线641表示最大支架直径。可以从规格参数中得到最大支架参数，规格参数通常由支架的制造商提供。

虚曲线642表示所期望的脉管腔直径，该脉管腔直径会允许有足够的血流通过支架并相应地通过脉管。实线643表示一个至少部分展开的支架的实际的最大直径，实线644表示该支架的实际的最小直径。如上所述，实际的最大直径和实际的最小直径允许表征支架的非圆形形状。

图6b显示了曲线图645，其描绘了作为支架内的纵向位置p的函数的支架横截面面积A。基准线p1再次表示所呈现的剖面的当前位置。虚曲线646表示最大可允许的支架横截面面积。这个支架参数也可以从由支架制造商提供的规格参数得到。

虚曲线647表示在支架完全展开后的预期横截面面积。实线648表示在支架的一个给定的纵向位置处的实际支架横截面面积。

图7显示了基于通过应用上述方法而执行的空间测量得到的展开支架的3D视图770。支架视图770包括支架的不同切片，其中已经借助于上述定量分析计算了每一个切片的尺寸。如可由图7所见的，支架770包括第一部分771、第二部分772和第三部分773。第一部分771和第三部分773展示了正确的支架扩展。第二部分展示了一个颈缩，其表示在第二部分772内支架没有正确展开。

图8显示了根据本发明的数据处理装置860的一个示范性实施例，其用于执行根据本发明的方法的示范性实施例。数据处理装置860包括中央处理单元或图像处理器861。图像处理器861连接到存储器862，存储器862用于暂时存储所采集的或所处理的数据集。通过系统总线865将图像处理器861连接到多个输入/输出网络或诊断装置，例如CT扫描器和/或C臂，它们例如用于3D旋转血管造影术。而且，图像处理器861连接到显示装置863，例如计算机监视器，用于通过以顺序方式显示所识别的所述结构的2D表示来呈现所述结构。此外，计算机监视器还可以用于显示曲线图，其描绘了位于受检查对象内的结构的、作为相应剖面的位置函数的空间尺寸。操作员或用户可以经由键盘864和/或经由其它输入/输出装置与图像处理器861交互。

应注意术语“包括”不排除其它元件或步骤，“一”不排除多个。还可以组合与不同实施例相关联而说明的元件。还应注意权利要求中的参考标记不应解释为限制权利要求的范围。

为了概括本发明的上述实施例，能够表述为：

参考标记列表：

100 医学X射线成像系统/C臂系统

101 旋臂扫描系统/C臂

102 病人工作台

103 机器臂

104 X射线管

105 X射线探测器

106 X射线

107 受检查的对象/病人

150 工作站/个人计算机

155 控制单元

160 数据处理装置

210a 支架(扩展前)

210b 支架(扩展后)

211 传送导管

212 参考标记

213 引导线

335 用于使用虚拟拉回的可视的和定量的分析的流程图

S1 步骤1

S2 步骤2

S3 步骤3

S4 步骤4

S5 步骤5

S6 步骤6

S7 步骤7

S8 步骤8

S9 步骤9

410 支架

413 引导线

414 剖面

415 基准线

416 表示所描绘的图像的定向的插入物

417 组织

419 部分脉管系统/脉管腔

420a 描绘两个支架和引导线的透视体积表示的图像

420b 描绘支架410和引导线413的垂直画面的图像

420c 描绘脉管腔的透视体积表示的图像

530 工作流程图

531 支架放置

532 旋转X射线采集

535 使用虚拟拉回的可视的和定量的分析

536 用于修正支架展开的检查

537 支架再膨胀或其它过程

538 结束

640 描绘支架直径的曲线图

641 最大支架直径

642 预期脉管腔直径

643 实际最大支架直径

644 实际最小支架直径

645 描绘支架横截面面积的曲线图

646 最大支架横截面面积

647 预期支架横截面面积

648 实际支架横截面面积

p 沿支架的剖面位置

p1 当前剖面位置

d 直径

A 横截面面积

770 扩展的支架的3D呈现

771 正确扩展的第一部分

772 不正确扩展的第二部分

773 正确扩展的第三部分

860 数据处理装置

861 中央处理单元/图像处理器

862 存储器

863 显示装置

864 键盘

865 总线系统

Claims

1、一种方法，用于描述位于受检查对象(107)内的结构(210a，210b，410)的空间特征，具体用于描述插入到病人体(107)内的医学装置(210a，210b，410)的空间特征，所述方法包括以下步骤：

采集所述受检查对象(107)的体积数据集，

在所述体积数据集内建立基准线(415)，

在所述体积数据集内产生多个剖面(414)，其中，将所述剖面(414)定向为至少近似垂直于所述基准线(415)，以及

在所述多个剖面(414)内识别所述结构(210a，210b，410)的2D表示(420b)。

2、如权利要求1所述的方法，其中，

所述体积数据集表示所述受检查对象(107)的X射线衰减特征。

3、如权利要求1所述的方法，其中，

所述体积数据集是经过运动补偿的数据集。

4、如权利要求1所述的方法，其中，

通过插入到所述受检查对象(107)中的至少两个参考标记(212)，来定义所述基准线(415)。

5、如权利要求1所述的方法，其中，

所述基准线(415)由引导线(413)定义。

6、如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

通过以顺序方式显示所述结构(210a，210b，410)的所识别的2D表示(420b)，来呈现所述结构(210a，210b，410)。

7、如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

通过组合被分配给多个不同剖面(414)的多个所识别的2D表示(420b)，来显示所述结构(210a，210b，410)的3D模型表示(770)。

8、如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

测量至少一些所识别的2D表示(420b)的至少一个空间尺寸。

9、如权利要求8所述的方法，进一步包括以下步骤：

以用于建立所述结构的3D模型表示(770)的方式，组合为不同2D表示(420b)测量的所述至少一个空间尺寸。

10、如权利要求8所述的方法，其中，

所述空间尺寸是所述结构(210a，210b，410)的直径(d)和/或所述结构(210a，210b，410)的横截面面积(A)。

11、如权利要求8所述的方法，进一步包括以下步骤：

显示曲线图(640，645)，该曲线图描绘出作为相应剖面(414)相对于所述基准线(415)的位置的函数的所述至少一个空间尺寸。

12、如权利要求1所述的方法，其中，

所述基准线(415)位于病人的脉管腔(419)内。

13、如权利要求12所述的方法，其中，

所述结构是脉管树(419)的预定区域。

14、如权利要求13所述的方法，其中，

使用脉管腔(419)的至少一个已知属性，以便识别所述2D表示内的所述脉管腔(419)。

15、如权利要求12所述的方法，其中，

所述结构是支架(210a，210b，410)。

16、如权利要求15所述的方法，其中，

使用所述支架(210a，210b，410)的至少一个已知属性，以便识别所述2D表示(420b)内的所述支架(210a，210b，410)。

17、如权利要求13所述的方法，其中，

使用插入到所述脉管腔(419)中的造影剂，来执行采集所述受检查对象(107)的体积数据集的步骤。

18、如权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：

在没有造影剂的情况下，采集所述受检查对象(107)的另一体积数据集。

19、一种数据处理装置，

用于描述位于受检查对象(107)内的结构(210a，210b，410)的空间特征，具体用于描述插入到病人体(107)内的医学装置(210a，210b，410)的空间特征，

所述数据处理装置(860)包括：

数据处理器(861)，其适于执行如权利要求1所述的方法，以及存储器(862)，

用于存储所采集的所述受检查对象(107)的体积数据集，和/或

用于存储所述结构(210a，210b，410)的所识别的2D表示(420b)，和/或

用于存储所述结构的所有的或选择的所识别的2D表示(420b)的影片。

20、一种医学X射线检查设备，具体是一种C臂系统(100)或计算机断层摄影系统，所述医学X射线检查设备包括：

如权利要求19所述的数据处理装置(860)。

21、一种计算机可读介质，在其上存储了计算机程序，

在由数据处理器(861)执行时，所述计算机程序适于控制如权利要求1所述的方法。

22、一种程序单元，

用于描述位于受检查对象(107)内的结构(210a，210b，410)的空间特征，具体用于描述插入到病人体(107)内的医学装置(210a，210b，410)的空间特征，在由数据处理器(861)执行时，所述程序单元适于控制控制如权利要求1所述的方法。