CN103002808B - 起源于3d的心脏路图绘制 - Google Patents
起源于3d的心脏路图绘制 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及起源于3D的心脏路图绘制。为了在没有对患者造成任何负担、例如额外的X射线剂量的情况下，改善作为导航信息提供给用户的信息的精确度，描述了包括下列步骤的方法：a）提供对象的脉管结构的3D+t图像数据；b）采集对象的二维图像数据，该对象包括脉管结构，该2D图像数据包括至少一幅2D图像；c）将脉管结构进行投影，从而基于3D+t图像数据产生多幅掩模图像；d）将至少一幅2D图像与多幅掩模图像中的至少一幅进行配准，其中，该配准包括找到该掩模图像与至少一幅2D图像的相似性因子的最大值；e）根据该配准，产生至少一幅2D图像和基于3D+t图像数据的脉管结构的投影的组合；以及f）将该组合显示为导引脉管树投影。因此，以局部解剖路图绘制的形式提供改善的心脏路图绘制，由于该路图绘制基于三维数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于起源于3D的心脏路图绘制的设备和方法，并且涉及一种用于检查感兴趣的对象的医学成像系统、计算机程序单元以及计算机可读介质。
背景技术
导航系统被认为用于提供导航信息，例如向心脏病医师、内科医师或其他临床工作人员提供导航信息，或向用户提供关于诸如患者的感兴趣对象的信息。这种导航信息特别需要用在诸如PTCA（经皮腔冠状动脉成形术）的导管介入程序期间，例如以处置心脏狭窄。在WO2008/104921中，基于以下中的至少一个来执行心脏的路图绘制：对感兴趣对象的第一图像序列与感兴趣对象的第二图像序列的全局相关性确定，以及基于对第一图像和第二图像中的第一对象和第二对象的识别而对感兴趣对象的第一图像与感兴趣对象的第二图像的相关性确定。在无需另外的配对或图像选择步骤的情况下，执行对与血管造影数据集有关的图像和与寿命（life-time）数据集有关的图像的配准。但是，将2D图像数据用于心脏路图绘制导致不精确和混乱。
发明内容
因此，需要在没有对患者造成任何额外负担、例如没有额外X射线剂量的情况下，改善作为导航信息提供给用户的信息的精确度。
在本发明中，这是通过独立权利要求的主题方案来解决的，其中，从属权利要求包含了另外的实施例。
应当注意，下列描述的本发明的各方面同样应用于用于起源于三维（3D）的心脏路图绘制的设备、用于检查感兴趣对象的医学成像系统、用于检查感兴趣对象的起源于3D的心脏路图绘制的方法、计算机程序单元以及计算机可读介质。
根据本发明的示例性实施例，一种用于检查感兴趣对象的起源于三维的心脏路图绘制的方法包括下列步骤：
a）提供对象的脉管结构的3D+t图像数据；
b）采集该对象的二维图像数据，该对象包括所述脉管结构，该2D图像数据包括至少一幅2D图像；
c）将所述脉管结构进行投影，从而基于3D+t图像数据产生多幅掩模图像；
d）将至少一幅2D图像与所述多幅掩模图像之一进行配准，其中，所述配准包括找到所述掩模图像与所述至少一幅2D图像的相似性因子的最大值；
e）根据该配准，产生所述至少一幅2D图像和基于所述3D+t图像数据的脉管结构的投影的组合；以及
f）将该组合作为导引脉管树投影显示。
术语“3D+t图像数据”涉及具有时间信息数据的3D图像数据，即具有随时间的基准的3D图像数据。
根据另外的示例性实施例，3D+t图像数据表示包括所述脉管结构中的至少一部分的体积，该脉管结构包括具有多个子树的树状结构。在步骤c）之前，将该体积划分成多个子体积，每个子体积包含各自的子树；在步骤c）中，针对多个子体积中的至少一个产生掩模图像。
根据本发明的一方面，针对所有子体积产生掩模图像，并且在步骤d）中，将所有子体积的掩模图像用于所述配准。
根据另外的示例性实施例，在步骤c）之前，选择至少一个子体积，并且在步骤c）中，所选择的至少一个子体积产生掩模图像，并且在步骤d）中，只将所选择的子体积的掩模图像用于所述配准。
根据本发明的另外的示例性实施例，由所述3D+t图像数据表示的并包括所述脉管结构中的至少一部分的体积包括树状结构。确定多个子树和分枝，并且确定元件定位在其中的子树。基于所确定的子树，选择所述脉管结构的一部分并将其在所述投影中进行可视化以进行步骤e）中的组合。
剪除分枝部分，并且显示只具有所选择部分的脉管结构。
根据另一方面，未被选择的分枝部分依照其与元件位置的距离进行衰减，其中，该距离涉及相应的脉管路径。
根据本发明的另外的示例性实施例，提供了一种用于起源于3D的心脏路图绘制的设备，其包括处理单元、接口单元以及显示器。
接口单元适于提供对象的脉管结构的3D+t图像数据。接口单元还适于提供对象的2D图像数据，该对象包括所述脉管结构，该2D图像数据包括至少一幅2D图像。
处理单元适于将该脉管结构进行投影，从而基于3D+t图像数据产生多幅掩模图像，适于将至少一幅2D图像与多幅掩模图像之一进行配准，并且适于根据该配准产生至少一幅2D图像与基于3D+t图像数据的脉管结构的投影的组合，其中，该配准包括找到所述掩模图像与至少一幅2D图像之间的相似性因子的最大值。
显示器适于将该组合显示为导引脉管树投影。
根据本发明的另外的示例性实施例，提供了一种用于检查感兴趣对象的医学成像系统，其包括根据上述示例性实施例的设备，和X射线图像采集器件。该X射线图像采集器件适于采集对象的2D图像数据，该对象包括所述脉管结构，该2D图像数据包括至少一幅2D图像。
应当看出，本发明的要点在于提供以局部解剖路图绘制的形式的改善的心脏路图绘制，由于该路图绘制基于三维数据。该心脏路图绘制是基于元件或基于设备的。换言之，对于配准程序，相似性发现利用诸如在两种图像数据、即3D+t数据和2D（实况）图像中存在的设备的元件。因为以3D+t数据提供三维数据，所以该局部解剖路图绘制亦能够解决实时的心脏运动。
本发明的上述及其他方面将从下述示例性实施例变得明显并且参照这些示例性实施例进行解释。
附图说明
本发明的示例性实施例将在下文中参照下列附图进行描述：
图1示出了具有根据本发明示例性实施例的用于起源于3D的心脏路图绘制的设备的X射线成像系统。
图2示意性示出了本发明示例性实施例的基本方法步骤。
图3至图12示出根据本发明的方法步骤的另外的示例性实施例。
图13示意性示出了所采集的2D图像。
图14示意性示出了脉管结构的投影。
图15示意性示出了根据本发明的所产生的导引脉管树投影。
图16和17示出了根据本发明的方法步骤的另外的示例性实施例。
图18示意性示出了定制的脉管树投影。
图19示意性示出了根据本发明的经裁剪的导引脉管树投影。
图20示意性示出了用于所产生的导引脉管树投影和经裁剪的导引脉管树投影的另一示例。
具体实施方式
图1示意性示出了例如用于导管插入术实验室的医学成像系统10。用于检查感兴趣对象的医学成像系统10包括X射线图像采集器件12。X射线采集器件12设置有X射线辐射源14以产生由X射线束16指示的X射线辐射。另外，X射线图像检测模块18位于X射线辐射源12的对面，使得，例如，在辐射程序期间，诸如患者20的对象可位于X射线辐射源14和该检测模块18之间。另外，提供床22以接收待检查对象。
另外，医学成像系统10包括用于起源于3D的心脏路图绘制的设备24。设备24包括处理单元26、接口单元28以及显示器30。
接口单元28适于提供对象的脉管结构的3D+t图像数据。接口单元28还适于提供对象的2D图像数据，该对象包括所述脉管结构，该2D图像数据包括至少一幅2D图像。
处理单元26适于将所述脉管结构进行投影，从而基于3D+t图像数据产生多幅掩模图像。处理单元26还适于将所述至少一幅2D图像与所述多幅掩模图像之一进行配准，其中，该配准包括找到所述掩模图像和所述至少一幅2D图像之间的相似性因子的最大值。处理单元26还适于根据该配准产生所述至少一幅2D图像与基于所述3D+t图像数据的所述脉管结构的投影的组合。
显示器30适于将该组合显示为导引脉管树投影。
另外，采集器件12适于采集对象的2D图像数据，该对象包括所述脉管结构，该2D图像数据包括至少一幅2D图像。然后将所采集的2D图像数据提供给接口单元28，这由第一连接线32指示出。然后，接口单元28将该2D图像数据提供给所述处理单元，这由第二连接线34指示出。通过处理单元26将所产生的组合提供给显示器30，这由第三连接线36指示出。当然，亦能够利用无线连接实现上述单元和器件的数据连接。
注意，所示示例为所谓的CT图像采集设备。当然，本发明亦涉及其他类型的X射线图像采集器件，例如图1所示的，具有C臂而不是圆环机架的C型X射线图像采集设备。
下面详细描述根据本发明的程序。如上所述，本发明例如由成像系统用于导管插入术实验室中的PTCA，例如以处置心脏狭窄。
作为对基本介入程序的描述，导管在接入点被插入脉管系统。其然后沿大脉管移动到需处置的脉管结构。为实现所谓的诊断血管造影图，经由该导管注入造影剂而cathlabX射线器材记录显示注满造影剂时血管的血管造影序列。该诊断血管造影图能够用于诊断，亦能够用于进行介入计划。当执行实际介入时，将部分或全部不透射线的导引线推进到需处置的脉管结构，例如，推进到冠状动脉狭窄、神经血管动脉瘤或动静脉畸形。然后借助于低剂量X射线辐射、所谓的荧光透视图像，将该导引线进行可视化，从而使得介入医师拥有一些关于现状的信息。作为一个示例，荧光透视监督（surveyance）允许介入医师能够在将导引线推进到目标位置时的手眼协调。当定位后，该导引线自身充当用于递送诸如球囊和支架的其他介入设备的轨道。
在称为路图绘制的过程中，提供在血管造影图和实况图像之间的覆盖技术。对于2D路图绘制，首先从血管造影中提取动脉树，血管造影产生心动周期的动脉树图像。因此，可能将覆盖实况介入设备的动脉树图像叠加到实况荧光透视图像上。
本发明提供导航支持以减少介入时间并且同样提高定位精确度。另外，同样考虑向患者递送造影剂的方面。
根据本发明，使用3D+t图像时间，其中，3D+t技术以高质量递送现有技术的脉管图并递送图像信息内容。
不同于从2D血管造影进行脉管图提取，它们不受由于背景的混乱，这产生更好的结果。此外，能够接受更先进的计算和可能的用户交互，但是2D血管造影处理需遵守介入工作流程，这意味着实时血管造影处理的终结和没有用户交互。
此外，作为优势，当已经用任何方式执行3D+t检查时，可以说3D+t脉管结构是自由获取的。这允许节约一些血管造影，因而减少向患者的剂量和造影剂注射，如果临床医师不需要在给定采集角度下执行一个血管造影。
作为另外的优势，3D+t图像数据的使用减轻了当临床医师获取亦用于路图绘制的血管造影时强加给临床医师的约束。这同样包括注射必须持续至少一个心脏周期的事实。这再次节省了剂量和造影剂。
作为另外的优势，另一新的可能性在于基于3D+t的路图绘制同样允许C臂在荧光透视期间进行旋转。例如，如果临床医师在其导航期间需要从不同角度对患者进行成像，因为新视角允许其更好地控制自身姿势，临床医师将能够在不中断当前采集的情况下平滑地进行该操作。
为了更好地理解，应当注意，不同于本发明，基于血管造影的2D路图绘制在如此情况下需要停止荧光透视以利用造影剂获取新的血管造影，如果之前未执行如此的血管造影的话，然后开始新的荧光透视。
作为来自3D+t数据的路图绘制的另外的优势，无需诸如ECG读数的外部信号。
根据本发明的另外的方面，本发明提议依赖于在介入之前计算的3D+t脉管结构执行心脏路图绘制。在荧光透视采集角度下投影的并随心脏运动而动的3D+t脉管结构被实时地叠加到实况荧光透视上。这使得脉管对于例如正在这些脉管中进行导航的临床医师是可见的。为了执行所述叠加，本发明依赖于血管内部的元件，例如介入设备。基本上，确保这些设备位于被重新投影的脉管下，如其应该的。
在图2中，示意性地描述了用于检查感兴趣对象的起源于3D的心脏路图绘制的方法的示例性实施例。首先，在提供步骤112中，提供对象的脉管结构的3D+t图像数据114。另外，在采集步骤116中，采集对象的2D图像数据118，该对象包括脉管结构，该2D图像数据包括至少一幅2D图像。在另外的投影步骤120中，投影该脉管结构，从而基于3D+t图像数据114产生多幅掩模图像122。
能够在采集步骤116之前，例如在实际介入之前，执行该投影步骤120。
在配准步骤124中，将至少一幅2D图像与多个掩模图像之一进行配准，其中，该配准包括找到126掩模图像和至少一幅2D图像118之间的相似性因子的最大值。
在产生步骤128中，根据配准124，产生至少一幅2D图像与基于3D+t图像数据114的脉管结构的投影的组合130。
另外，在显示步骤132，将组合130显示为导引脉管树投影134。
根据本发明的另外的方面，3D+t图像数据114涉及包括3D图像数据的至少一个时间相关序列的数据。
例如，3D+t图像数据是从先前采集的对象的3D+t图像数据的序列重建的重建。
根据另外的示例性实施例，未示出，掩模图像是从3D+t图像数据得到的经数字重建的X射线摄影图像。
根据本发明的另外的方面，从至少一个血管造影序列提取脉管结构。例如，该血管造影序列是在至少一个角运动中采集的。
根据另外的示例性实施例，3D+t图像数据产生自2D投影集（未示出）。
根据本发明的另外的方面，3D+t图像数据是通过基于2D投影集的体积重建和从所重建的体积进行的血管提取实现的3D脉管树。
作为另外的示例，由介入前或介入中的CT检查或C臂旋转X射线采集提供3D+t图像数据。
例如，2D图像是脉管结构的实况X射线荧光透视图像。
根据图3所示的另外的示例性实施例，关于采集步骤116，利用采集参数136，例如沿着观察方向，采集2D图像数据118。
根据本发明的另外的方面，在对象的2D图像数据118中，脉管结构的可见度低于其在3D+t图像数据114中的可见度。优选地，脉管结构在2D图像数据118中不可见。
根据另外的示例性实施例，2D图像数据118包括2D图像序列（未示出）。
作为另外的示例，2D图像是在2D图像序列上计算得到的设备图。在如此设备图中，通过在操纵原始2D图像数据的一个或若干计算步骤中增强的像素示出设备。
关于投影步骤120，掩模图像是2D掩模图像。
根据本发明的示例性实施例，掩模图像122是与采用采集参数、例如沿着观察方向采集的2D图像数据相对应的2D图像。换言之，根据在采集2D图像数据118期间的投影几何结构数据计算2D掩模图像。当然，在如此情况下，投影步骤120必须在采集步骤116之后执行。
根据另外的实施例，在投影步骤120中，基于至少一个采集参数产生多幅掩模图像。
例如，从3D+t图像数据计算2D掩模图像。
关于配准步骤124，该步骤亦被认为包括相似性测量。
根据图4所示的另外的示例性实施例，配准步骤124包括同时找到138具有最大相似性的图像几何结构140和具有最大相似性的变换/平移142。例如，对于每个参数以平行方式执行加权或评分。
根据图5所示的另外的示例性实施例，配准步骤124包括找到144具有最大相似性的图像几何结构的第一子步骤和找到146具有最大相似性的转换/平移的第二子步骤146。
例如，第一子步骤144包括根据特定时间基准、例如根据心脏相位的确定，选择掩模图像。
另外，作为示例，用于组合的脉管结构的投影包括从配准步骤124得到的对准因子。
例如，该对准因子包括床摇动校正、像素偏移、呼吸校正以及心脏运动校正。
关于产生步骤128，产生基于3D+t图像数据的脉管结构的投影。
根据图6所示的另外的示例性实施例，在配准步骤128中，由箭头148指示出，掩模图像或掩模图像的组合被提供为投影。从投影步骤120得到掩模图像或掩模图像的组合。
根据图7所示的另外的示例性实施例，在执行产生步骤128之前投影步骤120和配准步骤124作为迭代步骤重复一次或多次。该重复用回路状箭头150指示。
应当注意，提供步骤112亦称为步骤a)，采集步骤116称为b），投影步骤120称为c），配准步骤124称为d），产生步骤128称为步骤e），并且显示步骤132称为步骤f）。
在图7中，在配准步骤124之后面添加确定框151。当然，可以省略这样的确定框，例如在箭头150所指示的重复被重复预定次数时。但是，确定框151提供基于配准步骤124的结果决定是否执行重复的可能性。如果这种结果分别根据所期望的需求和精确度，执行下面的步骤128。
根据示例性实施例，诸如支架或导引线的元件38（见图1）位于脉管结构内部，该元件在2D图像数据中可见并基于该元件进行配准。
根据另外的示例性实施例（未示出），3D+t图像数据包括相位基准信号，其中，多幅掩模图像中的每幅包括相位指示符，并且其中，对于所述2D图像的配准而言，从所述多幅2D掩模图像选择只具有对应相位基准的图像。
例如，对于2D图像的配准而言，具有第一预定值的图像像素与具有第二预定值的图像像素或体素匹配。
另外，应当注意，根据示例性实施例，所述配准步骤包括时间和空间的约束。例如，时间和空间的约束是基于先前执行的配准的。
根据另外的示例性实施例，确定所述元件在脉管结构的3D+t模型内部的可能移动路径。
根据图8所示的另外的示例性实施例，所述3D+t图像数据表示包括脉管结构202中的至少一部分的体积，该脉管结构包括具有多个子树214的、由附图标记212指示的树状结构（例如，见图4）。在投影步骤120之前，将体积划分152成多个子体积154，每个子体积包含各自的子树214，并且其中，在步骤c）中，针对多个子体积中的至少一个产生120’掩模图像122’。
根据示例性实施例，在步骤c）中，针对所有子体积产生掩模图像，并且在步骤d）中，将所有子体积的掩模图像用于所述配准。
根据另外的示例性实施例，在步骤d）中，将数量减少的子体积的掩模图像用于所述配准。
根据图9所示的另外的示例性实施例，在投影步骤120之前，选择156至少一个子体积，并且在步骤c）中、即在所述产生步骤中，针对所选择的至少一个子体积产生120”掩模图像122”。在步骤d）中，只将所选择的子体积的掩模图像用于配准124”。
例如，确定该脉管结构的感兴趣的分枝，并选择包含所确定的分枝的子体积。作为另一示例，同样选择与所选择的子体积相邻的子体积。
作为另外的示例，能够给该相邻的子体积施加加权因子，例如只选择沿相邻边界区域的相邻子体积中的部分体积。
根据另外的示例性实施例（未另外示出），在2D图像中识别并定位所述元件。例如，所述元件是介入设备。作为另外的示例，所述元件包括与对象、例如与患者身体固定附接的至少两个特征，例如固定附接的植入物。作为另外的示例，所述元件包括能够在2D图像中检测到的心脏脉管树的分级结构。
根据图10a所示的另外的示例性实施例，通过基于3D+t图像数据114的血管分割160来确定158具有其脉管体积的脉管结构，并且配准2D图像使得在该脉管结构的脉管内部定位该2D图像中的元件。
根据另外的示例性实施例，通过从3D+t图像数据114产生162模型164（见图10b）来确定具有其脉管体积的脉管结构。配准所述2D图像使得在该脉管结构的脉管内部定位该2D图像中的元件。
根据另外的方面，检测该元件并产生该元件的模型，并将其覆盖在2D图像上进行显示。
作为另外的示例，所述2D图像包括至少两个元件，并且该至少两个元件位于脉管结构内部。
根据图11所示的本发明另外的示例性实施例，由3D+t图像数据114表示的并包括脉管结构中的至少一部分的体积包括例如参照图14所述的树状结构，并且确定170多个子树166和分枝168。确定172元件位于其中的子树166’。基于所确定的子树166’，选择所述脉管结构中的部分174，并将其在投影中可视化176，以在步骤e）中进行组合，即在产生步骤128中进行组合130。
根据另外的示例性实施例，剪除未被选择的分枝部分，显示只具有所选择的部分的脉管结构。
例如，具有经剪除的分枝的脉管树是经分割的局部解剖路图。
此外，根据另外的方面，经剪除的分枝在评价图中示出，例如，以半透明的方式示出经剪除的分枝。
根据另外的方面，以不同颜色示出经剪除的分枝。
根据另外的方面，未被选择的脉管结构依照到元件的距离进行衰减。换言之，该脉管结构衰退的越多，脉管路径到元件的距离越大。术语“距离”指脉管树结构内部的连接路径。
根据本发明的另外的方面，记录时间信息，并且为了时间信息确定元件运动。基于先前确定的脉管体积内部的位置，识别元件位于其中的实际脉管。
例如，通过再配准步骤验证所识别的脉管位置。
现在将参照图12描述另外的示例性实施例。在第一阶段177，采集178旋转序列。处理旋转序列并且计算1803D+t脉管图。例如，旋转采集178可以为单角度移动，或例如双轴旋转轨迹的围绕多于一个角度的移动。能够从2D投影集直接提取该3D+t脉管图，或者可以两步、即体积重建和脉管提取来执行该操作。作为结果182，提供具有cathlab中参照的3D+t脉管结构，即具有cathlab中已知物理坐标的脉管结构。当然，上述步骤能够被设置在介入前相位，其由虚线形式所示的分隔线184指示。
在第二阶段185中，如分隔线184下面所示，从角采集，所提取的脉管结构能够供以适当的视角进行投影186。因此，从荧光透视188中的2D采集，提供角度因子，这由进入投影框186的第一箭头190指示。从投影框186，将所投影的脉管结构提供给另外的计算步骤192，对所投影的脉管结构进行的提供由第二箭头194指示。如此提供的2D脉管结构数列在计算步骤192中得到校正，以用于由床摇动、STD变化等导致的潜在几何变换（缩放等）。
因此，提供在适当时间以适当空间偏移的所投影的脉管结构，这由第三箭头196指示，从而离开计算步骤框192。
另外，将由荧光透视182提供的2D结构序列与在荧光透视图像上计算的设备图对照。在覆盖图必须覆盖住尽可能多的设备并且从一幅荧光透视图像到下一幅的时间和空间变化必须尽可能平滑的约束下，最佳2D结构提取自所投影的序列，并且使其以其最佳空间偏移进行移动。
对于设备提取198，提供来自荧光透视188的图像。既能够硬执行又能够软执行该设备提取。将结果输入到计算框192。另外，亦提供荧光透视图像188给覆盖步骤200，其中将所选择的所转移的2D结构覆盖到实况荧光透视图像上，连同体积绘制、即3D绘制。作为结果，将在实况荧光透视序列上所投影的脉管结构提供为导引脉管树投影134。
根据另外的方面，变形（warping）不限于平移，可能是任何几何变换。
必须注意，本发明不限于心脏检查。具体而言，本发明有利于需要呼吸补偿的检查。
根据另外的方面，也可能随着局部解剖路图绘制向临床医师提供从另一视角的当前脉管结构的投影，从使得该医师能更容易理解脉管几何结构。
根据另外的方面，一旦该设备和3D树已经第一次配准，通过将前向投影的3D+t数据集可视化来模拟3D+t数据中朝向之前选择的目标病变的路径并将其在虚拟设备朝该病变移动时覆盖该虚拟设备。
在图13中，示出了以2D荧光透视采集的2D图像118的示例。在图14中，示出了从3D+t图像数据114中得到的脉管结构202。
在图15中，将2D图像118和图4所示的脉管结构202的投影的组合提供为导引脉管树投影134。
图16示意性示出了用于动态脉管路图剪除的方法的示例性实施例。在第一步骤212中，提供预导航数据214，例如C臂CT重建的3D脉管树。另外，在提供步骤216中，提供导航数据218，例如介入期间的2D实况荧光透视图像。在提供步骤216之后的下一步中，称之为分析步骤220，持续分析诸如实况图像的导航数据以识别并定位介入设备222或多个介入设备。例如，这能够通过应用标准跟踪技术来实现。例如，典型的目标设备为诸如支架、偏流器、线圈等的内假体；或用于经皮定位、导向、放置、展开或植入这些假体的工具，例如，线、导管、标记、球囊等。
在另外的计算步骤224中，从预导航数据计算脉管表示226。例如，这可能是预导航像素或体素的灰度变换，例如，关于血管造影像素值或体素值的查找表。亦可能是例如通过自适应滤波和阈值比较而从这种血管造影图像计算的二元掩模。当源自三维数据时，脉管表示可能是3D预导航数据给出的对脉管系统、即脉管结构的建模的完整分割。
然后将来自计算步骤224的输出提供给后面的剪除步骤228，其中发生对脉管表示的实际剪除。首先包括确定介入设备当前位于哪个脉管分枝或脉管子树中。当然，在给定情况下，可能并不确定或不清楚哪个脉管、分枝或子体积确实包含介入设备。但是，利用时间信息，从识别或分析步骤220中的时间跟踪和同样由分析步骤220提供的脉管或设备运动，能够快速识别哪个脉管实际包含所识别的设备。一旦识别，要么移除不相关的脉管，例如当脉管表示是分割结果时，要么可以使不相关的脉管衰减，尤其是如果脉管表示是评价图时。在后者情况下，如上所述，在与介入设备的距离基本上大的那些像素处，脉管表示亦能够呈现为衰弱消失。因此，由剪除步骤228提供经剪除的表示230（见图18）。最后，在覆盖步骤232中将经剪除的表示230与来自导航数据218的实况图像组合。因此，产生组合234。跟着，在显示步骤236中，将组合234提供为经剪除的导引脉管树投影238（见图19）。
在剪除方法的另外的示例性实施例中，向配准步骤240提供预导航数据214，在配准步骤中预导航数据214与由提供步骤216提供的实况图像218配准。作为亦能称为任选匹配步骤的配准步骤的结果，将配准数据242提供给计算步骤224，其中计算脉管表示226。
作为另外的选择，亦如图17所示，配准步骤240能够利用分析步骤220的设备跟踪模块的输出，这由虚线箭头244指示。
同样地，配准步骤240能够依赖脉管表示的产生和/或脉管表示沿实况观察方向的投影，以执行匹配任务。这由来自脉管表示步骤224并进入配准步骤240的第二虚线箭头246指示。
根据本发明的一方面，脉管表示与实况数据的配准对图像的质量和提供给用户的图像内容负责。
在图20中，在右半侧示出了经剪除的导引脉管树投影238并在左半侧示出了导引脉管树投影134，即未经剪除的局部解剖路图。可见，所示的脉管树312包括若干子树314，其中只有很少的子树用附图标记指示出。另外，作为元件38，介入设备316亦是可见的。诸如导管的导引线的介入设备316在用于图20所示的组合的2D实况图像中是可见的。如上所述，脉管树信息基于起源于3D的心脏路图绘制技术。如参照图16和17及上述说明所述，以不同于其中没有介入设备的子树的方式显示介入设备316位于其中的脉管子树314a。例如，利用直线显示所选择的子树，而将被确定为不包含介入设备的子树、即子树314b和子树314c剪除掉。例如，可简单地不显示这些子树，或者，在图20的右半侧中，以虚线方式显示这些子树，以提供额外的信息，但是由于该信息以不同于所选择的子树314a的方式示出，因此其较少地干扰用户。
在本发明的另外的示例性实施例中（未示出），提供的计算机程序或计算机程序单元特征在于适于在适当的系统上执行根据上述实施例之一的方法步骤。
因此，可将该计算机程序单元存储在计算机单元上，其亦可能是本发明实施例的一部分。此计算单元可适于执行或促使执行上述方法的步骤。此外，还适于操作上述装置的各部件。该计算单元可适于自动操作和/或执行用户命令。可将计算机程序载入数据处理器的工作存储器中。因此可装备该数据处理器以执行本发明的方法。
本发明的这一示例性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及借助于更新将现有程序变为使用本发明的程序的计算机程序。
另外，计算机程序单元可能提供用于实现上述方法的示例性实施例的程序的所有必须步骤。
根据本发明的另外的示例性实施例（未示出），给出诸如CD-ROM的计算机可读介质，其中，该计算机可读介质具有存储其上的计算机程序单元，该计算机程序单元由前述部分描述。
计算机程序可被存储和/或分布在适当的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是亦能够将计算机程序以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的电信系统分布。
但是，亦能够通过如万维网的网络给出该计算机程序，并且能够从这种网络将该计算机程序下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示例性实施例，提供使得计算机程序单元可供下载的介质，将该计算机程序单元布置成执行根据上述本发明实施例之一的方法。
必须注意，本发明的实施例是参照不同主题描述的。具体而言，一些实施例参照方法类型的权利要求进行描述，而其他实施例参照设备类型的权利要求进行描述。但是，本领域技术人员能够从本说明书领悟到，除非特别说明，除了属于一类主题的各特征的任意组合之外，属于不同主题的特征之间的任意组合也被认为是被本申请公开了。但是，能够将全部特征组合以提供大于这些特征的简单加和的协同效果。
在权利要求中，术语“包括”不排除其他元件或步骤，而数量词“一”或“一个”不排除多个。单一处理器或其他单元可实现权利要求中所记载的若干项的功能。相互不同的从属权利要求中记载的特定措施并不表明不能使用这些测量的组合以获利。
Claims (20)
1.一种用于起源于3D的心脏路图绘制的设备(24)，包括：
-处理单元(26)；
-接口单元(28)；以及
-显示器(30)；
其中，所述接口单元(28)适于提供对象的脉管结构的3D+t图像数据；并且适于提供所述对象的2D图像数据，该对象包括所述脉管结构，所述2D图像数据包括至少一幅2D图像；
其中，所述处理单元(26)适于将所述脉管结构进行投影，从而基于所述3D+t图像数据产生多幅掩模图像；适于将所述至少一幅2D图像与所述多幅掩模图像之一进行配准；并且适于根据所述配准产生所述至少一幅2D图像和基于所述3D+t图像数据的所述脉管结构的投影的组合；其中，所述配准包括找到所述多幅掩模图像与所述至少一幅2D图像之间的相似性因子的最大值；
其中，所述显示器(30)适于将所述组合显示为导引脉管树投影；并且
其中，元件(38)位于所述脉管结构(202)的血管内部，该元件在所述2D图像数据(118)中是能看见的；并且其中，所述配准通过将在所述2D图像数据中能看见的所述元件定位于在所述3D+t图像数据中能看见的所述血管内部而基于所述元件。
2.一种用于检查感兴趣对象的医学成像系统(10)，包括：
-根据权利要求1所述的用于起源于3D的心脏路图绘制的设备(24)；以及
-X射线图像采集器件(12)；
其中，所述采集器件(12)适于采集所述对象的2D图像数据，该对象包括所述脉管结构，所述2D图像数据包括至少一幅2D图像。
3.一种用于检查感兴趣对象的起源于3D的心脏路图绘制的方法(100)，所述方法包括下列步骤：
a)提供(112)对象的脉管结构(202)的3D+t图像数据(114)；
b)采集(116)所述对象的2D图像数据(118)，该对象包括所述脉管结构，所述2D图像数据包括至少一幅2D图像；
c)将所述脉管结构进行投影(120)，从而基于所述3D+t图像数据产生多幅掩模图像(122)；
d)将所述至少一幅2D图像与所述多幅掩模图像之一进行配准(124)；其中，所述配准包括找到(126)所述多幅掩模图像与所述至少一幅2D图像之间的相似性因子的最大值；
e)根据所述配准，产生(128)所述至少一幅2D图像和基于所述3D+t图像数据的所述脉管结构的投影的组合(130)；以及
f)将所述组合显示(132)为导引脉管树投影(134)；
其中，元件(38)位于所述脉管结构(202)的脉管内部，该元件在所述2D图像数据(118)中是能看见的；并且其中，所述配准通过将在所述2D图像数据中能看见的所述元件定位于在所述3D+t图像数据中能看见的所述脉管内部而基于所述元件。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述3D+t图像数据包括相位基准信号；其中，所述多幅掩模图像的每幅包括相位指示符；并且其中，对于所述2D图像的配准而言，从所述多幅掩模图像选择只具有对应相位基准的图像。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述3D+t图像数据表示包括所述脉管结构中的至少一部分的体积，该脉管结构包括具有多个子树(214)的树状结构(212)；并且其中，在步骤c)之前，将所述体积划分(152)成多个子体积(154)，每个子体积包含各自的子树(214)；并且其中，在步骤c)中，针对所述多个子体积中的至少一个产生(120’)掩模图像(122’)。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其中，在步骤c)之前，选择(154”)至少一个子体积；并且其中，在步骤c)中，针对所选择的至少一个子体积产生(120”)掩模图像(122”)；并且其中，在步骤d)中，只将所选择的子体积的掩模图像用于所述配准(124”)。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其中，在所述2D图像中识别并定位所述元件。
8.根据权利要求3或4所述的方法，其中，通过基于所述3D+t图像数据进行脉管分割(160)来确定(158)具有其脉管体积的所述脉管结构；并且其中，配准所述2D图像使得在所述脉管结构的脉管内部定位在所述2D图像中的元件。
9.根据权利要求3或4所述的方法，其中，通过从所述3D+t图像数据产生(162)模型(164)来确定具有其脉管体积的所述脉管结构；并且其中，配准所述2D图像使得在所述脉管结构的脉管内部定位在所述2D图像中的元件。
10.根据权利要求3或4所述的方法，其中，由所述3D+t图像数据表示的并包括所述脉管结构中的至少一部分的体积包括树状结构；并且其中，确定(170)多个子树(166)和分枝(168)；并且其中，确定(172)元件位于其中的子树(166’)；并且其中，基于所确定的子树，对所述脉管结构的一部分(174)进行选择并在所述投影中进行可视化(176)，以在步骤e)中进行所述组合。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，剪除未被选择的分枝部分，并且其中，显示只具有所选择部分的所述脉管结构。
12.一种用于检查感兴趣对象的起源于3D的心脏路图绘制的装置，所述装置包括：
用于提供对象的脉管结构(202)的3D+t图像数据(114)的模块；
用于采集所述对象的2D图像数据(118)的模块，该对象包括所述脉管结构，所述2D图像数据包括至少一幅2D图像；
用于将所述脉管结构进行投影，从而基于所述3D+t图像数据产生多幅掩模图像(122)的模块；
用于将所述至少一幅2D图像与所述多幅掩模图像之一进行配准的模块；其中，所述配准包括找到(126)所述多幅掩模图像与所述至少一幅2D图像之间的相似性因子的最大值；
用于根据所述配准，产生所述至少一幅2D图像和基于所述3D+t图像数据的所述脉管结构的投影的组合(130)的模块；以及
用于将所述组合显示为导引脉管树投影(134)的模块；
其中，元件(38)位于所述脉管结构(202)的脉管内部，该元件在所述2D图像数据(118)中是能看见的；并且其中，所述配准通过将在所述2D图像数据中能看见的所述元件定位于在所述3D+t图像数据中能看见的所述脉管内部而基于所述元件。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述3D+t图像数据包括相位基准信号；其中，所述多幅掩模图像的每幅包括相位指示符；并且其中，对于所述2D图像的配准而言，从所述多幅掩模图像选择只具有对应相位基准的图像。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其中，所述3D+t图像数据表示包括所述脉管结构中的至少一部分的体积，该脉管结构包括具有多个子树(214)的树状结构(212)；并且其中，在所述投影之前，将所述体积划分(152)成多个子体积(154)，每个子体积包含各自的子树(214)；并且其中，在所述投影中，针对所述多个子体积中的至少一个产生(120’)掩模图像(122’)。
15.根据权利要求12或13所述的装置，其中，在所述投影之前，选择(154”)至少一个子体积；并且其中，在所述投影中，针对所选择的至少一个子体积产生(120”)掩模图像(122”)；并且其中，在所述配准中，只将所选择的子体积的掩模图像用于所述配准(124”)。
16.根据权利要求12或13所述的装置，其中，在所述2D图像中识别并定位所述元件。
17.根据权利要求12或13所述的装置，其中，通过基于所述3D+t图像数据进行脉管分割(160)来确定(158)具有其脉管体积的所述脉管结构；并且其中，配准所述2D图像使得在所述脉管结构的脉管内部定位在所述2D图像中的元件。
18.根据权利要求12或13所述的装置，其中，通过从所述3D+t图像数据产生(162)模型(164)来确定具有其脉管体积的所述脉管结构；并且其中，配准所述2D图像使得在所述脉管结构的脉管内部定位在所述2D图像中的元件。
19.根据权利要求12或13所述的装置，其中，由所述3D+t图像数据表示的并包括所述脉管结构中的至少一部分的体积包括树状结构；并且其中，确定(170)多个子树(166)和分枝(168)；并且其中，确定(172)元件位于其中的子树(166’)；并且其中，基于所确定的子树，对所述脉管结构的一部分(174)进行选择并在所述投影中进行可视化(176)，以在所述产生中进行所述组合。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，剪除未被选择的分枝部分，并且其中，显示只具有所选择部分的所述脉管结构。
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