CN103562959A

CN103562959A - 用于导航引导的可视化

Info

Publication number: CN103562959A
Application number: CN201280016310.1A
Authority: CN
Inventors: P·Y·F·卡捷; R·弗洛朗
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: BR112013021976A2; EP2681711A1; CN103562959B; US9142015B2; RU2616987C2; JP6005072B2; JP2014509895A; RU2013144062A; WO2012117321A1; US20140023250A1; EP2681711B1

Abstract

本发明涉及对象的信息的可视化。为了向用户提供空间信息并另外提供状况特有数据，同时确保有效的感知度，提供了一种方法（110），包括如下步骤：a）提供（112）对象（22）的感兴趣区域的导航前数据（114）；其中，所述导航前数据包括空间几何数据（116）和对应于所述空间几何数据的功能参数表面（118）；b）采集（120）所述感兴趣区域的实况图像数据（122）；c）检测（124）所述实况图像数据中的元件（126）；d）确定（128）所述导航前数据与所述实况图像数据的空间关系（130）；e）确定（132）所述空间几何数据中所检测的元件的位置（134），该确定基于所述空间关系，并计算（136）所述功能参数表面上位置（138）的预定相关点；f）生成（140）所述感兴趣区域的简化表面表示（144）与标记（146）的组合（142），所述简化表面表示基于所述功能参数表面的可视化，所述标记指示所计算的位置的预定相关点；以及g）将所述组合显示（148）为导航引导（150）。

Description

用于导航引导的可视化

技术领域

本发明涉及对象的信息的可视化，具体而言涉及一种用于对感兴趣对象的信息进行可视化的方法、一种用于可视化的设备、一种用于可视化的医疗成像系统以及一种计算机程序单元和计算机可读介质。

背景技术

为了对关于对象的状况的信息，例如关于患者的状况的信息可视化，已知向术前图像叠加二维实况图像。术前图像数据包含例如关于血管结构的信息，而2D实况图像提供关于当前状况的信息。例如，在文献WO2008/107814A1中，描述了一种为用户提供这种信息的方法。然而，这样提供的信息例如针对心血管介入引导仅提供了有限信息。然而，随着新的检查和治疗程序的发展，例如，针对介入式心血管程序，具体而言，针对诸如心脏电生理学中的消融和设备移植的复杂程序，对所提供的信息的需求一直在增加。

发明内容

因此，需要向用户提供空间信息并另外提供状况特有数据，同时确保提高的感知度。

在本发明中，这由独立权利要求中的主题得以解决，其中，在从属权利要求中包含了进一步的实施例。

应当注意，本发明的下述方面也适用于对感兴趣对象的信息进行可视化的设备、用于对感兴趣对象的信息进行可视化的医疗成像系统、计算机程序单元和计算机可读介质。

根据本发明的示范性实施例，提供了一种用于对感兴趣对象的信息进行可视化的方法，包括如下步骤：

a）提供对象感兴趣区域的导航前数据，其中，所述导航前数据包括空间几何数据和对应于所述空间几何数据的功能参数表面；

b）采集所述感兴趣区域的实况图像数据；

c）检测所述实况图像数据中的元件；

d）确定所述导航前数据与所述实况图像数据的空间关系；

e）确定所述空间几何数据中所检测的元件的位置，该确定基于所述空间关系，并计算所述功能参数表面上位置的预定相关点；

f）生成所述感兴趣区域的简化表面表示与标记的组合，所述简化表面表示基于所述功能参数表面的可视化，所述标记指示所计算的位置的预定相关点；并且

g）将所述组合显示为导航引导。

根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种设备，包括处理单元、接口单元和显示器。

所述接口单元适于提供对象的感兴趣区域的导航前数据，其中，所述导航前数据包括空间几何数据和对应于所述空间几何数据的功能参数表面。所述接口单元还适于提供所述感兴趣区域的实况图像数据。

所述处理单元适于检测所述实况图像数据中的元件。所述处理单元还适于确定所述导航前数据与所述实况图像数据的空间关系。所述处理单元还适于确定所述空间几何数据中所检测的元件的位置，该确定基于所述空间关系确定，并计算所述功能参数表面上位置的预定相关点。所述处理单元还适于生成所述感兴趣区域的简化表面表达和标记的组合，所述简化表面表达基于所述功能参数表面的可视化，所述标记指示所计算的位置的预定相关点。

所述显示器适于将所述组合显示为导航引导。

根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种用于对感兴趣对象的信息进行可视化的医疗成像系统，包括根据上述示范性实施例的设备以及图像采集器件。所述图像采集器件适于采集实况图像数据。

能够将提供空间信息和功能信息两者视为本发明的要点。两种类型的信息都以导航引导的形式被提供在一幅图像中。为了允许不需要用户方的复杂想象的迅速理解，选择简化表面表示，其中，所述功能参数表面被可视化，并且所述标记提供了关于当前状况的空间信息。

本发明的这些和其他方面将从下文描述的示范性实施例变得显而易见，并参考下文描述的示范性实施例被阐明。

附图说明

下文将参考以下附图描述本发明的示范性实施例：

图1图示了具有根据本发明示范性实施例的设备的医疗成像系统。

图2示意性图示了本发明示范性实施例的基本步骤。

图3到8示出了另外的示范性实施例的方法步骤。

图9示意性地描述了本发明的另一示范性实施例。

图10到20示出了根据本发明的提供给用户的导航引导的示范性实施例。

具体实施方式

图1示意性示出了用于例如心血管实验室中的医疗图像系统10。用于对感兴趣对象的信息进行可视化的医疗图像系统10包括图像采集器件12。例如，图像采集器件12是X射线图像采集器件，其被提供了X射线辐射源14以生成由X射线束16指示的X射线辐射。此外，X射线图像探测模块18与X射线辐射源14相对地定位，从而使得，例如在辐射程序期间，对象，例如患者20，能够位于X射线辐射源14和探测模块18之间。此外，提供患者台22以接收待检查的对象，即接收患者20。

根据另一示范性实施例，尽管未示出，医疗图像系统10包括形式为超声图像采集器件的图像采集器件12。当然，在超声图像采集器件的情况中，由超声换能器替代X射线辐射源、X射线束16以及图像探测模块18，所述超声换能器向对象中，例如向患者中发射超声波并接收反射的超声波。

根据另一示范性实施例，图像采集器件12通过MR（磁共振成像MRI）或NMRI（核磁共振成像）采集空间几何数据。当然，在示范性实施例（未示出）中还提供了其他核成像，例如SPECT（单光子发射计算机断层摄影）或PET（正电子发射断层摄影）。

此外，图1的医疗图像系统10包括用于将对象的信息可视化的设备24。设备24包括处理单元26、接口单元28和显示器30。

接口单元28适于提供对象的感兴趣区域的导航前数据，其中，所述导航前数据包括空间几何数据和对应于所述空间几何数据的功能参数表面。接口单元28还适于提供所述感兴趣区域的实况图像数据。

处理单元26适于检测所述实况图像数据中的元件。处理单元26还适于确定所述导航前数据和所述实况图像数据的空间关系。处理单元26还适于确定所述空间几何数据中所检测的元件确定的位置，该确定基于所述空间关系，并计算所述功能参数表面上位置的预定相关点。处理单元26还适于生成所述感兴趣区域的简化表面表达和标记的组合，所述简化表面表达基于所述功能参数表面的可视化，所述标记指示所计算的位置的预定相关点。

显示器30适于将所述组合显示为导航引导。

此外，采集器件12适于采集所述实况图像数据。

之后向接口单元28提供采集的实况图像数据，这由第一连接线32指示。接口单元28之后向处理单元提供实况图像数据，这由第二连接线34指示。由处理单元26向显示器30提供生成的组合，这由第三连接线36指示。当然，也能够利用无线连接实现上述单元和器件的数据连接。

应注意，示出的范例是所谓的CT图像采集设备。当然，本发明还涉及其他类型的X射线图像采集器件，例如以C臂取代圆形扫描架的C臂X射线图像采集设备，如图1所示。

下文更详细地参考图2描述了根据本发明的程序。

首先，在提供步骤112中，提供对象22的感兴趣区域的导航前提供数据114。导航前数据114包括空间几何数据116和对应于空间几何数据116的功能参数表面118，其中，术语“对应”是指空间对应。

此外，在采集步骤120中，采集所述感兴趣区域的实况图像数据122。

在检测步骤124中，检测实况图像中的元件126。

此外，在确定步骤128中，确定导航前数据114与实况图像数据122的空间关系130。

在另一步骤中，提供了子步骤确定步骤132，其中，确定了空间几何数据中所检测的元件的位置134，该确定基于空间关系130。此外，在计算子步骤136中，计算功能参数表面118上位置138的预定相关点。

之后，在生成步骤140中，生成所述感兴趣区域的简化表面表示144的组合，其中，简化表面表示144基于功能参数表面118的可视化。此外，在生成步骤140中，生成标记146，以指示所计算的位置138的预定相关点。

在显示步骤148中，将所述组合显示为导航引导150。

应注意，仅仅以步骤的示范性顺序示出了上文在图2中描述的步骤。当然，步骤的其他顺序也是可能的。例如，在步骤c）之前执行步骤d）。再者，采集步骤a）和b）提供已经彼此配准的图像数据。在这种情况下，如步骤d）中的进一步确定空间关系就不再必要。

根据另一方面，能够利用预定时间比连续重复所述步骤。

如上所述，能够通过计算机断层摄影采集空间几何数据。

根据另一方面，通过超声采集空间几何数据。

根据另一方面，通过磁共振成像或核磁共振成像采集空间几何数据116。也能够通过核成像，例如通过单光子发射计算机断层摄影或正电子发射断层摄影采集空间几何数据。

根据另一方面，空间几何数据116包括关于所述感兴趣区域的三维，即体积信息。

根据另一方面，空间几何数据还包括时间信息。换言之，作为空间几何数据，提供3D+t图像数据或4D图像数据。

根据本发明的一方面，功能参数表面包括下文所示和所述的牛眼视图。

根据另一方面，功能参数表面包括三维网格视图。

根据另一方面，功能参数是指对象，即患者的解剖位置。

根据另一方面，功能参数表面与空间几何数据处于已知的空间关系。

例如，为了配准空间几何数据和功能参数表面，使用相同成像模态采集空间几何数据和功能参数表面。

根据本发明的另一方面，使用不同的成像模态采集空间几何数据和功能参数表面。

应注意，在描述本发明的背景中，提供的步骤112也称为步骤a），采集的步骤120称为步骤b），检测的步骤124称为步骤c），确定的步骤128称为步骤d），确定的步骤132称为步骤e），生成的步骤140称为步骤f），显示的步骤148称为步骤g）。

根据本发明的另一方面，感兴趣对象包括管状结构，例如血管结构。例如，活跃的研究领域是高级的引导方法或介入心血管程序。具体而言，针对复杂程序，例如针对心脏电生理学（EP）中的消融和设备植入，根据本发明，能够将程序前成像信息配准并叠加到介入式X射线图像。

根据本发明的一方面，元件相对于针对消融或起搏器引线部署的目标区的位置被可视化，所述元件例如为导管、引导线或引线。

根据另一方面，将提供的步骤112的功能参数表面118和空间几何数据116每个都配准到采集的步骤120的实况图像数据122，这由第一箭头152和第二箭头154指示。进一步由叠加到第一箭头152和第二箭头154的方框指示配准两种类型数据的步骤，该方框以虚线图示，并以附图标记156指示。

根据本发明的一方面，针对心脏检查，功能参数表面118的功能参数包括，例如如下组中的至少一个或其组合：包括疤痕位置和负荷、机械功能、电激动、灌注/生存性等。功能参数还能够包括从其计算的参数的任何组合。

而根据另一方面，在实况图像数据122中检测元件126，在空间几何数据116中也能够见到该元件。

对于步骤b），根据本发明的一方面，实况图像数据122包括2D图像数据，例如2D荧光透视图像。

根据另一方面，实况图像数据122还包括空间几何数据。

对于步骤c），检测124包括跟踪步骤b）中采集的实况图像序列中的元件。

根据本发明的一方面，所述元件被约束以进入感兴趣区域的子体积内部，例如进入诸如血管树的管状结构内部。这提供了如下优点，即，在采集的实况图像数据中提供这种子体积的情况下，例如通过图像分析，元件能够仅位于诸如血管树的这种体积内部，例如，这导致元件检测的改进。

对于步骤d），确定128可以包括将实况图像数据中的元件投影映射158到空间几何数据中，这由虚线所示的映射方框和从步骤b）到步骤a），即从采集框120到提供框112的箭头160指示。

根据另一方面，步骤d）包括配准空间几何数据116和实况图像数据122。

根据另一方面，步骤d）包括基于在实况图像数据中确定并在空间几何数据（未示出）中确定的至少三个标记点的2D-3D配准。

根据另一方面，步骤d）包括基于图像强度的配准。

根据另一方面，确定空间关系130的步骤d）包括定位元件。

例如，空间关系130基于配准该元件。

根据另一方面，空间关系130基于配准标志物。

例如，也能够通过使用相同成像模态采集空间几何数据116和实况图像数据122，来获得该空间关系。

根据另一方面，步骤d）包括校正失准，例如包括呼吸或心脏运动补偿。

根据另一方面，在空间几何数据116还包括时间信息的情况下，为了确定空间关系，确定了时空关系，但未进一步示出。

对于步骤e），根据另一方面，能够由用户预先设置预定的关系。

根据另一方面，预定的关系包括至少一个参数。

根据本发明的示范性实施例，位置的预定相关点是最近点。

根据图5中所示的另一示范性实施例，在步骤c）中检测元件包括在实况图像数据中确定162元件的2D位置164，且为了在步骤e）中确定位置，通过直接投影线168将检测的2D位置映射166到空间几何数据116。

根据另一方面，为了确定位置，由采集器件提供空间参数。例如，通过电磁定位或利用具有不同观察平面的一幅或两幅2D图像提供空间参数。

根据另一方面，步骤e）包括校正失准，例如包括呼吸或心脏运动补偿。

根据图6中示出的另一示范性实施例，步骤e）包括将通过空间几何数据的被跟踪位置反向投影170到元件的估计空间位置172。

根据示范性方面，能够通过类循环方式执行此操作，这由进入和离开反向投影框170的两个箭头174a和174b指示。

根据本发明的示范性实施例，在反向投影不与根据空间几何数据116的解剖结构相交的情况下，使用解剖结构中的最近点或统计学最可能点（未示出）。

根据另一示范性实施例，所述简化表面表示是展开的绘图图像（下文进一步描述展开的绘图图像的范例）。

根据另一方面，功能参数的可视化也称为功能图像数据。

根据另一方面，为了生成组合，将空间几何数据116的3D图像表示和所确定的3D位置正向映射到平面表示中（见下文）。

根据另一方面，该表示包括具有彩色编码信息的2D绘图，彩色编码信息作为除两个几何维度外的另一维度。

根据本发明的另一示范性实施例，提供从空间几何数据中检测的元件到功能参数表面上计算的位置的相关点的投影轴。此外，所述简化表面表示是3D图像，且所述3D图像与所述投影轴对准。

根据另一方面，步骤f）包括基于步骤e）中确定的位置计算展开的表示中的标记位置。

根据另一方面，表面表示也称为参数表面。

根据另一方面，展开的2D绘图对功能参数表面118（例如功能网格）的信息编码。

根据另一方面，步骤f）包括生成分割的网格。

根据本发明的另一示范性实施例，如上所述，展开的绘制是牛眼视图（进一步参见下文获悉这种牛眼视图的范例）。

根据另一方面，简化表面表示包括2D表面绘图，例如心血管介入情况下的左心房。

根据本发明的另一示范性实施例，步骤f）包括将导航解剖结构与简化表面表示144组合。例如，如图7中所示，步骤f）包括组合步骤b）中提供的实况图像数据122作为导航解剖结构。在图7中，这由从采集框120到生成框140的箭头176指示。例如，导航解剖结构包括形式为荧光透视2D图像的实况图像数据。

根据另一示范性实施例，所述导航解剖结构包括血管结构的投影178。

根据图8所示的一方面，通过对步骤e）中提供的空间几何数据116分割或建模180来推导投影178，这由从提供的步骤112的框到分割或建模的步骤180的框的箭头181指示。之后将这样分别创建或计算的投影178输入到生成框140，这由进入步骤f）的框的箭头182指示。

根据本发明的示范性实施例，导航引导150是包括功能参数表面信息和元件相对于感兴趣区域的3D定位信息的2D表示。对于2D表示的范例，参见下文。

根据本发明的一方面，导航引导还在导航前数据包括3D+t图像数据的情况下提供时间信息。

在下文中，参考图9描述了本发明的示范性实施例。在图像的左部，提供了对象的感兴趣区域的导航前数据214。导航前数据包括空间几何数据216，或换言之，导航前数据214包括感兴趣区域的三维图像数据。例如，图9中所示的几何数据216例如在心血管介入中提供了三维解剖信息。导航前数据214还包括对应于空间几何数据216的功能参数表面218。作为图9中所示的示范性实施例，功能参数表面218包括功能网格。能够看出，功能网格遵循等值线，即解剖结构的三维形式，并提供关于功能参数的额外信息，如上所述。例如，通过彩色编码提供这些功能参数。例如，目标区域被示为绿色，而其他表面被示为红色。当然，这也能够由不同模式实现。

在图9的右部，提供了感兴趣区域的透视的或稍微扭曲的实况图像数据222，例如形式为荧光透视X射线图像。在荧光透视图像222中，元件226是可视的，从而能够被检测到。例如，元件226是具有引导线或引线尖端227的引导线，所述尖端例如由红点表示。如编码线225指示的，图9中已经检测到元件226。

此外，还已经确定了导航前数据214和实况图像数据222的空间关系。之后取尖端227作为元件226的位置224，从而能够在空间几何数据216中确定检测的元件的位置224。由于两种类型的数据的空间关系是已知的，所以由X射线几何结构中的线投影实现所述确定，这由从尖端位置244开始沿空间几何数据216的方向的直接箭头232指示。如点233指示的，通过投影映射到表示空间几何数据216的约束解剖结构的网格中，到达3D引导线的位置。因此，在空间几何数据中确定了检测的元件的位置。

此外，在计算的步骤中，计算了功能参数表面上位置的预定相关点。根据所示的范例，位置的预定相关点能够是功能网格上相对于点233指示的检测的引线位置的最近点238。所述计算由箭头239指示。

为了能够为用户提供容易感知的信息，生成感兴趣区域的简化表面表示244。根据所示的范例，简化表面表示是所谓的牛眼表示，也称为牛眼图。这样的牛眼表示显示了二维中，即平面展开的绘图中感兴趣区域的体积信息。包围空间几何数据216中体积的个体体积部分被分成许多段245，如图9中央的牛眼图指示的。来自空间几何数据216的表面部分编有数字。还能够通过前向映射向展开的绘图投影中传送计算的位置。如在简化表面表示244中能够看出的，由数字指示的段也被编码图案或颜色覆盖。例如，由特定预定图案244a指示目标区域，而利用另一预定编码图案244b对其余部分编码。利用标记246指示在前面的确定的步骤中计算的最近点。由箭头240指示正向映射。因此，生成组合242，组合242之后能够被显示为导航引导。

根据本发明的另一方面，替代展开的绘图，例如，牛眼视图，也能够生成如图10中所示用于简化表面表示的三维左心室图。根据相对于牛眼视图中使用的附图标记，图10示出了简化表面表示344与标记36的组合342，标记36指示计算的位置的预定相关点。此外，还能够利用编码图案344a指示目标区域。

在另一个范例中，如图11中所示，以铺开方式将左心房示为具有标记446和目标区域的简化表面表示444，标记446指示所计算的位置的预定相关点，目标区域以编码图案444a指示。

根据另一个范例，图12中示出了左心房的简化透视图。因此，左心房表示具有标记546和目标区域544a的简化表面表示544。

也能够在展开的绘图中显示图12的左心房，如图13所示。展开的绘图表示具有标记646和目标区域644a的简化表面表示644。

根据图14中所示的另一范例，作为简化表面表示744，以展开方式示出了左右心房。而且在这里，示出了标记746以及目标区域744a。图14示出了具有更多解剖结构信息的左心房744d和右心房744e的展开绘图，所述解剖结构信息例如是上腔静脉744f、内腔静脉744g、隔膜744h、卵圆窝744i、冠状窦744j和肺静脉744k。

图15以例如左心室的透视线框的形式示出了简化表面表示844的另一个范例。能够看出，指示了标记846以及目标区域844a。此外，由解剖结构信息，例如由血管结构的表示844b增加了由附图标记844c指示的线框。

图15还示出了本发明的另一方面：根据本发明的另一示范性实施例，提供从空间几何数据中检测的元件到功能参数表面上计算的位置的相关点的投影轴。例如，将这个投影轴用于确定最近点。此外，图15中的简化表面表示是3D图像。能够看出，将这个3D图像与投影轴对准。换言之，对3D图像自动取向，从而使得可视化轴与例如通往目标表面的导管/引导线/引线的投影的方向对准。利用这样的取向，导管/引导线/引线始终是可视的，并与表面的投影叠加而没有任何视差。因此，检查导管/引导线/引线已经到达相对于表面的其目标位置变得非常容易。

图16示出了具有标记946、指示目标区域944a的图案以及血管表示944c表示的解剖结构信息。此外，将简化表面表示944和标记946的组合叠加到实况图像，例如叠加到用作根据上述实施例的实况图像数据122的荧光透视图像922。

根据另一个范例，也能够通过展开方式显示图15的简化表面表示844，如图17所示。将简化表面表示1044与指示计算的位置的预定相关点的标记1046组合。此外，还能够利用编码图案1044a指示目标区域。根据图15，还示出了解剖结构，例如示出了血管树1044c。

根据图18中所示的另一方面，例如，根据图10，将荧光透视图像1122与左心室的透视图组合。因此，将左心室形式的简化表面表示1144与标记1146组合。此外，还能够利用编码图案1144a指示目标区域。此外，如附图标记1144c指示的，还指示了血管树。

根据图19所示的另一示范性实施例，将展开的绘图1244与标记1246以及指示目标区域1244a的编码图案组合。此外，将血管树表示1244c叠加到该组合上。

根据图20中所示的另一范例，牛眼视图1344表示简化表面表示，将其与标记1346以及目标区域1344a组合。此外，以血管树投影或建模1344c的形式叠加解剖结构信息。

根据本发明的一方面，例如，对于介入式心血管程序的高级引导方法，提供了的导管/引导线/引线相对于针对消融或起搏器引线部署的目标区域的位置的可视化。已经表明，在2D X射线投影上叠加并配准3D术前表面需要对X射线成像平面频繁重新取向，以允许完整理解探查的实际所在，这大多是因为隐藏的部分和/或视差。因此本发明向外科医生提供了例如3D空间中导管位置的更准确信息。作为优点，使得导管/引导线/引线向探查目标的导航负担最小化。

根据一个方面，本发明实现于介入式引导软件中，所述软件能够帮助更容易地识别和到达探查目标。需要更少的XR系统的重新取向以获得关于导管/引导线/引线相对于目标区域的3D位置的足够信息。

根据一个方面，表示3D区域的2D投影的图像被生成并与例如导管尖端的计算位置一起实时显示。

根据一个方面，或者使用其他已知的投影技术，例如通常用于获得平面球形图的那些技术。因此，在这样的2D展开的绘图图像中进行导航。

作为一个优点，这种方式简化了在复杂3D解剖结构中的导航，并有助于非常有效率地到达治疗目标。

在使用3D图像的示范性实施例中，该方法可以包括以下步骤：提供配准的感兴趣区域的3D图像；实时提供与导航解剖结构配准的实时X射线荧光透视2D图像（这幅图像可以显示有创仪器）；实时确定/跟踪仪器的位置；可以有多种方式来这样做，例如通过分析荧光透视图像；通过基于前面步骤中确定的位置，计算展开的表示中仪器的标记位置；并且通过显示了示出包括计算位置处的标记的展开表示的图像。

例如，提供介入式工具（例如导管尖端）的2D术中X射线投影。此外，提供3D解剖结构的术前或术中采集，其中介入式工具被约束移动至，例如冠状静脉。根据另一方面，能够用另一种方法取代这种方法，以在3D中使导管定位，其他方法例如为电磁定位或利用不同角度的两个X射线投影。再者，提供了介入目标的，例如左心室的表面表示，在其上能够显示额外信息，例如疤痕位置和负荷、机械功能、电激动等。也能够在展开的表示，例如牛眼视图中显示这个表面。

根据一个方面，提供了导管/引导线/引线在其上运动的3D解剖结构与在其上定义了目标区域的表面的配准。将导航解剖信息与参数表面一起配准。如果使用相同的成像模态采集那两个元件（例如将MRI用于LV心内膜和冠状静脉两者），则配准是内含的。否则（例如将CTA用于冠状静脉，将回波描记术用于LV功能），则需要应用特定的配准方法（例如，在公共标志物上估计的刚性变换）。或者，能够如上所述通过独立于2D XR投影配准导航解剖结构和参数表面两者来获得它们的配准。

根据另一方面，提供了利用在介入期间使用的实况成像进行的上述解剖结构项的配准（例如2D XR投影或“荧光透视”）。单独地或作为整体，向2D XR投影配准导航解剖信息和在其上定义了目标区域的表面。例如，能够使用基于点的2D-3D透视配准方法。在采集XR冠状静脉血管造影片之后，在2D投影中，在特定解剖结构位置，例如在静脉分叉、CS、血管中的突然弯曲等处，确定至少3个标记点。在例如来自心脏MR的分割的3D冠状静脉树中确定相同的解剖结构点位置。使用例如采用优化的6自由度（6DOF，平移和旋转）配准方法执行2D-3D对准。在这里，需要使2D X射线投影中的点和投影的3D CMR中的点之间的平方距离最小化（投影点距离的最小平方）：

，T为待优化的6DOF配准变换，

为X射线血管造影片中的选定点集，

为3D CMR静脉树中投影和变换的选定点集，其中X表示X射线投影矩阵。在配准过程期间，需要考虑XR系统的透视几何性质，透视几何性质能够从具体的校准步骤推导出。

根据另一个方面，提供了对介入期间使用的实况图像中导管/引导线/引线的检测或跟踪。这可以包括在2D XR投影之内实时地检测或跟踪导管尖端（或引导线或引线尖端）。为此目的，能够使用适当的模板相关滤波器。在CRT的具体情况下，能够在冠状静脉系统之内跟踪引导线/起搏器引线。

根据另一个方面，提供了导管/引导线/引线的3D定位。这可以包括通过导航解剖结构对被跟踪位置进行反向投影，在所述导航解剖结构处，约束导管尖端以进行导航。使用XR几何结构中的被跟踪点的反向投影，能够识别3D导航解剖结构之内的对应3D位置（例如，沿着来自术前成像的冠状静脉中心线）。对于CRT，能够通过这种方式确定冠状静脉系统之内的引导线/引线的3D中的具体位置。如果反向投影不与导航解剖结构相交，例如，由于2D-3D失准或运动，那么能够使用约束解剖结构中的最近（或统计学上最可能的）点。能够利用基于模板的呼吸运动跟踪、ECG选通或其他运动补偿方式，考虑由于呼吸和心脏运动导致的变形。

根据另一方面，使用另一种方法对导管尖端进行3D定位，所述方法例如为电磁定位（EM定位）或利用不同角度的2个XR投影。在这种情况下，不需要约束导航解剖结构，而能够在更大的解剖区域中，例如在心腔（针对AF消融的左心房或针对VT消融的左心室）中将本发明应用于导航。

根据另一个方面，提供了导管/引导线/引线在表面上的投影，在所述表面上定义了目标区域。这可以包括计算3D参数表面上所确定的3D位置到目标位置之间的最近点。在CRT这种具体情况下，通过下式确定左心室（LV）表面（假设由离散网格表示）上在冠状静脉系统之内距当前3D位置的最近点：，其中

是静脉系统之内的3D点，

是顶点i处的LV网格的3D坐标。

根据另一个方面，提供了在简化视图（展开的2D视图或自动取向的3D）上对导管/引导线/引线和目标区域的显示。优选地，还在相同视图上显示导航解剖结构，例如显示冠状静脉。

一旦导管尖端的3D位置

及其在参数表面上的最近目标点都可用，我们提出了新的方式以通过最容易的方式自动显示导航信息。第一个提案是自动对3D视图取向，从而使得

与可视化轴对准。第二个提案是在展开的绘图上显示

，从而能够直接看到其相对于绘图中显示的信息的位置。此外，如果可用的话，导航解剖信息也能够叠加在展开的绘图顶部，以提供关于针对导管尖端的可能路径的信息。

对于CRT这种具体情况，如上所述，在牛眼图中显示冠状静脉系统之内相对于被跟踪引导线/引线位置的LV上的最近点。根据美国心脏病协会，能够将LV分离成17段，其中6个基底段、6个赤道段和5个顶点段。功能超声或MR允许在这种牛眼图中对重要功能信息进行可视化。这样，能够相对于牛眼中的目标斑实时对引导线/引线的当前位置进行可视化。对于CRT，牛眼应当实际包含诸如机械激动、疤痕负荷和电激动的信息。

根据另一个方面，能够将本发明用于CRT或需要相对于解剖结构的导管/引线/引导线位置和具体参数的任何其他介入程序，所述具体参数即功能、疤痕负荷、电活动等（例如室性心动过速VT消融、干细胞注射等）。如果应用于VT消融，牛眼能够包含诸如疤痕负荷和电激动的信息。如果应用于房颤消融，能够使用左心房的2D表面绘图替代LV牛眼，以指示肺静脉的心门。

在本发明的另一示范性实施例（未示出）中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，即其特征在于，适于在适当系统上执行根据前述实施例之一的方法的方法步骤。

因此可以将计算机程序单元存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明实施例的部分。这种计算单元可以适于执行或诱发执行上述方法的步骤。此外，其可以适于操作上述装置的部件。计算单元能够适于自动工作和/或执行用户的命令。可以将计算机程序加载到数据处理器的工作存储器中。因此可以装备数据处理器以执行本发明的方法。

本发明的这一示范性实施例覆盖了从一开始就使用本发明的计算机程序以及借助更新将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。

此外，计算机程序单元能够提供所有必要步骤以完成如上所述的方法的示范性实施例的程序。

根据本发明的另一示范性实施例（未示出），提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，计算机可读介质上存储了计算机程序单元，即前面部分描述的计算机程序单元。

计算机程序可以存储和/或分布在适当的介质上，所述介质例如是与其他硬件一起供应或作为其他硬件一部分供应的光学存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由互联网或者其他有线或无线的远程通信系统。

然而，计算机程序也可以被提供在诸如万维网的网络上，并能够从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种使得计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为以执行根据前文描述的本发明实施例之一所述的方法。

必须注意，本发明的实施例是参考不同主题描述的。具体而言，一些实施例是参考方法类型的权利要求描述的，而其他实施例是参考设备类型的权利要求描述的。然而，本领域的技术人员将从以上和下面的描述中总结出，除非另行指出，除了属于一种主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为随本申请被公开。然而，能够组合所有特征，以提供超过特征的简单加和的协同效应。

在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，量词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求中记载的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举特定措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

用于提供支持对血管介入程序中的介入设备的准确引导的图像表示的医疗成像系统和方法

技术领域

本发明涉及一种医疗成像系统和方法，其用于提供支持对血管介入程序中的介入设备的准确引导的图像表示，其尤其适于荧光透视引导的介入，例如适于房颤消融程序。

背景技术

电生理学是介入式心脏病学的特定领域，其中医生使用心内导管，以在X射线荧光透视引导下定位并治疗心脏节律的电功能障碍。具有挑战性的电生理学程序是用于处置房颤的射频消融。电生理学家需要特殊训练以完全获知解剖结构以及通往所有感兴趣位点的进入通路，并需要一些实践来选择正确的设备并操纵它们到达期望目标。能够利用3D成像设备，例如通过CT或MRI，或者通过恰在开始介入时局部地例如针对房颤的左心房和肺静脉心门中或向针对心脏再同步化治疗的冠状静脉和窦中注射造影剂，来记录患者的解剖结构。医师基本上必须在头脑中执行配准以在实况荧光透视图像中导航，在实况荧光透视图像中结构信息不再可视。对于房颤程序，当测量电势时获知导管的精确位置是找到导致纤颤的来源，例如找到异位病灶或折返循环的关键。更重要的是消融位点的解剖结构绘制，以便执行期望的消融模式，例如执行肺静脉隔离或左心房中的屋顶线消融。

如果希望补偿感兴趣解剖结构的运动，例如心室或冠状窦的运动，如果所述器官几乎不可视，则在介入式X射线中，跟踪诸如介入式工具或可视解剖结构标志物的第三方对象是必须的。

然而，被跟踪的介入设备的运动和针对电生理学介入感兴趣的解剖结构的一部分之间的关系可能是复杂的。在胸部区域，例如，介入设备的运动主要由两个因素诱发的，即由心跳和呼吸运动诱发的。

由于在胸部区域中，这两个不同的运动源以不同方式影响其周围，所以可以认为必须要分离这两种运动源。

用于分离以不同频带生成运动的不同运动源的已知措施基于被跟踪对象的总体运动的滤波，以恢复源自该源之一的运动。然而，滤波可能导致滞后，这改变了运动补偿的质量。此外，当荧光透视的图像速率下降时，滤波的结果可能迅速劣化。

另一种已知的措施包括使用运动源的一个（或若干）的时间模型。之后将（一个或多个）时间模型拟合到记录的运动。对于应对大的运动变化性，例如应对心脏的心律不齐或呼吸运动，这可能不是非常灵活的。

发明内容

因此，需要一种鲁棒的医疗成像系统和方法，以实施支持对插入血管中的介入设备的准确引导的感兴趣解剖结构的图像表示，所述血管受到由至少两个不同运动源造成的诱发运动的影响。鲁棒性应当解决节律和帧速的变化。

可以利用独立权利要求的主题满足这样的需求。在从属权利要求中定义了本发明的其他实施例。

根据本发明的一方面，提出了一种医疗成像系统，其用于提供支持在血管介入程序中的介入设备的准确引导的感兴趣解剖结构的图像表示。所述医疗成像系统适于优选但并非唯一地按照指示的顺序执行以下步骤：

（i）在患者没有第一运动的时帧期间利用插入感兴趣血管区域中的所述介入设备采集所述感兴趣血管区域的第一图像序列；

（ii）通过分析采集的所述第一图像序列中所述介入设备的运动，检测在第二运动周期期间的所述介入设备的周期运动的第一运动序列；

（iii）创建由所述第二运动单独诱发的所述介入设备的运动模型；

（iv）确定定义了所述介入设备的所述第一运动序列和所述第二运动之间关系的算子；

（iv）利用插入所述患者的所述感兴趣血管区域中的所述介入设备采集所述感兴趣血管区域的实况图像；

（v）使用所述算子减去所述第二运动诱发的所述介入设备的运动并确定由所述患者的所述第一运动诱发的所述介入设备的运动；并且

（vi）基于所述第一运动配准感兴趣对象的表示。

根据本发明，呈现为例如心脏运动和呼吸运动的不同运动源的状态通过评估实现为一个或若干第三方对象的介入设备的实际形状，并基于相关运动推断通常为心腔的另一感兴趣对象的姿态得以恢复。

本发明的核心在于，假设不同的运动源以不同方式使介入设备的形状变形，从而能够清楚地恢复这些源对运动的各自影响。借助于一个或若干运动模型，之后能够推断出不同因素诱发并传播到诸如感兴趣解剖结构的其他对象的运动。与现有技术相比，这种方式的关键优点是没有结果对帧速的依赖性，且能够产生对感兴趣解剖结构位置的估计而没有时滞。

可以由能够提供一系列相继2D图像的X射线成像装置来进行感兴趣解剖结构区域的图像的第一集合的采集。介入设备可以包括一个或若干区别特征或标志物，所述一个或若干区别特征或标志物可在X射线图像中识别，借以定义介入设备的模型并检测由第二运动源诱发的介入设备的运动的第一运动序列，装置第二运动源可以是循环的但未必是周期性的，例如，是心脏运动。可以通过回归或其他适当方法进行介入设备的模型的定义。

为了定义影响介入设备形状的第二运动源和介入设备自身状态之间的关系，定义运动模型是必须的。可以将这样的运动模型设置为矩阵或矢量，所述矢量可以乘以诸如第一运动标量（例如为反复运动的弧度值）的第一运动源矢量，以依赖于第一运动源的状态获取描述介入设备位置的位置矢量。通常，运动模型采取介入设备的形状作为输入，并通过分析性地或试验性地确定的关系输出相位或位移。该输入应当优选不是导数，例如不是速度，因为在最基本模式中，运动模型应当是基于单个帧可用的。此外，在低帧速序列中，几乎不能估计速度。

可以通过依赖于运动模型的性质及其维数，通过方便的转置函数，转置介入设备的运动模型，来进行作为反转运动模型的算子的确定。

利用插入感兴趣解剖结构区域中的介入设备采集感兴趣解剖结构区域的实况荧光透视图像是必要的，以使得介入设备是可视的，该介入设备待被引导到特定地点，例如左心房。要指出的是，可以采集实况图像而没有关于患者运动的限制。

在接下来的步骤中，通过根据第一学习步骤分析介入设备的运动，执行仅基于第一运动源，例如基于呼吸运动的介入设备运动模型，在所述第一学习步骤中，形状变形仅由第二运动源诱发。当在第二运动源和第一运动源两者的影响下，监测介入设备的形状时，可以在将算子利用为上述反转运动模型的情况下减去由第二运动源诱发的介入设备的形状变形。由此，可以获得作为第一运动源和介入设备的运动之间的关系的运动模型。

这种关系有助于基于尤其是呼吸运动，配准先前采集的感兴趣解剖结构图像和实况荧光透视图像。这可以是有帮助的，因为，例如左心房的运动基本不依赖于第二运动源，尤其是心脏运动，但在呼吸的影响下被刚性地移动。

在形式化方式中，有沿时间跟踪的n_S个源和n_O个对象。每个源和对象都由其状态清楚地描述，其状态分别表示为S_i和T_i且可以是或不是多维的。在下文中，假设对象的状态T_i仅依赖于运动源的状态S_i，亦即，

T_{i} = \hat{T} (S_{1}, . . ., S_{n_{S}}),

其中表示运动模型。进一步假设，利用对所有对象的状态的了解，这种动作是可逆的，即，针对每个源，都有算子，如

H_{i} (T_{i}, . . ., T_{n_{O}}) .

再次假设感兴趣对象的状态A仅依赖于S_i，则感兴趣对象的状态A由下式恢复

A = \hat{A} (S_{1}, . . ., S_{n_{S}}) = \hat{A} (H_{1} (T_{1}, . . ., T_{n_{O}}), . . . H_{n_{S}} (T_{1}, . . ., T_{n_{O}})),

假设运动模型

。如果感兴趣解剖结构的可观察状态或多或少是不足够的并需要通过观察其他介入设备或其他第三方对象被增强，则可以在介入设备中计算感兴趣解剖结构自身。

模型的学习必然特异于应用。模型可以是通用的或需要患者特异性学习。

所提出的医疗成像系统可以应用于X射线导管插入术实验室系统中，如手术室环境中潜在使用的。此外，其也可以在引导支持可以是有意义的其他状况中被采用。能够使用本发明的其他应用是微创手术，其中定位介入式仪器，例如定位活检针是非常感兴趣的。

根据本发明的另一方面，提出了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征是，当在适当的计算设备或可编程系统上执行时，适于执行上文相对于所提出的医疗成像设备定义的方法步骤。实际上，在其上执行这样的计算机程序的计算设备或可编程系统（其进一步包括例如适当的接口、处理器和存储器，以将相应的解剖结构表示数据和X射线图像数据采集为后续数据处理的输入，从而提供解剖结构-血管造影片-配准、血管造影片-荧光透视-配准以及最终的解剖结构-荧光透视-配准）可以用作上文定义的医疗成像设备。

根据本发明的另一方面，提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质上存储了如前面部分中描述的计算机程序。然而，计算机程序也可以被提供在网络上，并可以从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。因此，计算机可读介质可以是使计算机程序可用于下载的介质。

必须注意，本文参考不同主题描述了本发明实施例的特征和优点。具体而言，一些实施例是相对于方法类型的特征描述的，而其他实施例是相对于设备类型的特征描述的。然而，本领域的技术人员将从以上和下面的描述中总结出，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为随本申请被公开。具体而言，然而，能够组合所有特征，以提供超过特征的简单加和的协同效应。

附图说明

本发明的上述特征和实施例以及进一步特征和优点也能够从后文将描述的实施例的范例推导出，并参考实施例的范例被解释，但本发明不限于这些范例。在下文中将参考附图更详细地描述本发明。

图1示出了完整心动周期期间介入设备的形状变形的概观。

图2示出了在给定相位感兴趣解剖结构相对于介入设备的位置。

图3示出了在另一相位感兴趣解剖结构相对于介入设备的估计位置。

图4示出了根据本发明的医疗成像系统的概观。

图5示出了根据本发明的方法的图解概观。

附图仅仅是示意性的，且不成比例。

附图标记列表

2 介入设备

4 左心房（LA）

6 电极

8 形状

10 医疗成像系统

12X 射线辐射源

14 患者台

16 探测器件

18 数据处理单元

20 独立的输出单元

22 接口单元

24 采集第一图像序列

26 检测第一运动序列

28 创建运动模型

30 确定算子

32 采集实况图像

34 减去介入设备的运动

36 对准感兴趣对象的表示

38 叠加

40 显示

具体实施方式

图1示出了完整心动周期期间介入设备的形状变形的概观。介入设备2被示为具有心动周期的三个不同相位φ1、φ2 和 φ3，其中，这些相位中的两个可以由舒张期结束（EoD）和收缩期结束（EoS）的定时触发而获取的。介入设备2可以被实现为通常用于冠状窦阻塞的冠状窦导管（CSC），以用于配给心麻痹液，且还用于在心肺旁路手术期间监测冠状窦的压力。对于电生理学应用，冠状窦导管包括在其尖端处的电极6，电极6可以用作介入设备的形状可能被减小的形状变形的清晰可视标志物。

当患者未进行呼吸运动时，在至少一个心动周期期间记录图1中的三个不同的形状变形。能够通过在介入设备2基本进行反复运动时分析其运动，自动检测心动周期的实例。可以由变量S∈[0,2π]表示心动周期期间的心脏状态，因为运动是周期性的。此外，这种状态可以与时间成正比。

确定形状变形和心动周期之间的关系或心动周期时的位移是所提出的系统和方法的关键，因为呼吸运动被认为会严格影响介入设备2。心动周期和呼吸运动诱发的形状变形被叠加，并可以仅通过单独地确定介入设备的心动周期诱发运动被分开。例如，可以通过在使用介入设备2的各种形状特征检测到的心动周期上应用回归技术，确定根据介入设备2的形状给出状态S的算子H，介入设备2的各种形状特征例如为取向、曲率或电极的相对位置。

如果能够例如使用先前的解剖结构形状和介入设备的三维模型从电极二维投影获得其三维位置，就可以获知作为整个心动周期上的介入设备2的状态的电极6的三维位置。否则，该状态可以被限制于电极6的二维位置，且该模型可能仅在旋转根据本发明的医疗成像系统的C臂之前有效。

可以将这个过程认为是“学习阶段”，期间，执行定义了介入设备的形状变形和心动周期之间关系的运动模型。由此，已知心动周期之内的位置，可以精确确定介入设备的形状变形。

在图2中，示出了感兴趣解剖结构的示意性概观。在这里，感兴趣解剖结构为左心房（LA）4。运动的两个主要来源对应于心跳（心动周期）和呼吸（呼吸运动）。假设呼吸运动刚性地移动左心房4和介入设备2，而心跳不会影响左心房4，在为消融程序期间的主要感兴趣区域的左心房4的顶部附近这是一个合理的假设。

由已经采集了图像的时间给出左心房4和介入设备2的布置。对于待采集的图像，可能已经向患者施加了造影剂，借以使得左心房4在X射线图像采集过程中是可视的。造影剂示出了左心房4的解剖结构，因此模型或先前获取的图像能够人工或自动地置于屏幕上以提供给操作者。为了对模型进行初始化，在与介入式设备2相同的帧中，仅需要单个心脏运动相位来做出适当的链接。针对这项任务的有用相位是容易自动检测的相位，该相位在介入设备的过程上示出极限位置，该相位例如大致对应于EoD和EoS。

示范性地，介入设备2具有图2中的位置φ1。由于介入设备2相对于左心房4的位置已知，并确定了介入设备2的运动模型，所以针对任何发生的心脏相位，左心房4的位置都是可确定的。因此，在新的图像上，分析介入设备2的形状，以产生心脏相位。

使用上面学习的运动模型，能够确定心脏诱发的运动。之后将剩余的刚性运动完全归因于呼吸运动，从而给出呼吸状态，接着给出左心房4的位置。

在最简单形式中，假设呼吸运动是均匀施加到介入设备2和左心房4的垂直平移。因此，一旦排除掉心跳，就能够将介入设备2的剩余平移直接应用于左心房4的模型。

因此，在已经采集左心房4的图像并确定介入设备2的运动模型之后，左心房4的位置在不用造影剂的情况下针对所有心动周期相位且在呼吸运动期间是可确定的。能够在将先前采集的左心房4的图像或左心房4的模型与实况荧光透视图像配准和叠加以获得介入设备的实际形状中，使左心房4的相对位置对执行介入过程的人是可视的，如图3中所示。

由此，如图1所示的在使用从学习相位确定的运动模型的情况下检测到的介入设备2的形状使得能够确定呼吸运动和左心房4的相对位置之间的关系。

可以进一步通过估计心脏相位期间介入设备2的形状8来执行运动校正。例如，如果介入设备2的实际形状等于图1所示的根据心动周期相位φ3的形状，那么可以借助运动模型估计相位φ1处的介入设备2的对应形状。这由从φ3处的介入设备2的形状指向可以被命名为φ1’的φ1处的估计形状的箭头指示。之后可以使用这种估计确定左心房4的位置，如图2所示。

图4示出了根据本发明的医疗成像系统的图解概观。医疗成像系统10包括具有X射线辐射源12的X射线图像采集设备，X射线辐射源12被提供以生成X射线辐射。提供患者台14以接收待检查的对象。此外，X射线图像探测器件16相对于X射线辐射源12被定位。在辐射程序期间，检查对象位于X射线辐射源12和探测模块16之间。探测模块16向数据处理单元18发送数据，数据处理单元18连接到X射线图像探测模块16和X射线辐射源12两者。数据处理单元18可以示范性地位于患者台14下方以节省检查室之内的空间。显然，其也可以位于不同位置，例如在不同房间或不同实验室中。此外，输出单元20示范性装备有显示器，因此可以被布置在患者台14附近，以向操作医疗观察系统的人显示信息，该操作医疗观察系统的人可以是临床医师，例如心脏病专家或心脏外科医生。优选地，显示器被可移动地安装，以依赖于检查状况进行个体调节。而且，接口单元22被布置为由用户输入信息。

不必使用独立的输出单元20，其也可以包括数据处理单元18中的输出单元20，在那里，重叠和组合过程被执行并被提供在适当的输出端口以用于另外的目的。

基本上，图像探测模块16通过使受检者暴露于X射线辐射来生成图像，其中，在数据处理单元18中进一步处理所述图像。应注意，所示的范例是所谓的C型X射线图像采集设备。X射线图像采集设备包括C型臂，在那里探测模块16布置于C臂的一端，而X射线辐射源12位于C臂的相对端。C臂可移动地安装并能够绕着位于患者台14上的感兴趣对象旋转。换言之，能够利用不同观察方向采集图像。

数据处理单元18可以适于执行根据本发明的方法，从而能够被认为是或包括数据处理单元，以提供支持对在血管介入程序中的介入设备的准确引导的图像表示。由此，提供了数据处理器，以及优选提供了用于存储介入设备的运动模型和感兴趣对象的模型的存储器件，以及相关软件，相关软件令一个程序单元根据上述方法的示范性实施例提供支持对在血管介入程序中的介入设备的准确引导的图像表示。软件能够借助计算机可读介质或通过网络传送到数据处理单元18中，并可以实现为完整的新操作系统或更新。

如在图5中显而易见的，根据本发明的方法包括以下过程步骤：

（i）在患者没有第一运动的时帧期间利用插入感兴趣血管区域中的介入设备2采集24所述感兴趣血管区域的第一图像序列；

（ii）通过分析采集的所述第一图像序列中介入设备2的运动，检测26在第二运动周期期间的介入设备2的周期运动的第一运动序列；

（iii）创建28由所述第二运动单独诱发的所述介入设备的运动模型；

（iv）确定30定义了介入设备2的所述第一运动序列和所述第二运动之间的关系的算子；

（iv）利用插入所述感兴趣血管区域中的介入设备2采集32所述感兴趣血管区域的实况图像；

（v）使用所述算子减去34由所述第二运动诱发的所述介入设备的运动并确定由所述第一运动诱发的介入设备2的运动；并且

（vi）基于所述第一运动配准36感兴趣对象的表示。

要指出的是，可以采集实况图像而没有关于患者运动的限制。

感兴趣对象的配准表示可以进一步被叠加38到采集的实况图像并被显示40。

最后，应注意，本文中“包括”一词不排除其他元件或步骤，量词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求中记载的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中记载特定措施并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何附图标记不得被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种用于对感兴趣对象的信息进行可视化的方法（110），所述方法包括如下步骤：

a）提供（112）对象（22）的感兴趣区域的导航前数据（114）；其中，所述导航前数据包括空间几何数据（116）和对应于所述空间几何数据的功能参数表面（118）；

b）采集（120）所述感兴趣区域的实况图像数据（122）；

c）检测（124）所述实况图像数据中的元件（126）；

d）确定（128）所述导航前数据与所述实况图像数据的空间关系（130）；

e）确定（132）所述空间几何数据中所检测的元件的位置（134），该确定基于所述空间关系，并计算（136）所述功能参数表面上位置（138）的预定相关点；

f）生成（140）所述感兴趣区域的简化表面表示（144）与标记（146）的组合（142），所述简化表面表示基于所述功能参数表面的可视化，所述标记指示所计算的位置的预定相关点；并且

g）将所述组合显示（148）为导航引导（150）。

2.根据权利要求1之一所述的方法，其中，所述简化表面表示是展开的绘图图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述展开的绘图为牛眼视图。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述位置的预定相关点是最近点。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述元件的所述检测包括确定（162）所述元件在所述实况图像数据中的2D位置（164），并且为了在步骤e）中确定所述位置，通过直接投影线（168）将所检测的2D位置映射（166）到所述空间几何数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤e）包括通过所述空间几何数据对被跟踪的位置进行反向投影（170）以估计（172）所述元件的空间位置。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述反向投影不与根据所述空间几何数据的解剖结构相交时，使用所述解剖结构中的最近点或统计学最可能点。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述空间几何数据中的所检测的元件到所述功能参数表面上所计算的位置（138）的相关点的投影轴被提供；其中，所述简化表面表示是3D图像；并且其中，所述3D图像与所述投影轴对准。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤f）包括将导航解剖结构与所述简化表面表示组合。

10.根据权利要求1所述的方法，其中。所述导航解剖结构包括血管结构的投影。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导航引导是2D表示，所述2D表示包括功能参数表面信息和所述元件相对于所述感兴趣区域的3D定位信息。

12.一种用于对感兴趣对象的信息进行可视化的设备（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）适于提供对象的感兴趣区域的导航前数据，其中，所述导航前数据包括空间几何数据和对应于所述空间几何数据的功能参数表面；并且适于提供所述感兴趣区域的实况图像数据；

其中，所述处理单元（26）适于在所述实况图像数据中检测元件；适于确定所述导航前数据与所述实况图像数据的空间关系；适于确定所述空间几何数据中所检测的元件的位置，该确定基于所述空间关系，并计算所述功能参数表面上位置的预定相关点；并适于生成所述感兴趣区域的简化表面表示与标记的组合，所述简化表面表示基于所述功能参数表面的可视化，所述标记指示位置的计算预定相关点；并且

其中，所述显示器（30）适于将所述组合显示为导航引导。

13.一种用于对感兴趣对象的信息进行可视化的医疗成像系统（10），包括：

-根据权利要求12所述的设备（24）；以及

-图像采集器件（12）；

其中，所述图像采集器件（12）适于采集所述感兴趣区域的所述实况图像数据。

14.一种用于控制根据权利要求12所述的设备的计算机程序单元，所述计算机程序单元当由处理单元执行时，适于执行根据权利要求1到11之一所述的方法步骤。

15.一种已经存储了根据权利要求14所述的程序单元的计算机可读介质。

1、一种医疗成像系统（10），用于提供支持在感兴趣区域中对血管介入程序中的介入设备（2）的准确引导的图像表示，在所述区域中，感兴趣对象的位置至少依赖于第一运动源，所述医疗成像系统适于：

（i）在患者没有第一运动的时帧期间利用插入感兴趣血管区域中的所述介入设备采集（24）所述感兴趣血管区域的第一图像序列；

（ii）通过分析采集的所述第一图像序列中所述介入设备的运动，检测（26）在第二运动周期期间的所述介入设备的周期运动的第一运动序列；

（iii）创建（28）由所述第二运动单独诱发的所述介入设备的运动模型；

（iv）确定（30）定义了所述介入设备的所述第一运动序列和所述第二运动之间的关系的算子；

（iv）利用插入所述患者的所述感兴趣血管区域中的所述介入设备采集（32）所述感兴趣血管区域的实况图像；

（v）使用所述算子减去（34）由所述第二运动诱发的所述介入设备的运动并确定由所述患者的所述第一运动诱发的所述介入设备的运动；并且

（vi）基于所述第一运动配准（36）所述感兴趣对象的表示。

2、根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一运动源为呼吸运动。

3、根据权利要求1或2所述的系统，其中，第二运动源为心脏运动。

4、根据权利要求1到3中任一项所述的系统，其中，所述感兴趣区域是主动脉根周围的区域。

5、根据权利要求1到4中任一项所述的系统，其中，所述感兴趣对象为左心房（4）。

6、根据权利要求1到5中任一项所述的系统，还适于在所述实况图像上叠加（38）所述感兴趣对象的表示并在屏幕上显示（40）所得图像。

7、一种用于提供支持在感兴趣区域中对血管介入程序中的介入设备的准确引导的图像表示的方法，在所述区域中，感兴趣对象的位置至少依赖于第一运动源，所述方法包括：

（ii）通过分析采集的所述第一图像序列中所述介入设备的运动检测（26）在第二运动周期期间的所述介入设备的周期运动的第一运动序列；

（iv）确定（30）定义了所述介入设备的所述第一运动序列和所述第二运动之间的关系的算子（H）；

（v）使用所述算子（H）减去（34）由所述第二运动诱发的所述介入设备的运动并确定由所述患者的所述第一运动诱发的所述介入设备的运动；并且

（vi）基于所述第一运动配准（36）先前采集的所述感兴趣对象的图像。

8、一种用于提供支持对血管介入程序中的介入设备的准确引导的图像表示的数据处理单元（18），所述数据处理单元（18）包括数据处理器，所述数据处理器适于执行根据权利要求7所述的方法。

9、一种计算机可读介质，其上存储了计算机程序，所述计算机程序用于提供支持对血管介入程序中的介入设备的准确引导的图像表示，

所述计算机程序当由数据处理单元（18）执行时，适于控制根据权利要求7所述的方法。

10、一种用于提供支持对血管介入程序中的介入设备的准确引导的图像表示的程序单元，

所述程序单元当由数据处理单元（18）执行时，适于控制根据权利要求7所述的方法。