CN104717924A - 用于提供增强的x射线图像的医学成像系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种医学成像系统，提供增强的X射线图像，所述医学成像系统具有屏幕、具有X射线接口的X射线成像设备、以及具有血管内接口的血管内数据采集设备。为此，所述医学成像系统适于根据用户请求来将在所述血管内接口处提供的信息集叠加到在所述X射线接口处提供的X射线图像上以生成增强的X射线图像，并且适于在所述屏幕上显示所述增强的X射线图像。

Description

用于提供增强的X射线图像的医学成像系统及方法
技术领域
本发明涉及用于提供增强的X射线图像的医学成像系统及方法。
背景技术
针对冠状动脉疾病(CAD)的评价和干预，不同的医学模态的使用是已知的。X射线——作为常用模态之一——用于对CAD的诊断以及用于在介入程序中引导。由此，X射线图像可以提供血管腔的剪影。为了增强有关病变的信息，也可以分别使用非血管造影的冠状动脉病变评估工具或血管内技术，如血管内超声(IVUS)、光学相干断层摄影(OCT)、血流储备分数(FFR)、近红外光谱学(NIRS)及其他工具，以收集更多有关血管的内部结构和功能以及斑块/组织特性的信息。由于从技术成像的角度看，X射线图像数据的信息(即全局信息)与在血管内收集的数据(即局部信息)之间没有直接关系，因此这两组数据的心理相关性对心脏病科医师来说是必须的。
发明内容
尽管通常使用不同模态被来进行评价和介入，然而，医师仍需要将他们的关注点从一个视图改变到另一个(例如在两个不同的屏幕上的视图)，以及在没有采集到X射线图像数据时推断(例如)IVUS探头的位置。
因此，仍存在有改进在多模态环境中(例如利用IVUS和血管造影工具)的信息收集的需要，用于提供对医师的最佳支持。
该需要可以通过权利要求1中限定的医学成像系统得以满足。可以从从属权利要求及下文的描述获悉有利的实施例和改进。
根据本发明的医学成像系统的示范性实施例可以包括：屏幕、具有X射线接口的X射线成像设备、以及具有血管内接口的血管内数据采集设备。所述医学成像系统适于根据用户请求而将在所述血管内接口处提供的信息集叠加到在所述X射线接口处提供的X射线图像上以生成增强的X射线图像，并且适于在所述屏幕上显示所述增强的X射线图像。
作为第一种模态，所述X射线成像设备可以是被用于这种操作的常见X射线设备，例如C-型臂类型的。通过该措施，可以在介入操作期间监测导管。优选地，所述X射线成像设备可以包括导管尖端跟踪器件，其适于在采集到的X射线图像上识别导管的尖端的位置。总体地，所述X射线成像设备将所采集的X射线图像显示到所述X射线屏幕上。
所述血管内设备可以表示第二种模态的操作工具，并且可以将信息和图像显示在另一屏幕上，例如血管内屏幕。
因此，本发明的主旨在于在介入程序期间组合两种不同成像模态，使得，例如，医师可以被持续地提供以所述X射线图像数据，用于增强取向，并且根据请求来被提供以从第二模态导出的额外信息。后者可以包括前面提及的模态中的一种组成，例如诸如IVUS、OCT、FFR、NIRS等的非血管造影冠状动脉病变评估工具。
根据本发明的所述医学成像系统首先克服了对介入心脏病科医师必须执行的心理匹配的需要。不需要执行对X射线数据与血管内数据的心理匹配，这是因为两种数据都将被可视化在组合数据的组合/单一视图中。这继而将认知资源释放到临床任务上。由于血管内收集的数据将被叠加在血管树上，因此该可视化将提供对血管内信息的直观且快速的访问。利用根据本发明所述的医学成像系统，清楚地提供了更精确的信息，例如在支架部署期间有关血管直径大小的信息。由于X射线是在支架的部署期间可以使用的仅有的图像，因此全部所需要的信息都将被提供在所述X射线图像之上，即被叠加到所述X射线图像上，用于在引导设备放置时支持医师。
用于生成所述增强的X射线图像的所述用户请求可以通过任意适用的器件来输入，例如通过适于检测输入命令的输入单元，通过特定设置，通过配置文件，通过所述X射线设备、所述血管内设备、诸如屏幕抓取机构(参见下文)的外围部件的特定操作状态，等。
在示范性实施例中，所述屏幕是与所述X射线成像设备相关联的X射线屏幕。所述X射线接口是用于提供图像数据的X射线图像数据接口和用于提供屏幕信号的X射线屏幕接口中的至少一个。因此，根据本发明的所述医学成像系统可以在所述X射线成像设备尤其为该目的准备时，或在其仅构成具有可连接到处理单元或屏幕的任意接口(这使其可改装)的常用X射线成像设备时，提供增强的X射线图像的额外功能。
类似地，所述血管内接口可以是用于提供数值血管内数据的血管内数据接口。因此，所述血管内设备尤其可以被准备为构成根据本发明的所述医学成像系统的主部件。
在备选的实施例中，所述医学成像系统也可以被实现为使得所述血管内接口是用于提供屏幕信号的血管内屏幕接口，并且可以还包括适于采集所述血管内成像设备的要被显示的图像的图像采集设备。即使所述血管内设备并未专门为该目的而准备，但通过图像采集设备的使用，对所述血管内信息的进一步处理也可以是可能的。在这样的实施例中，对于所述血管内成像设备而言不需要包括专用接口来将采集到的图像数据传送到另一设备或系统，例如计算单元。作为替代，任意血管内成像设备都可以被用于构成根据本发明的所述医学成像系统的核心部分。所述图像采集设备(其可以被称作屏幕抓取器)可以简单地为处理器件，其用于将主要被用于直接控制被附接到所述血管内成像设备的屏幕的输出的显示信号转化成可以被馈送到其他设备的所需要类型的数字图像数据。所述图像采集设备因此可以包括合适的接口，用于将其连接到所述X射线成像设备和/或所述计算单元。
在示范性实施例中，所述医学成像系统包括计算单元，其适于执行对由所述血管内系统采集的数据与所述X射线数据的共配准。所述血管内探头可以包括在所述X射线图像中可检测的至少一个标记物。所述血管内探头的视觉取向和大小可以被变换到由所述X射线成像设备采集的实际X射线图像。如果需要或被医师要求的话，所述血管内设备的所配准的数据可以简单地被叠加在所述X射线图像上，优选地在所述至少一个标记物附近。
另外，所述计算单元可以适于跟踪导管，例如导管的尖端，或血管内探头。这可以通过使用在所述导管或所述血管内探头上的具有增加的可检测性的标记物来得到支持。
在另一示范性实施例中，所述计算单元适于从所述血管内设备接收图像数据，并将其叠加到所采集的X射线图像数据上，并将所述增强的X射线图像转移到所述显示单元。
没有任何另外的规范，所述信息可以被叠加在可用屏幕(例如X射线屏幕)上的任何地方。例如，所述信息可以被置于所述X射线屏幕的特殊、专用子段(例如专用屏幕列或条)中，被放置在各自屏幕的侧边或上部区域上。这可以通过标记物或另一指示(其示出所述信息适于哪里)的放置得到进一步支持。除此之外，X射线屏幕的侧面板(如果存在的话)也可以被用于显示所述信息。
在示范性实施例中，一个选择可以是自动确定或首先选择用于叠加来自所述血管内设备的所述图像数据的何时位置，使得其既不阻挡医师的主视图，也不使其从要完成的主任务分心。为此目的，可以限定距可由所述X射线成像设备监测的导管尖端或其他血管内设备的最小距离。然后在例如由所述计算单元自动维持至少该最小距离的情况下，执行对所述血管内图像数据的所述叠加。如果所述医师首先选择用于显示/叠加所述信息框的合适位置，则可以在实际距离在预定最小距离以下的情况中进一步自动调节该位置。
在示范性实施例中，所述计算单元可以被集成到所述血管内成像设备或所述X射线成像设备中。为此目的，所述X射线成像设备的图像数据可以被转移到所述血管内设备，使得，例如，在所述X射线图像上检测到的标记物位置可以被用于所述配准，或者直接在所述X射线成像设备中处理所述图像。
在另一示范性实施例中，所述血管内设备适于确定局部血管尺寸，并且其中，所述计算单元适于生成信息集并且适于将该信息集叠加到所述X射线图像上。例如，如果临床医师需要有关不能从所采集的X射线图像明确得出血管树中的某个分支的直径的信息，则由所述血管内成像设备来提供支持。对所述局部血管尺寸的确定可能需要用户交互。所述信息可以被叠加在选择的、预定的或自动确定的位置中，例如在导管尖端的区域附近，使得所述医师无需被另一屏幕分散注意力而得到非常简洁且清楚的指示，并且可以因此增强表现。代替图像数据，仅所需要的信息被显示给医师，并且可以由此降低分心水平并且清楚地增强信息的质量。
在再另外的实施例中，所述医学成像系统包括被连接到所述计算单元的至少一个输入器件，其中所述计算单元适于从所述至少一个输入器件接收叠加命令并且适于取决于在所述至少一个输入器件上的用户输入而将由所述血管内成像设备采集的数据叠加到所述X射线图像上。可以简单地通过请求或中断对血管内图像数据的叠加，来改变被呈现给所述医师的所述图像数据，使得，示范性地，在某些情形中，所述医师不被在该时间不需要的信息分心。在优选的实施例中，所述至少一个输入器件可以是触发按钮，其可以在以下状态之间进行切换：没有任何叠加的所采集的X射线图像数据，叠加有血管内图像数据的所述X射线图像数据、叠加有所述血管内图像的尺寸度量的所述X射线图像数据，以及同时叠加有血管内图像数据和所述血管内图像设备的尺寸度量的X射线图像数据。所述医师能够在这些不同使用之间进行切换，而不必须看着所述至少一个输入器件，因为可以只是连续地按压相应的触发按钮直到呈现期望的视图。这进一步增强了医师的表现。清楚的是，触发按钮优选地是在视图模式之间切换的按钮，所述视图模式在它们被选择后得到维持。在备选的实施例中，标准视图可以是预定的，并且通过按压所述触发按钮仅临时地激活另一种视图模式；或者视图模式被长时间维持直到触发按钮被按压，或者被长时间维持直到按压所述按钮结束之后的预定时间段。
本发明还涉及一种用于生成增强的X射线图像的方法，包括以下步骤：采集X射线图像，生成血管内信息，以及根据用户请求将血管内信息集叠加到所述X射线图像上。由此，所述用户请求可以包括几个不同选项。例如，所述用户可以请求叠加一次，使得在用于叠加信息的初始命令之后，其保持，直到用于停止所述叠加的另外的命令。在另一备选中，所述用户可以激活叠加预定的时间间隔，使得在按压按钮之后，叠加仅发生预定时间。备选地，所述用户可以激活具有两个或更多个离散位置的开关，使得所述请求被维持在所述离散位置中的一个中。
额外地，如上文解释的，所述方法可以还包括将各X射线图像和关于所述血管内信息进行共配准的步骤。
再另外，所述方法可以还包括跟踪导管或血管内探头的步骤。这可以通过使用在导管或血管内探头上的至少一个标记物来得到支持。这可以是对于确定所叠加的血管内信息的合适/适用位置以维持到所跟踪的导管或血管内探头的最小距离，而进一步有利的。
必须指出，已参考本发明的不同实施例描述了本发明的特征和副作用。然而，本领域技术人员将从上文和下文的描述获悉，除非另外指明，除了属于一个实施例的特征的任意组合以外，与不同的实施例或与制作方法有关的特征之间的任意组合也被视为由本申请公开了。
附图说明
图1示出具有对两种不同模态进行共配准的功能的医学成像系统的第一示范性实施例。
图2示出没有共配准的功能的医学成像系统的第二示范性实施例。
附图标记
2 医学成像系统
4 X射线成像设备
6 X射线屏幕
8 血管内设备
10 血管内屏幕
12 患者台
14 导管实验室
16 二维X射线图像或三维图像
18 信息集框
20 计算单元
24 用户输入器件
102 医学成像系统
104 X射线成像设备
108 血管内设备
110 血管内屏幕
112 患者台
114 导管实验室
116 二维X射线图像或三维图像
118 信息集框
120 计算单元
122 台式监视器
123a 视图部分
123b 视图部分
124 用户输入器件
具体实施方式
图1示范性地示出了医学成像系统2的一般设置，包括被连接到X射线屏幕6的X射线成像设备4，以及被连接到血管内屏幕10的血管内设备8。这些部件可以被放置在导管实验室14中的患者台12周围。
根据本发明，实施介入程序的医师主要监视X射线屏幕6，因为这是监测血管树中的导管尖端的仅有方式，所述血管树优选地已通过造影剂而被使得可见。X射线屏幕6上的主图像因此是感兴趣区域的二维或三维图像16。
另一方面，借助于血管内设备，无需X射线而是利用其他血管内技术(例如IVUS、OCT、FFR和NIRS以及其他工具)监测更为局部的区域。这些工具可以提供来自导管尖端处或周围区域的图像，这可以进一步支持临床医师有关斑块出现、组织类型、导管尖端被置于其中的血管树的直径或其他尺寸度量的更详细的信息。
为了进一步改善到医师的信息流，信息集由血管内设备8生成并被叠加到X射线图像16上作为信息集框18。该信息集可以包括数据集，例如关于管腔最小直径、管腔最大直径、斑块信息、组织类型等的信息。所述血管内设备能够递送的任意其他信息可以被叠加，这可以也包括用户注释。例如，医师通过检查血管内图像，指示、注释或标记病变的开始区域和结束区域。当然，该信息也可以被叠加在X射线图像上，如开始和结束指示，其中多重叠加也是可能的。为此目的，X射线设备4、X射线屏幕6、血管内设备8可以包括计算单元20，计算单元也可以使单独的部件。出于说明的目的，计算单元20被描绘为单独的框。其可以包括接口，数据能够从血管内设备8和/或X射线成像设备4被递送到接口中。
在该情境中，假设在X射线和血管内图像/数据生成之后应用共配准算法。取决于共配准算法，所叠加的信息集可以包括或者不包括图像。在医师请求的情况中，信息集框18可以还显示被示于血管内屏幕10上的图像。由于共配准算法的类型，图像是可用的。
由于已应用了共配准算法，因而X射线屏幕6上的和血管内屏幕10上的视图在复查期间已被同步化。由于尖端跟踪算法的使用，导管尖端位置的可视化可以——例如借助于标记物——被自动增强。标记物位置由此指示血管内采集的数据的位置，在该范例中，为冠状动脉树上的横截面图像。
医学成像系统2由此提供来自X射线模态和血管内模态的信息。所叠加的数据可以进一步——例如通过手动交互——被更新为导管尖端的位置，并且因此血管内数据改变。此外，该叠加信息也可以在支架部署期间——例如在X射线图像中被跟踪的支架的标记物上——是可见的，使得医师关于病变位置的信心将得以提高。
借助于用户输入器件24，例如触发按钮、开关或者医师可以通过其将命令输出到医学成像系统2的任意其他器件，医师可以在不同的视图模式之间切换。例如，信息集框18可以包括血管内图像、尺寸信息、两种类型的信息，或者其可以被完全停用。
在图2中，示出了医学成像系统102，其不包括实施共配准的能力。在该情境中，示范性特征是血管内设备108的屏幕110从属于可以被连接到专用计算单元120的台式监视器122。X射线设备104和血管内设备108彼此独立。在优选的实施例中，血管内设备108能够明确准许使其屏幕110从属于屏幕122以构成屏幕、视图或图像部分123a。此外，X射线设备104可以具有将其视图数据作为屏幕、视图或图像部分123b提供到台式监视器122并显示X射线视图116的功能。很明显，台式监视器122也可以是X射线设备104的或血管内设备108的部分。
在采集(即X射线图像采集和血管内图像/数据生成)期间，医师或者检查从血管内设备108转移的台式监视器122上的视图部分123a，或者检查血管内设备的屏幕110(如果其被定位在X射线设备104附近的话)。无论何时医师识别出有动机要更仔细看的图像，都可以按压用户输入器件124。该输出触发被呈现在血管内屏幕110上的或台式监视器122的视图部分123a中的血管内视图的叠加。
示范性地，血管内设备108被连接到屏幕抓取机制，其被实现在计算单元120内，使得通过借助于网络或能够实时转移图像的任意其他数据通信线路的转移，由血管内设备108生成的血管内图像不仅被示于血管内屏幕110上，而且还被示于台式监视器122上，作为视图部分123a。该视图部分123a可以然后被叠加到X射线视图部分123b上。
同样，血管内设备108也可以包括接口，其未在图2中示出，接口允许将血管内视图转移到专用台式监视器122，使得构成视图部分123a。计算单元120可以然后适于从台式监视器122抓取试图部分123a，并生成信息集框118，用于叠加到X射线图像视图部分123b上。
这样的抓取的图像可以——如图1中呈现的示范性实施例——与在X射线图像116上被跟踪的导管尖端的位置关联。因此，该抓取的血管内图像与X射线帧关联，并且该关联是基于被跟踪的导管的尖端来完成的。在采集结束之后，复查阶段开始，并且所抓取和关联的血管内图像被叠加在与导管尖端的位置有关的X射线图像116上。
图1和图2的两个实施例都包括用户交互机制，如点击和拖曳标记物和/或缩略血管上的图像。标记物在血管上的移动更新被示于血管上的信息，并反映在标记物的位置上收集到的局部信息。
最后，要指出，本文中的词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书中记载的几个项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这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都不应被解释为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种医学成像系统(2、102)，包括：
-至少一个屏幕(6、10、110、122)；
-X射线成像设备(4、104)，其具有X射线接口；
-血管内设备(8、108)，其具有血管内接口；
其中，所述医学成像系统(2、102)适于根据用户请求来将在所述血管内接口处提供的信息集叠加到在所述X射线接口处提供的X射线图像(16、116)上以生成增强的X射线图像，并且适于在所述至少一个屏幕(6、10、110、122)上显示所述增强的X射线图像。
2.如权利要求1所述的医学成像系统(2、102)，
其中，所述至少一个屏幕(6、10、110、122)是与所述X射线成像设备(4)相关联的X射线屏幕(6)，并且其中，所述X射线接口是用于提供图像数据的X射线图像数据接口和用于提供屏幕信号的X射线屏幕接口中的至少一个。
3.如权利要求1或2所述的医学成像系统(2、102)，
其中，所述血管内接口是用于提供数值血管内数据的血管内数据接口。
4.如权利要求1或2所述的医学成像系统(2、102)，
其中，所述血管内接口是用于提供屏幕信号的血管内屏幕接口，还包括适于采集所述血管内成像设备的要被显示的图像的图像采集设备。
5.如权利要求1至3中的一项所述的医学成像系统，
还包括计算单元(20、120)，所述计算单元适于执行对由所述血管内设备(8、108)和所述X射线成像设备(4、104)采集的数据的共配准。
6.如权利要求5所述的医学成像系统(2、102)，
其中，所述计算单元(20、120)适于跟踪导管或血管内探头。
7.如权利要求5或6所述的医学成像系统(2、102)，
其中，所述计算单元(20、120)被集成到所述血管内设备(8、108)中或者被集成到所述X射线成像设备(4、104)中。
8.如前述权利要求之一所述的医学成像系统(2、102)，
其中，所述血管内设备(8、108)适于确定局部血管尺寸并且适于在所述信息集中提供所述局部血管尺寸。
9.如前述权利要求之一所述的医学成像系统(2、102)，
还包括至少一个输入器件(24、124)，
其中，所述医学成像系统适于借助于输入器件和配置文件中的至少一个来接收所述用户请求。
10.如权利要求9所述的医学成像系统(2、102)，
其中，所述输入器件是触发开关，用于相继地触发所述增强的X射线图像以叠加数值血管内信息、血管内图像数据，或者用于移除所述血管内信息集。
11.一种用于生成增强的X射线图像的方法，包括以下步骤：采集X射线图像、生成血管内信息、以及根据用户请求将血管内信息集叠加到所述X射线图像上。
12.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：将所述X射线图像与所述血管内信息进行共配准。
13.如权利要求11或12所述的方法，还包括以下步骤：在所述X射线图像上跟踪至少一个标记物(如果存在的话)或导管的尖端或血管内探头，以确定所叠加的血管内信息的位置，所叠加的血管内信息维持至少到所跟踪的至少一个标记物的最小距离。
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