CN104853820B - 位置确定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定工作元件(5)相对于对象(3)的模型的位置的位置确定装置，所述工作元件被布置在具有内部结构的所述对象内。所述对象的所述内部结构内的配准元件(7)的位置和形状被提供并且用于确定涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件的位置和形状相对于彼此的变换，其中，根据所述工作元件与所述配准元件之间的所提供的空间关系和所确定的变换来确定所述工作元件相对于所述模型的位置。以这种方式，能够在不必要求示出所述工作元件的x‑射线投影图像并且因此不必将x‑射线应用到所述对象的情况下确定所述工作元件相对于所述对象的所述模型的位置。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定工作元件相对于对象的模型的位置的位置确定装置、位置确定方法和计算机程序，所述工作元件被布置在具有内部结构的对象内。本发明还涉及包括位置确定装置的介入系统。
背景技术
在介入流程期间，可以在人的二维x-射线投影图像(即在介入流程期间获取的介入图像)和人的介入前三维图像的引导下将导管移动到人内的期望位置，人的介入前三维图像可以是示出人的经分割的部分的原始图像或处理过的图像并且人的介入前三维图像在介入流程之前已经获取。为了确定导管的当前位置，能够将示出导管的当前位置的介入x-射线投影图像和介入前图像相对于彼此进行配准，并且能够在显示器上显示经配准的介入和介入前图像的叠加。因此，为了确定导管的当前位置，即为了示出人的介入前三维图像内的导管的当前位置，不得不将x-射线应用到人。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于确定工作元件相对于对象的模型的位置的位置确定装置、位置确定方法和计算机程序，所述工作元件被布置在具有内部结构的对象内，其中，能够在不必将x-射线应用到对象的情况下确定工作元件的位置。本发明的另一目的是提供一种包括位置确定装置的介入系统。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于确定工作元件相对于对象的模型的位置的位置确定装置，所述工作元件被布置在具有内部结构的所述对象内，其中，所述位置确定装置包括：
-位置和形状提供单元，其用于提供所述对象的所述内部结构内的配准元件的位置和形状以及所述工作元件与所述配准元件之间的空间关系，
-模型提供单元，其用于提供所述对象的所述模型，
-变换确定单元，其用于确定涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件的位置和形状相对于彼此的变换，使得所述模型的所述内部结构对应于所述配准元件的所提供的位置和形状，以及
-位置确定单元，其用于根据所述工作元件与所述配准元件之间的所述空间关系和所确定的变换来确定所述工作元件相对于所述模型的位置。
由于对所述工作元件的位置的确定仅仅需要a)涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件的所提供的位置和形状相对于彼此的变换，使得所述模型的所述内部结构对应于所述配准元件的所提供的位置和形状以及b)所述工作元件与所述配准元件之间的所提供的空间关系，能够在不必要求示出所述工作元件的x-射线投影图像并且因此不必将x-射线应用到所述对象的情况下确定所述工作元件相对于所述对象的所述模型的位置。
所述工作元件可以是能够被用于影响所述对象的内部部分的任何元件。例如，所述工作元件能够是导管、针或其他介入工具。所述对象优选是诸如人或动物的生物的内部部分。例如，所述对象能够是诸如心脏的器官。
所述对象的所述模型能够是所述对象的图像，优选在所述工作元件和所述配准元件已经被引入到所述对象中之前已经生成所述对象的所述图像，并且在所述对象的所述图像中已经识别出所述对象的所述内部结构。尤其地，所述模型能够是所述对象的经分割的图像，其中，在该图像内对对象的部分进行分割以用于提供所述模型。例如，所述模型是表示心脏的不同部分的心脏模型。所述模型优选是三维空间模型。然而，所述模型也能够额外地考虑所述对象的移动，尤其是所述对象的周期性移动，即所述模型也能够是四维模型。
所述内部结构能够是通过所述模型示出并且所述配准元件能够被引入到其中的任何内部结构。例如，如果所述对象是人的心脏，则所述内部结构可以是主动脉根、肺静脉门、冠状窦等。所述配准元件可以是能够被引入到各自的内部结构中的任何元件。例如，所述配准元件能够是能够被引入到各自的内部结构中的导管、针或其他介入工具。优选地，所述配准元件是诸如提到的导管的大体稍长的元件。
优选的是，所述位置和形状提供单元适于提供所述配准元件的配准光学形状感测数据以用于提供所述配准元件的位置和形状和所述工作元件的工作光学形状感测数据以用于提供所述工作元件的位置并且同样任选地提供所述工作元件的形状，其中，所述配准光学形状感测数据和所述工作光学形状感测数据与相同的参考坐标系相关，以便提供所述工作元件与所述配准元件之间的空间关系。尤其地，通过相同的光学形状感测系统来确定所述配准元件的位置和形状以及所述工作元件的位置和形状，使得在由所述光学形状感测系统定义的相同参考坐标系中自动地获知这些位置和形状。这允许自动并且相对容易地提供所述对象的所述内部结构内的所述配准元件的位置和形状并且同时提供所述工作元件与所述配准元件之间的所述空间关系。
优选地，所述位置和形状提供单元适于提供所述配准元件的位置和形状以及在不同时间所述配准元件与所述工作元件之间的所述空间关系，其中，所述变换确定单元适于针对所述不同时间确定涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件的位置和形状相对于彼此的变换，使得在所述不同时间所述模型的所述内部结构对应于所述配准元件的所提供的位置和形状，并且其中，所述位置确定单元适于根据针对所述不同时间提供的所述工作元件与所述配准元件之间的所述空间关系和针对所述不同时间确定的所述变换来确定在所述不同时间所述工作元件相对于所述模型的位置。甚至在所述对象是诸如人的心脏的移动的对象的情况下，对所述配准元件的位置和形状、对所述配准元件与所述工作元件之间的所述空间关系、对涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件的位置和形状相对于彼此的所述变换以及所述工作元件相对于所述模型的位置的这种动态、即时间相关的确定允许对所述模型内的所述工作元件的位置的准确确定，因为由于该动态方法，能够内在地考虑可以是呼吸和心脏运动的组合的移动。尤其地，该动态方法可以允许对对所述工作元件相对于所述模型的位置的实时确定。
在优选实施例中，所述变换确定单元适于确定刚性变换。尤其地，所述变换确定单元适于确定刚性平移。如果所述变换是刚性变换，则对所述工作元件相对于所述模型的位置的确定能够是更鲁棒的。然而，所述变换确定单元也能够适于确定非刚性变换。
在本发明的另一方面中，提出了一种介入系统，其中，所述介入系统包括：
-工作元件，其用于被引入到对象中以用于影响所述对象，
-配准元件，其用于被引入到所述对象的内部结构中，以及
-位置确定装置，其用于确定所述工作元件相对于根据权利要求1所述的所述对象的模型的位置。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于确定工作元件相对于对象的模型的位置的位置确定方法，所述工作元件被布置在具有内部结构的所述对象内，其中，所述位置确定方法包括：
-通过位置和形状提供单元来提供所述对象的所述内部结构内的配准元件的位置和形状以及所述工作元件与所述配准元件之间的空间关系，
-通过模型提供单元来提供所述对象的所述模型，
-通过变换确定单元来确定涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件的位置和形状相对于彼此的变换，使得所述模型的所述内部结构对应于所述配准元件的所提供的位置和形状，以及
-通过位置确定单元，根据所述工作元件与所述配准元件之间的所述空间关系和所确定的变换来确定所述工作元件相对于所述模型的位置。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于确定工作元件相对于对象的模型的位置的计算机程序，所述工作元件被布置在具有内部结构的所述对象内，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在控制根据权利要求1所述的位置确定装置的计算机上运行时，所述程序代码模块用于令所述位置确定装置执行根据权利要求10所述的位置确定方法的步骤。
应当理解，根据权利要求1所述的位置确定装置、根据权利要求9所述的介入系统、根据权利要求10所述的位置确定方法以及根据权利要求11所述的计算机程序具有尤其是如在从属权利要求限定的相似和/或相同的优选实施例。
应当理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求与各自独立权利要求的任何组合。
本发明的这些和其他方面将参考下文描述的实施例变得显而易见并将参考下文描述的实施例得以阐述。
附图说明
在下图中：
图1示意性且示范性地示出了介入系统的实施例，
图2示意性且示范性地示出了在经导管主动脉瓣实施流程期间工作导管和配准导管的布置，所述经导管主动脉瓣实施流程可以通过介入系统来执行，
图3示意性且示范性地示出了在心房颤动消融流程期间工作导管和配准导管的布置，所述心房颤动消融流程可以通过介入系统执行，以及
图4示出了示范性地图示了用于确定工作元件相对于对象的模型的位置的位置确定方法的实施例的流程图，所述工作元件被布置在具有内部结构的对象内。
具体实施方式
图1示意性且示范性地示出了用于执行导管流程的介入系统1。介入系统1包括工作导管5和配准导管7，工作导管5和配准导管7两者被引入到躺在诸如患者台4的支撑装置的人2的心脏3中。工作导管5和配准导管7被连接到位置和形状提供单元8，其中，该位置和形状提供单元8以及工作导管和配准导管5、7适于通过光学形状感测来确定工作导管和配准导管5、7的位置和形状。为了该光学形状感测，能够使用已知的光学形状感测技术，例如在US 8,050,523 B2中公开的技术。
在相同参考坐标系内确定工作导管5和配准导管7的位置和形状，使得位置和形状提供单元8不仅能够提供工作导管和配准导管5、7的位置和形状，而且同时提供工作导管5与配准导管7之间的空间关系。
介入系统1还包括模型提供单元9，模型提供单元9用于提供心脏3的模型，即用于提供心脏模型。所述模型示出心脏3的解剖，即心脏3的不同部分的位置和形状，其中，所述模型优选地已经基于诸如计算机断层摄影扫描或磁共振成像扫描的介入前体积扫描而确定，所述介入前体积扫描得到心脏3的体积图像，心脏3的体积图像已经被分割并被标记。尤其地，在心脏3的最终模型中对心脏3内的感兴趣的解剖结构进行分割和标记，在所述感兴趣的解剖结构处工作导管5应当影响心脏3。心脏3的模型能够是整个心脏或心脏的部分的模型。例如，所述模型能够是主动脉根、左心房等的模型。模型提供单元9优选是存储单元，在所述存储单元中存储了在介入前生成的模型，并且在介入流程期间能够从所述存储单元检索模型以提供模型。
介入系统1还包括变换确定单元10，变换确定单元10用于确定涉及模型的内部结构和配准导管7的位置和形状相对于彼此的变换，使得模型的内部结构对应于配准导管7的所提供的位置和形状。因此，在该实施例中，心脏模型被变换使得心脏3的解剖结构的位置和形状，与配准导管7的位置和形状匹配，在该实施例中心脏3的解剖结构的位置和形状是内部结构，配准导管7也可以被认为是被布置在解剖结构内的解剖结构导管。
如果所述模型包括配准导管7能够被引入到其中的若干内部结构，则变换确定单元10能够基于心脏3内的配准导管7的位置和形状来自动确定配准导管7已经被引入到哪个内部结构中。例如，能够提供配准导管7的可能形状与内部结构之间的分配，其中，基于这些分配和配准导管7的实际确定的形状，能够确定配准导管7已经被引入到哪个内部结构中。然而，一般地，诸如医师的用户知道配准导管7已经被引入到哪个内部结构中，使得备选地该知识能够经由诸如键盘、鼠标、触摸板等的输入单元14被输入到介入系统1并且能够由变换确定单元10用于确定所述变换。因此，任选地，配准导管7已经被插入到其中的解剖结构的部分的知识能够被用于确定所述变换。
配准导管7的位置和形状与所述模型的对应内部结构之间的匹配优选是对象的模型的刚性平移。然而，其他刚性变换或甚至非刚性变换也能够被用于使对象3的内部结构与配准导管7的位置和形状相对于彼此进行匹配。
位置和形状提供单元8优选地适于提供配准导管7的位置和形状以及在不同时间配准导管7与工作导管5之间的空间关系，其中，变换确定单元10适于针对不同时间确定涉及模型的内部结构和配准导管7的位置和形状相对于彼此的变换，使得在不同时间模型的内部结构对应于配准导管7的所提供的位置和形状，并且其中，位置确定单元11适于根据针对不同时间提供的工作导管5与配准导管7之间的空间关系和针对不同时间确定的变换来确定在不同时间工作导管5相对于模型的位置。因此，甚至在对象3是移动的对象的情况下，例如，在本范例中对象3为活的心脏3，所述模型能够在四维上，即在空间上和时间上适于配准导管7的各自的实际位置和形状，以便示出工作导管5，尤其是工作导管5的尖端准确地说在模型内的位置。因此，配准导管7的位置和形状能够被用于在空间上和时间上对模型进行配准。
如果配准导管7的位置和形状已经与模型的内部结构相关，则将模型和配准导管7相对于彼此进行配准。由于从位置和形状提供单元8已知配准导管7与工作导管5之间的空间关系，所以还将工作导管5与模型进行配准，使得位置确定单元11能够确定工作导管5相对于模型的位置，并且能够在介入系统1的显示器15上将该位置，尤其是工作导管5的尖端的位置示出在模型内。
由于位置和形状提供单元8、模型提供单元9、变换确定单元10和位置确定单元11被用于确定工作导管5相对于心脏3的模型的位置，这些单元能够被认为是位置确定装置16的单元。
如下文将参考图2和3描述的，介入系统1能够适于执行经导管心脏流程。
介入系统1能够适于执行经导管主动脉瓣实施(TAVI)流程，其中，通过将人造瓣膜18安装在工作导管5上来跟踪人造瓣膜18的位置，工作导管5是形状感测使能导管。为了使人造瓣膜18的位置与在其处应当部署人造瓣膜18的主动脉平面17的位置相关，通过使用配准导管7来跟踪主动脉根26，如图2示范性且示意性所示的，配准导管7是被引入到心脏3的冠状动脉中的第二形状感测使能导管。任选地，第二配准导管能够被引入到其他冠状动脉中，以便增加将心脏3的模型与配准导管进行配准的精度。然后心脏3的模型被配准，使得分别被布置在一根或两根冠状动脉内的一根配准导管7或两根配准导管适合放入模型的冠状动脉的内部，即分别确定涉及模型的一个或两个冠状动脉和一根或两根配准导管的位置和形状的变换，心脏3的模型可以是整个心脏3的模型或在该情况中仅仅是心脏3的主动脉球的模型，其中，该变换能够与在一根或两根配准导管分别与工作导管7之间的已知空间关系一起用于确定工作导管7相对于所提供的模型的位置并且因此确定安装在工作导管5上的人造瓣膜18相对于所提供的模型的位置。
介入系统1也能够适于执行在下文中同样参考图3示范性地描述的心房颤动消融过程。在该实施例中，工作导管5是用于消融心脏组织的消融导管，其中，在该范例中，也通过使用光学形状感测来跟踪工作导管5，光学形状感测允许位置和形状提供单元8提供工作导管5的位置和形状。此外，在该范例中，感兴趣的解剖结构是左心房顶部以及肺静脉门，并且更一般地是左心房19的空腔，其中，应当消融左心房19的空腔的部分。在该实施例中，模型是至少包括或仅仅包括具有肺静脉20的左心房19的心脏的部分的模型。另外，在该范例中，配准导管7是被插入到肺静脉门中的lasso导管。然而，在该实施例中，多于一个配准导管7，尤其是多于一个lasso导管也能够被引入到肺静脉门中。然后，基于lasso导管7的所提供的位置和形状，能够调整模型使得模型的经分割的肺静脉包围lasso导管7，其中，经调整的模型能够与消融导管5与lasso导管7之间的已知空间关系一起用于确定消融导管5，尤其是消融导管5的尖端在模型内的位置。
介入系统1还包括导航单元12，导航单元12用于允许将导管5、7，尤其是导管5、7的尖端导航至人2内的期望位置。导航单元12能够适于允许诸如医师的用户完全用手或半自动地对导管5、7进行导航。导管5、7优选地包括内置引导单元(在图1中未示出)，内置引导单元能够经由导航单元12控制。例如，通过使用操纵线能够操纵和导航导管5、7，以便将导管5、7的尖端引导至人2内的期望位置。
如果工作导管5是如上参考图3所述的消融导管，则介入系统还可以包括用于提供例如用于消融心脏组织的射频(RF)能量的消融能量源13。
参考图4所示的流程图示范性地描述了用于确定工作元件相对于对象的模型的位置的位置确定方法的实施例，所述工作元件被布置在具有内部结构的对象内。
在步骤101中，通过模型提供单元9来提供对象3的模型。尤其地，提供示出人2的心脏3的部分的心脏模型，其中，在执行介入流程之前获取的心脏3的三维图像中已经分割出心脏3的部分。在步骤102中，通过位置和形状提供单元8来提供对象3的内部结构内的配准元件7的位置和形状以及工作元件5与配准元件7之间的空间关系。尤其地，相对于相同参考坐标系，通过光学形状感测来确定心脏3的内部结构内的配准导管7的位置和形状以及对象3内的工作导管5的位置和形状，以便提供这些导管5、7之间的空间关系。
在步骤103中，通过变换确定单元10来确定涉及模型的内部结构和配准元件7的位置和形状相对于彼此的变换，使得模型的内部结构对应于配准元件7的所提供的位置和形状。例如，基于配准导管7的所提供的位置和形状，调整心脏模型使得模型的内部结构包围已经被插入到内部结构中的配准导管。在步骤104中，通过位置确定单元11根据工作元件5与配准元件7之间的空间关系和所确定的变换来确定工作元件5相对于模型的位置。
能够以其他顺序来执行步骤101和102，即，能够在步骤101之前执行步骤102，或能够同时执行步骤101和102。此外，优选地在介入流程期间执行步骤101到104，以便允许诸如医师的用户基于工作元件5相对于对象3的模型的所确定的位置来执行介入流程。能够不断循环且实时地执行步骤102到104，以便在显示器15上实时示出工作元件5，尤其是工作导管5的尖端相对于对象3的模型的位置。
介入系统优选地适于执行微创介入流程，尤其是微创介入心脏流程。介入系统优选地适于提供对人的在介入前生成的体积图像的访问，从所述体积图像能够提取出感兴趣的解剖区域，在介入流程期间感兴趣的解剖区域能够与人的实际位置进行配准。在介入流程期间所述配准能够被用作引导或地图以用于示出例如人的心脏的解剖结构，在介入流程期间诸如介入员的用户没有对人的心脏的解剖结构的直接视觉访问。为了实现该引导目的，能够在介入系统的显示器上显示与经分割的感兴趣的解剖区域，即对象的模型配准的介入前体积，以及各自的工作元件的所确定的位置。此外，能够在显示器上一起显示诸如钙化、瘢痕的额外的信息和已知其相对于对象的模型的位置的对象的其他特征以及工作元件的表示。能够在介入前已知该额外的信息，或者能够在介入流程期间测得该额外的信息，其中，在后一种情况下，可以使用具有用于测量额外的信息的感测元件的导管。
介入系统优选地适于动态地确定工作元件相对于对象的模型的位置，以便考虑对象的可能运动，例如，以便考虑在对象是人的移动的心脏的情况下可能存在的心脏运动和呼吸运动。介入系统优选连续地，即“在线”确定工作元件相对于模型的位置，以便一直提供准确的帮助。
介入系统优选地适于使用形状感测使能导管来将外科工具和解剖结构进行实时配准。一方面，通过固定或已知运动将一个或若干导管，即配准导管插入到先前已经被分割并且与感兴趣的解剖区域相关的解剖部分，所述配准导管也能够被认为是解剖结构导管。一个或若干配准导管是形状感测使能的，使得能够提供一个或若干配准导管的位置和形状并且因此提供一个或若干配准导管被插入到其中的解剖部分，即内部结构的位置和形状。能够调整模型使得模型的经分割的解剖部分对应于一个或若干配准导管的位置和形状，模型的经分割的解剖部分表示一个或若干配准导管被插入到其中的解剖部分。模型还包括经分割的感兴趣的解剖区域，经分割的感兴趣的解剖区域对应于应当受工作元件影响的感兴趣的解剖区域，并且模型提供经分割的解剖部分与经分割的感兴趣的解剖区域之间的关系。因此，在已经将模型适应一个或若干配准导管的位置和形状之后，已知感兴趣的解剖区域与一个或若干配准导管之间的关系。经分割的感兴趣的解剖区域与由模型定义的经分割的解剖部分之间的关系能够是固定关系或随时间变化的关系，其中，在后一种情况下，假设解剖部分和感兴趣的解剖区域相对于彼此移动。例如，如果配准导管已经被引入到冠状窦中，并且如果感兴趣的解剖区域是左心房顶部，则模型优选地提供冠状窦与左心房顶部之间的随时间变化的关系。为了提供考虑患者特异性的动态方面的这样的模型，能够在介入前获取并分割对象的四维图像，尤其是人的心脏的四维图像，以便提供涉及至少解剖部分和感兴趣的解剖区域相对于彼此的四维模型，其中，一个或若干配准导管可以被引入到所述解剖部分中。模型可以仅仅是心脏的部分的模型，例如仅仅是左心房区的模型。为了分解出左心房顶部和肺静脉不会经历的冠状窦的心跳运动，介入系统也能够适于应用在WO2012/117321 A1中公开的患者特异性学习技术。
另一方面，能够通过形状感测来跟踪外科工具，即工作元件，其中，能够通过对应工作导管的一个或若干相关的形状感测光纤的位置来直接给出工作元件的位置。在相同参考系中优选地已知外科工具的位置和一个或若干配准导管的位置和形状，以便获得外科工具的位置与感兴趣的解剖结构之间的空间和任选的还有时间关系作为最终结果，可以在介入系统的显示器上示出所述最终结果。因此，介入系统基于形状感测使能导管来提供外科工具与解剖结构之间的配准。
介入系统优选地适于实时跟踪解剖结构和外科工具，即工作元件，其中，通过跟踪被引入到解剖结构中的配准元件的位置和形状来实时追踪解剖结构，使得配准元件随移动的解剖结构而移动。此外，介入系统可以具有分解出诸如呼吸运动的刚性身体运动作为第一近似的内置能力并且能够被扩展到处理其他运动源，尤其是非刚性运动源，其中，介入系统能够适于使用在WO 2012/117321 A1中公开的技术。
尽管在以上描述的实施例中，介入系统适于执行微创心脏流程，但是在其他实施例中，介入系统也能够适于执行其他介入流程，例如，被应用到人或动物的诸如器官的其他部分的介入流程。
能够基于工作元件相对于对象的模型的所确定的位置来将工作元件导航至对象内的期望位置。介入系统能够适于绕开用于将对象内的工作元件的实际位置与对象的模型进行配准的介入前x-射线暴露的任何需要，对象的模型已经基于对象的介入前图像而确定。
尽管在以上参考图2描述的实施例中，配准导管是被引入到肺静脉门中的lasso导管，但是在其他实施例中，备选地或另外，配准导管能够被引入到冠状窦中。其中，如果冠状窦中的配准导管被用于确定为感兴趣的解剖区域的左心房顶部的位置，则如上所述对应心脏模型定义冠状窦与左心房顶部之间的运动，以便允许介入系统确定各自的工作导管相对于左心房顶部的位置的位置。
如果工作导管是消融导管，则介入系统能够适于在模型中指示已经消融的位置，即指示消融部位。此外，如果消融导管具有用于生成激活图的电感测能力，则在不同位置处感测的电值能够与模型中的对象位置相关，其中，所述模型然后能够与该额外的信息一起示出在介入系统的显示器上。
尽管在以上描述的一些实施例中，介入系统仅仅包括单个工作元件和单个配准元件，尤其是单个工作导管和单个配准导管，但是介入系统一般能够包括一个或若干工作元件，尤其是一个或若干工作导管，以及一个或若干配准元件，尤其是一个或若干配准导管。
尽管在以上描述的实施例中，工作元件和配准元件优选是工作导管和配准导管，但是工作元件和配准元件也能够是能够被引入到对象中的其他元件。例如，工作元件和/或配准元件也能够是针或其他介入工具。
通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域技术人员在实践所主张的本发明时能够理解并实现对所公开实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或设备可以实现权利要求书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的特定措施并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
能够通过任何其他数量的单元或设备来执行由一个或若干单元或设备执行的流程，例如对对象的模型的提供、对涉及模型的内部结构和配准元件的位置和形状相对于彼此的变换的确定、对工作元件相对于模型的位置的确定等。例如，步骤103和104能够由单个单元或由任意其他数量的不同单元来执行。所述过程和/或根据位置确定方法对位置确定装置的控制能够被实施为计算机程序的程序代码模块和/或被实施为专用硬件。
计算机程序可以存储/分布在与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的诸如光学存储介质或固态介质的适当的介质上，但是计算机程序也可以以其他的形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的远程通信系统。
权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。
本发明涉及一种用于确定工作元件相对于对象的模型的位置的位置确定装置，所述工作元件被布置在具有内部结构的所述对象内。所述对象的所述内部结构内的配准元件的位置和形状被提供并且用于确定涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件的位置和形状相对于彼此的变换，其中，根据所述工作元件与所述配准元件之间的所提供的空间关系和所确定的变换来确定所述工作元件相对于所述模型的位置。以这种方式，能够在不必要求示出所述工作元件的x-射线投影图像并且因此不必将x-射线应用到所述对象的情况下确定所述工作元件相对于所述对象的所述模型的位置。
Claims (11)
1.一种用于确定工作元件(5)相对于对象(3)的模型的位置的位置确定装置，所述工作元件被布置在具有内部结构的所述对象(3)内，所述位置确定装置(16)包括：-模型提供单元(9)，其用于提供所述对象(3)的所述模型，所述位置确定装置特征在于：
-位置和形状提供单元(8)，其用于提供所述对象(3)的所述内部结构内的配准元件(7)的位置和形状以及所述工作元件(5)与所述配准元件(7)之间的空间关系，
-变换确定单元(10)，其用于确定涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件(7)的位置和形状相对于彼此的变换，使得所述模型的所述内部结构对应于所述配准元件(7)的所提供的位置和形状，以及
-位置确定单元(11)，其用于根据所述工作元件(5)与所述配准元件(7)之间的所述空间关系和所确定的变换来确定所述工作元件(5)相对于所述模型的位置。
2.根据权利要求1所述的位置确定装置，其中，所述位置和形状提供单元(8)适于提供所述配准元件(7)的配准光学形状感测数据以用于提供所述配准元件(7)的位置和形状和所述工作元件(5)的工作光学形状感测数据以用于提供至少所述工作元件的位置，其中，所述配准光学形状感测数据和所述工作光学形状感测数据与相同的参考坐标系相关，以便提供在所述工作元件(5)与所述配准元件(7)之间的所述空间关系。
3.根据权利要求1所述的位置确定装置，其中，所述配准元件(7)是配准导管。
4.根据权利要求1所述的位置确定装置，其中，所述位置和形状提供单元(8)适于提供所述配准元件(7)的位置和形状以及在不同时间所述配准元件(7)与所述工作元件(5)之间的所述空间关系，其中，所述变换确定单元(10)适于针对所述不同时间确定涉及所述模型的所述内部结构和所述配准元件(7)的所述位置和形状相对于彼此的所述变换，使得在所述不同时间所述模型的所述内部结构对应于所述配准元件(7)的所提供的位置和形状，并且其中，所述位置确定单元(11)适于根据针对所述不同时间提供的所述工作元件(5)与所述配准元件(7)之间的所述空间关系和针对所述不同时间确定的所述变换来确定在所述不同时间所述工作元件(5)相对于所述模型的位置。
5.根据权利要求1所述的位置确定装置，其中，所述变换确定单元(10)适于确定刚性变换。
6.根据权利要求1所述的位置确定装置，其中，所述模型提供单元(9)适于提供心脏模型。
7.根据权利要求6所述的位置确定装置，其中，所述内部结构是主动脉根，并且所述配准元件(7)是主动脉根内的配准导管。
8.根据权利要求6所述的位置确定装置，其中，所述内部结构是肺静脉门和/或冠状窦，并且所述配准元件(7)是配准导管。
9.一种介入系统，包括：
-工作元件(5)，其用于被引入到对象(3)中以用于影响所述对象(3)，-配准元件(7)，其用于被引入到所述对象(3)的内部结构中，以及-位置确定装置，其用于确定所述工作元件(5)相对于根据权利要求1所述的所述对象(3)的模型的位置。
10.一种用于确定工作元件(5)相对于对象(3)的模型的位置的位置确定方法，所述工作元件被布置在具有内部结构的所述对象(3)内，所述位置确定方法包括：通过模型提供单元(9)来提供所述对象(3)的所述模型，并且所述位置确定方法特征在于以下步骤：
-通过变换确定单元(10)来确定涉及所述模型的所述内部结构和由位置和形状提供单元(8)提供的所述对象(3)的所述内部结构内的配准元件(7)的位置和形状相对于彼此的变换，使得所述模型的所述内部结构对应于所述配准元件(7)的所提供的位置和形状，并且
-通过位置确定单元(11)，根据由所述位置和形状提供单元(8)提供的所述工作元件(5)与所述配准元件(7)之间的空间关系和所确定的变换来确定所述工作元件(5)相对于所述模型的位置。
11.一种具有存储在其上的指令的计算机可读介质，所述指令用于确定工作元件(5)相对于对象(3)的模型的位置，所述工作元件被布置在具有内部结构的所述对象(3)内，所述指令包括：
用 于通过模型提供单元(9)来提供所述对象(3)的所述模型的指令：
用于通过变换确定单元(10)来确定涉及所述模型的所述内部结构和由位置和形状提供单元(8)提供的所述对象(3)的所述内部结构内的配准元件(7)的位置和形状相对于彼此的变换，使得所述模型的所述内部结构对应于所述配准元件(7)的所提供的位置和形状的指令；以及
用于通过位置确定单元(11)，根据由所述位置和形状提供单元(8)提供的所述工作元件(5)与所述配准元件(7)之间的空间关系和所确定的变换来确定所述工作元件(5)相对于所述模型的位置的指令。
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