CN106456126B - 用于确定导管的具体位置的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定解剖结构中的导管(10)的远端(11)的具体位置的设备(1)和系统、一种用于确定解剖结构中的导管(10)的远端(11)的具体位置的方法、一种用于控制这样的设备(1)的计算机程序单元和一种存储有这样的计算机程序单元的计算机可读介质。所述设备(1)包括导管(10)，所述导管具有远端(11)和在近端方向上与所述远端(11)间隔布置的位置传感器(12)。所述位置传感器(12)被配置为提供位置数据。所述设备(1)还包括处理单元(20)，其中，所述处理单元(20)被配置为处理所述解剖结构的给定解剖数据；基于所述解剖数据和所述位置传感器(12)的所述位置数据来检测所述导管(10)通过所述解剖结构的路径；并且基于所述路径和所述位置传感器(12)的所述位置数据来确定所述解剖结构中的所述导管(10)的所述远端(11)的具体位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的设备和系统、一种用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的方法、一种用于控制这样的设备的计算机程序单元以及一种存储有这样的计算机程序单元的计算机可读介质。
背景技术
对于例如冠状动脉疾病（CAD）的诊断和介入而言，不同医学模态的使用是已知的。作为常见模态之一的X射线被用于对CAD的诊断并且被用于在介入流程中的引导。因此，X射线图像可以提供例如血管的解剖结构和介入工具的轮廓。可以使用像血管内超声（IVUS）、光学相干断层摄影（OCT）、血流储备分数（FFR）、近红外波谱分析（NIRS）和其他血管内技术作为其他常见模态，以便收集关于血管和例如斑块/组织特性的内部结构和功能的更多信息。
WO 2009/044321 A2公开了一种用于对介入工具的自动检测和跟踪的方法。其包括计算供配准的X射线图像与术前采集的3D体素体积的2D投影图像数据之间的差并且使用这些差来示出介入工具。然而，仍能够改进对介入工具（并且特别是导管）的检测和跟踪。
发明内容
因此，可能需要提供一种允许对解剖结构中的导管的远端的具体位置的精确且容易的确定的设备。
本发明的目标是通过独立权利要求的主题来解决的，其中，其他实施例被包含在从属权利要求中。应当注意，下文所描述的本发明的各方面还适于用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的设备和系统、用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的方法、计算机程序单元以及计算机可读介质。
根据本发明，提出了一种用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的装置。所述导管还可以是导丝或任何其他种类的介入工具。所述解剖结构约束所述导管的移动并且可以是血管。
用于确定导管的远端的具体位置的所述设备包括具有远端的导管以及在近端方向上与所述远端间隔布置的位置传感器。所述位置传感器可以是电磁传感器。所述位置传感器被配置为提供位置数据。所述位置传感器可以被集成在所述导管中，优选不在所述导管的远端处，而是更近端地，使得所述导管将保持其在尖端处的自然松弛。
用于确定导管的远端的具体位置的所述设备还包括处理单元。所述处理单元被配置为处理所述解剖结构的给定解剖数据。所述给定解剖结构描述所述解剖结构并且可以是例如所述血管树的解剖结构。其可以由解剖数据单元（如例如X射线单元、血管造影单元等）提供。
所述处理单元还被配置为：基于所述解剖数据和所述位置传感器的位置数据来检测导管通过所述解剖结构的路径，并且基于所述路径和所述位置传感器的位置数据来确定所述解剖结构中的所述导管的所述远端的具体位置。还能够基于所述路径和所述位置传感器的位置数据通过用户输入来检测所述解剖结构中的所述导管的远端的具体位置。所述导管可以例如是导管在血管中的拉回或前推路径。其能够是其中在血管中移动导管以获得例如血管内数据的路径。
因此，提供了一种用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的设备。为了确定所述导管的远端的具体位置，所述位置传感器到所述导管的远端的确切距离必须是已知的。因此，所述位置传感器的位置可以包括在所述解剖结构中的位置数据以及在所述导管上的位置。
所述设备允许对所述解剖结构中的所述导管的远端的具体位置的精确且容易的确定。这能够在所述位置传感器在近端方向上与所述远端间隔布置并且不需要被布置在所述导管尖端处时实现。这允许维持所述导管尖端的一定的灵活性并且避免对解剖结构的损伤。
本发明能够适于例如冠状动脉流程和其中应当或者能够识别路径的其他应用领域。
在范例中，用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的所述设备还包括：血管内数据采集传感器，其基本上被布置在所述导管的所述远端处并且被配置为提供血管内数据。所述血管内数据采集传感器可以基于血管内技术，像血管内超声（IVUS）、光学相干断层摄影（OCT）、血流储备分数（FFR）、近红外波谱分析（NIRS）等。所述血管内数据采集传感器还可以是血管内成像传感器。
所述处理单元可以被配置为：基于所述位置传感器的位置数据将血管内数据与所述位置传感器的位置数据配准和/或与所述解剖数据配准。
示范性地并且换言之，借助于电磁位置传感器，提供了对血管内数据采集传感器和在冠状动脉树内的血管内采集的数据的基于电磁的位置定位。所述血管内数据采集传感器的位置是基于在所述血管内数据采集传感器与所述位置传感器之间的预定义距离来确定的。由于所述位置传感器和所述血管内数据采集传感器未搭配并且未刚性地链接，因而基于所述位置传感器的位置和所述血管树的解剖结构的先验知识来推断所述血管内数据采集传感器的位置。因此，允许在没有有害的X射线辐射的连续使用的情况下对所述解剖结构的相关血管内采集的数据的导管跟踪和配准。
所述位置数据可以被用于延伸对超出给定解剖数据的路径的检测。示范性地并且换言之，可能的是，例如在拉回期间，所述位置传感器离开所述给定解剖数据，例如离开初始X射线视场，并且因此离开所识别的拉回路径。如果这样的话，所述位置传感器的电磁跟踪的位置能够在拉回期间被用于延伸在初始X射线视场外部的所述拉回路径的拓扑。
在范例中，用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的所述设备还包括反馈单元，所述反馈单元被配置为提供关于所述导管相对于所述路径的移动的反馈。所述反馈优选基于所述位置数据。示范性地并且换言之，所述系统能够给出关于例如取决于所述血管内系统的拉回过程的正确性的反馈和引导。优选地，可能存在对所述拉回的速度和/或所述血管内系统或导管的任何其他方面的限制。基于由所述位置传感器的位置跟踪，例如反馈，能够向用户给出用户警报和视觉信息。具体而言，如果手动地执行所述拉回，则在所述拉回速度相对于所述患者或所述血管内数据采集传感器的特性将过高的情况下可以发出警报。
在另一范例中，用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的所述设备还包括显示单元，所述显示单元被配置为呈现所述血管内数据、所述位置数据和/或基于所述位置数据的所述解剖数据的同步的和/或配准的视图。换言之，采集所述血管内数据的解剖位置现在是已知的。优选地，所述位置传感器和/或所述血管内数据采集传感器在所述解剖数据中是可见的。所述显示单元还能够被配置为呈现所述反馈单元的反馈和引导。
在另一范例中，所述路径由起始点、终止点或者这两者来定义，所述起始点、终止点或者这两者要么由用户输入（例如，借助于所述显示单元）来识别，要么由所述数据采集传感器和/或所述位置传感器的位置来识别。
根据本发明，还提出了一种用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的系统。其包括解剖数据单元、导管和处理单元，所述导管包括远端和在近端方向上与所述远端间隔布置的位置传感器。
所述解剖数据单元被配置为提供解剖数据。所述解剖数据单元可以是X射线单元、血管造影单元等。
所述位置传感器被配置为提供位置数据。所述位置传感器可以是电磁传感器。
所述处理单元被配置为：基于所述解剖数据和所述位置传感器的所述位置数据，来检测导管通过解剖结构的路径。所述处理单元还被配置为：基于所述路径和所述位置传感器的位置数据，来确定所述解剖结构中的所述导管的远端的具体位置。
根据本发明，还提出了一种用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的方法。在范例中，所述方法包括如下步骤（不一定以该顺序）：
a）提供导管，其包括远端和在近端方向上与所述远端间隔布置的位置传感器，
b）提供所述位置传感器的位置数据，
c）基于给定解剖数据和所述位置传感器的所述位置数据，来检测所述导管通过解剖结构的路径，并且
d）基于所述路径和所述位置传感器的所述位置数据，来确定所述解剖结构中的所述导管的所述远端的具体位置。
在附图的如下描述中示出了所述方法步骤的示范性不同的顺序。
在另一范例中，所述方法包括额外的如下步骤（不一定以该顺序）：
-提供解剖数据单元，
-将所述位置传感器与所述解剖数据单元配准，
-生成解剖数据，并且
-提供所述解剖数据。
将所述位置传感器与所述解剖数据单元配准的所述步骤涉及坐标系配准。
在另一范例中，所述方法包括额外的如下步骤（不一定以该顺序）：
-提供血管内数据采集传感器，所述血管内数据采集传感器基本上被布置在所述导管的所述远端处并且被配置为提供血管内数据，并且
-基于所述位置传感器的所述位置数据将血管内数据与所述位置传感器的位置数据配准和/或与所述解剖数据配准。
用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的所述方法还可以包括如下步骤（不一定以该顺序）：
a）提供示出导管的图像数据，所述导管包括近端部分、远端部分以及被布置在所述近端部分的末端处的在这两个部分之间的位置传感器，
b）提供解剖结构中的所述导管中的所述位置传感器的位置数据，
c）提供解剖数据，
d）基于所述解剖数据和所述位置传感器的所述位置数据，来检测所述导管的所述近端部分通过所述解剖结构的路径，并且
e）基于所述路径和所述位置传感器的所述位置数据，来确定所述解剖结构中的所述导管的所述远端的具体位置。
还能够基于用户输入（例如，借助于显示单元）来检测所述导管的所述近端部分通过所述解剖结构的路径。
在本发明的另一范例中，提出了一种用于控制这样的设备的计算机程序单元，所述计算机程序单元当由处理设备运行时适于执行上文所示的所述方法的步骤。
在本发明的另一范例中，提出了一种计算机可读介质，其存储有以上程序单元。
应当理解，用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的设备和系统、用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的方法、根据独立权利要求的计算机程序单元和计算机可读介质具有相似和/或相同的优选实施例，特别地，如在从属权利要求中所限定的。还应当理解，本发明的优选实施例还能够是从属权利要求与相应的独立权利要求的任意组合。
本发明的这些和其他方面将从在下文中所描述的实施例而显而易见并参考在下文中所描述的实施例得以阐述。
附图说明
在下文将参考附图描述本发明的示范性实施例：
图1示意性并且示范性示出了用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的设备和系统的实施例。
图2示意性并且示范性示出了用于确定血管中的导管的远端的具体位置的方法的实施例。
图3在不同图示中示出了根据图2的方法的实施例。
图4示意性并且示范性示出了用于确定解剖结构中的导管的远端的具体位置的方法的另一实施例。
具体实施方式
尽管血管内成像技术提供对斑块和血管壁的高分辨率评估，但是所生成的图像不允许对3D空间中的特定血管内图像帧的位置和取向的确定。为了解决定位问题，已经提出不同的供配准技术。
血管内成像模态提供关于血管的局部特性的信息。然而，其不能够提供关于成像位置的全局位置的信息。为了将局部数据与较大的血管几何形状相链接，使用荧光透视X射线数据。通过检测和跟踪X射线图像中的血管内成像设备的尖端，血管内成像数据能够被配准到血管几何形状。
然而，该过程不是直接的。对设备尖端的基于图像的检测可能是错误的。此外，X射线系统和血管内数据传感器的帧率可能不同，要求对位置的内插。最后，在荧光透视检查期间的辐射发射对于患者和操作者两者而言都是不期望的。
备选地，能够通过电磁（EM）跟踪技术获得3D位置信息。EM传感器线圈能够被用在医学介入中以辅助导航。线圈通常被定位在设备远端处，因为这构成设备的通常对于跟踪而言更重要的部分。然而，典型线圈传感器的大小和硬度常常使其不具备成为旨在在PCI期间对冠状动脉进行导航的设备的能力，因为具有硬尖端的导管或导丝会引起对血管的损伤。
根据本发明的示范性实施例，近端地放置EM传感器线圈（例如，在将接近冠状动脉介入的冠状动脉口的设备的部分中），在针对来自通常放置在设备的远端处的探头的IVUS数据的采集执行拉回期间跟踪其位置，并且基于设备的已知拉回路径将EM传感器坐标转换为IVUS探头坐标。因此，血管内探头的轨迹能够被用于将血管内数据与血管树配准。
图1示意性并且示范性示出了用于确定解剖结构（未示出）中的导管10的远端11的具体位置的设备1和系统2的实施例。解剖结构可以是血管。
设备1包括导管10，导管10具有远端11以及在近端部分14中与远端11间隔布置的位置传感器12。位置传感器12在此处是电磁传感器12。位置传感器12被配置为提供位置数据。位置传感器12被集成在导管中，不在导管10的远端11处，而是更近端地，使得导管10将维持在尖端处的所要求的松弛和所要求的小直径。
系统2还包括电磁（EM）跟踪单元（未示出），其向设备1的处理单元20给出位置传感器的位置信息。
处理单元20被配置为处理解剖结构（例如，血管树的解剖结构）的给定解剖数据。通过解剖数据单元30（如例如X射线单元、血管造影单元等）提供给定解剖数据。
处理单元20还被配置为：基于解剖数据和位置传感器12的位置数据来检测导管10通过解剖结构的路径；并且基于路径、位置传感器12的位置数据和设备性质的先验知识（例如，远侧尖端与位置传感器之间的线性距离）来确定解剖结构中的导管10的远端11的具体位置。
所述路径可以是例如血管中的导管的拉回或前推路径，而拉回是优选的。
因此，提供了一种用于确定解剖结构中的导管10的远端11的具体位置的设备1。其允许对解剖结构中的导管10的远端11的具体位置的精确且容易的确定。这能够在位置传感器12在近端方向上与远端11间隔布置并且不需要被布置在导管尖端处时实现。这允许维持导管尖端的一定的灵活性和有限的直径并且避免对解剖结构的损伤。
设备1还包括血管内数据采集传感器13，其基本上被布置在导管10的远端11处并且被配置为提供血管内数据。血管内数据采集传感器在此处是血管内超声（IVUS）探头。处理单元20被配置为基于位置数据将血管内数据与电磁位置传感器12的位置数据配准和/或与解剖数据配准。
因此，提供了对血管内数据采集传感器13和在例如冠状动脉树内的血管内采集的数据的基于电磁的位置定位。血管内数据采集传感器13的位置是基于在血管内数据采集传感器13与电磁位置传感器12之间的预定义距离来确定的。由于位置传感器12和血管内数据采集传感器13由导管10的结构链接，因而基于位置传感器12的位置和血管树的解剖结构的先验知识来推断血管内数据采集传感器13的位置。因此，使得在没有有害的X射线辐射的连续使用的情况下对解剖结构的相关血管内采集的数据的导管跟踪和配准是可能的。
设备1还包括反馈单元16，反馈单元16提供关于导管10相对于路径的移动的反馈。所述反馈基于位置数据。所述系统能够给出关于例如取决于血管内系统的拉回过程的正确性的反馈和引导。可能存在对拉回的速度和/或导管10的任何其他方面的限制。基于位置传感器12的位置跟踪，例如反馈，能够向用户给出用户警报和视觉信息。具体而言，如果手动地执行拉回，则在拉回速度相对于患者或血管内数据采集传感器13的特性将过高的情况下可以发出警报。
设备1还包括显示单元17，其呈现血管内数据、位置数据和/或基于位置数据的解剖数据的同步视图。位置传感器12和/或血管内数据采集传感器13在解剖数据中是可见的。显示单元17还呈现反馈单元16的反馈和引导。反馈单元16提供关于导管10相对于路径的移动的反馈。反馈单元16能够给出关于例如取决于血管内系统的拉回过程的正确性的反馈和引导。可能存在对拉回的速度和/或血管内系统或导管10的任何其他方面的限制。基于位置传感器12的位置跟踪，例如反馈，能够向用户给出用户警报和视觉信息。具体而言，如果手动地执行拉回，则在拉回速度相对于患者或血管内数据采集传感器13的特性将过高的情况下可以发出警报。
用于确定解剖结构中的导管10的远端11的具体位置的系统2包括：处理单元20、上文所描述的导管10并且额外地包括解剖数据单元30。解剖数据单元30提供描述解剖结构（如例如血管树的解剖结构）的解剖数据。解剖数据单元30可以例如是X射线单元、血管造影单元等。
图2示意性并且示范性示出了用于确定血管中的导管10的远端11的具体位置的方法的实施例；该方法包括不一定以该顺序的如下步骤：
M1提供导管10，所述导管包括远端11和在近端方向上与远端11间隔布置的位置传感器12，
M2提供位置传感器12的位置数据，
M3基于给定解剖数据和位置传感器12的位置数据来检测导管10通过血管的路径，
M4基于路径和位置传感器12的位置数据来确定血管中的导管10的远端11的具体位置，
M5提供血管内数据采集传感器13，所述血管内数据采集传感器基本上被布置在导管10的远端11处并且被配置为提供血管内数据，并且
M6基于位置传感器12的位置数据将血管内数据与位置传感器12的位置数据配准和/或与解剖数据配准。
基于用户输入，还能够检测导管通过血管的路径。如上文所述，所示的方法步骤的顺序不是强制性的并且并未反映时间过程。例如，步骤M5的血管内数据采集传感器13被附接到步骤M1中所提供的导管10。血管内数据的提供将以步骤M6开始并且在拉回期间连续地发生。
关于给定解剖数据，该方法包括如下其他任选的步骤：
M31提供解剖数据单元30，
M32将位置传感器12与解剖数据单元30配准，
M33生成解剖数据，并且
M34提供解剖数据。
在下文参考图2和图3进一步描述该方法。图3在不同图示中示出了根据图2的方法的实施例。在图3a中，在如例如由X射线图像所呈现的血管树的血管15中示出了导管10。所述导管包括远端11、位置传感器12和血管内数据采集传感器13。在其初始位置处示出了血管内数据采集传感器13。将如在下文中所解释地跟踪位置传感器12。
根据方法步骤M1，提供了导管10。导管10具有电磁（EM）线圈传感器12作为位置传感器12。EM传感器12根据方法步骤M2提供位置数据。
根据任选的方法步骤M5，导管10提供有血管内数据采集传感器13，所述血管内数据采集传感器基本上被布置在导管10的远端11处并且被配置为提供血管内数据。血管内数据采集传感器13示范性地是定位在导管的尖端处的IVUS探头13，其中在IVUS探头13与更近端定位的EM传感器12之间具有一定距离。所述距离是沿着导管的线性距离并且取决于导管构造/几何形状并且其是先验已知的。
近端EM传感器以这样的方式放置：其将绝不比冠状动脉口（例如，在升主动脉中）更远地定位，同时IVUS传感器13与冠状动脉树中所需要的一样深。IVUS探头13提供血管内数据。这将仅被理解为范例。导管10被设计为使得EM传感器12将不必进入小血管，小血管应当借助于IVUS传感器成像，但是可能被EM传感器12的刚性或厚度损伤。
因此，所述导管提供血管内成像期间的3D位置信息。
在图3b中，示出了导管10通过血管15的拉回路径14。跟踪EM传感器12的位置，并且如在下文中所解释地推断IVUS传感器13的位置。
根据方法步骤M3，基于给定解剖数据和位置传感器12的位置数据来检测或识别导管10通过血管15的路径。对路径的检测要求要么用户手动地指示导管的尖端，要么要求算法基于图像处理自动地检测尖端。还能够检测导管通过血管的路径，因为用户点击并且从而指示解剖数据中的拉回路径的起始和结束，并且中间血管然后被检测为拉回路径。此处，作为解剖数据，从对比血管造影来检测冠状动脉树。路径是导管10通过血管15的拉回路径。基于作为给定解剖数据的血管树信息（路线图）和作为位置传感器12的位置数据的导管位置来检测拉回路径。
解剖数据例如是“给出的”，因为提供了解剖数据单元30（步骤M31），将位置传感器12与解剖数据单元30配准（步骤M32），生成解剖数据（步骤M33），并且提供解剖数据（步骤M34）。
在图3c中，通过拉回路径14上的血管15拉回导管10。跟踪EM传感器12的位置，并且推断IVUS传感器13的位置。通过获知位置传感器12的位置、获知拉回路径并且将位置传感器12与导管的尖端之间的线性距离与拉回路径的3D形状相匹配来推断位置。在图3d中，在拉回位置中示出了导管10。再次或者仍然跟踪EM传感器12的位置，并且推断或估计IVUS传感器13的位置。与X射线图像中的图3a类似地示出了IVUS传感器13的当前位置。
根据方法步骤M4，基于路径和位置传感器12的位置数据，来确定血管中的导管10的远端11的具体位置。此处，优选地，从EM传感器12获得的3D位置信息被用于沿着先前识别的拉回路径14将血管内成像传感器13定位在血管树上。
如还示出的，所述位置数据可以被用于延伸对超出给定解剖数据的路径的检测。在拉回期间，位置传感器离开给定解剖数据，在此处为初始X射线视场，并且因此离开所识别的拉回路径。然后，位置传感器的电磁跟踪的位置能够在拉回期间被用于延伸在初始X射线视场外部的拉回路径的拓扑。这基于如下假定：已知解剖结构外部的导管10的路径基本上等于EM位置传感器12的轨迹。
如上文所述，根据任选的步骤M5，血管内数据采集传感器13被布置在导管10的远端11处并且被配置为提供血管内数据。根据任选的步骤M6，基于位置传感器12的位置数据将血管内数据与位置传感器12的位置数据配准。换言之，合并位置或位置信息与所采集的血管内数据。基于位置传感器12的位置数据将血管内数据与解剖数据配准也是可能的。
在下文中，再次地但是在更详细的实施例中解释用于确定导管10的远端11的具体位置的方法的步骤：
将位置传感器12与解剖数据单元30配准，或者换言之，EM感测单元的坐标系被配准到解剖数据的坐标系和/或X射线系统30的坐标系。
具有血管内数据采集传感器13的导管10被推进到例如冠状动脉中的病灶的远端位置以用于血管内数据采集。
通过例如使用造影剂和高剂量曝光图像生成解剖数据，使得生成其中能够识别冠状动脉的血管造影照片。该血管造影照片图像被用于识别拉回路径14。此后，其能够在拉回期间被用于示出血管内传感器13的跟踪的位置，并且因此提供关于拉回过程的视觉反馈。血管造影照片图像能够是静态（单帧）或动态的，其中，心脏运动是可见的。
为了找到拉回路径14，IVUS探头13（近端的）和EM传感器12（远端的）两者在X射线图像上都是可见的。拉回路径识别能够基于用户输入完成（用户点击拉回血管的开始和结束）。或者，能够基于图像地或者基于EM传感器12的跟踪的坐标来检测IVUS探头13和EM传感器12。换言之，如果X射线是具有造影剂的血管造影照片，那么传感器12和传感器13是不可见的并且用户需要点击来识别。另一方面，如果存在基于图像的检测，那么除血管造影照片之外存在没有造影剂的X射线图像，使得传感器12和传感器13是可见的。基于这些位置，识别拉回路径14。
在跟踪EM传感器12时，（自动或手动地）执行导管拉回。EM传感器12移动被用于基于先前识别的拉回路径14和导管几何形状的先验知识来推断远端尖端11的位置。在拉回期间，能够将导管10的尖端可视化（在使用或者不使用X射线的情况下），并且能够存储3D跟踪位置。在拉回的末尾处，能够再次检测IVUS探头13（例如，用户输入或探头检测算法）以便使用标记的IVUS位置（开始和结束），以便增加EM坐标与IVUS坐标之间的变换的准确度。
为了示出在冠状动脉树上的何处生成IVUS图像，能够创建IVUS和X射线的同步视图。为此，跟踪和存储的EM位置应当与血管内数据（即，IVUS帧）互相关。
为了对冠状动脉上的推断的IVUS探头位置进行可视化，能够使用指示器（即，标记）。对于该阶段而言，提供了对相对于冠状动脉树的血管内数据进行可视化的单元；通过其进行扫描、执行对临床相关特征的测量、数据分析和检测的单元。此外，需要在解剖数据与位置数据之间的时间同步。在解剖结构可以在流程期间移动的情况下，应当适当地考虑该移动。作为范例，如果解剖数据是预采集的数据并且因此是静态的而并非实时采集的，则应当过滤/补偿指代解剖结构的移动而不是导管的移动的位置传感器的移动分量，使得导管的位置可以适当地与静态预采集的解剖结构信息相关。如果解剖数据是动态和/或实况的并且因此反映解剖结构移动，则位置数据和解剖数据的时间同步应当足以确保对数据的正确解释。
本发明还能够应用于除IVUS采集之外的任何其他血管内数据采集。除冠状动脉流程之外，本发明还能够应用于其中能够识别路径的任何其他应用领域。
本发明能够被用于其中使用血管内技术的图像引导的介入。图4示意性并且示范性示出了用于确定解剖结构中的导管10的远端11的具体位置的方法的实施例。该方法包括不一定以该顺序的如下步骤：
S1提供示出导管10的图像数据，所述导管10包括近端部分14、远端部分和布置在近端部分14的末端处的在这两个部分之间的位置传感器12，
S2提供解剖结构中的导管10中的位置传感器12的位置数据，
S3提供解剖数据，
S4基于位置传感器12的位置数据和解剖数据来检测导管10的近端部分14通过解剖结构的路径，并且
S5基于所述路径和位置传感器12的位置数据来确定解剖结构中的导管10的远端11的具体位置。
关于至少步骤S1至S3的顺序是任意的；其还能够例如同时地实现。
在本发明的另一示范性实施例中，提供一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，适于在适当系统上运行根据前述实施例之一的方法的方法步骤。
因此，所述计算机程序单元可能被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可能是本发明的实施例的部分。该计算单元也可以适于执行或引起上文所描述的方法的步骤的执行。此外，其可以适于操作上文所描述的装置的部件。计算单元能够适于自动地操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，数据处理器可以被装备为执行本发明的方法。
本发明的该示范性实施例涵盖从一开始就使用本发明的计算机程序和借助于更新将现有程序变成使用本发明的程序的计算机程序两者。
更进一步地，所述计算机程序单元可能能够提供实现如上文所描述的方法的示范性实施例的流程的所有必要的步骤。
根据本发明的另外的示范性实施例，提出了诸如CD-ROM的计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质在其上存储有计算机程序单元，所述计算机程序单元由前述部分描述。
计算机程序可以存储和/或分布在适合的介质（诸如与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的部分的光学存储介质或固态介质）上，但也可以以诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统的其他形式分布。
然而，计算机程序也可以在像万维网的网络上提供并且能够被下载到来自这样的网络的数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示范性实施例，提供了用于制造可用于下载的计算机程序单元的介质，该计算机程序单元被布置为执行根据先前所描述的本发明的实施例之一的方法。
必须指出，参考不同的主题描述了本发明的实施例。具体而言，参考方法类型权利要求描述一些实施例，并且参考设备权利要求描述其他实施例。然而，本领域技术人员从以上和如下说明将理解到，除非另外指出，否则除属于一个类型的主题的特征的任何组合外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本申请所公开。然而，可以组合所有特征，这提供超过特征的简单求和的协同效应。
尽管在附图和前述说明中已经详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述将被认为是说明性或示范性而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域技术人员在实践所主张的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项目的功能。互不相同的从属权利要求中记载了特定措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的附图标记不得被解释为对范围的限制。
Claims (18)
1.一种用于确定解剖结构中的导管(10)的远端(11)的具体位置的设备(1)，包括：
-导管(10)，其包括远端(11)和在近端方向上与所述远端(11)间隔布置的位置传感器(12)，以及
-处理单元(20)，
其中，所述位置传感器(12)被配置为提供在所述解剖结构中并且在所述导管(10)上的位置数据，并且
其中，所述处理单元(20)被配置为：
处理所述解剖结构的给定解剖数据，
基于所述解剖数据和所述位置传感器(12)的所述位置数据来检测所述导管(10)通过所述解剖结构的路径，并且
基于所述路径和所述位置传感器(12)的所述位置数据来确定所述解剖结构中的所述导管(10)的所述远端(11)的具体位置。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，还包括血管内数据采集传感器(13)，所述血管内数据采集传感器基本上被布置在所述导管(10)的所述远端(11)处并且被配置为提供血管内数据。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其中，所述处理单元(20)还被配置为基于所述位置传感器(12)的位置数据来将血管内数据与所述位置传感器(12)的所述位置数据配准和/或与所述解剖数据配准。
4.根据权利要求1-3中的一项所述的设备(1)，其中，所述位置数据被用于延伸(11)对超出所述给定解剖数据的所述路径的检测。
5.根据权利要求1-3中的一项所述的设备(1)，还包括反馈单元，所述反馈单元被配置为优选基于所述位置数据来提供关于所述导管(10)相对于所述路径的移动的反馈。
6.根据权利要求2-3中的一项所述的设备(1)，其中，所述路径通过由用户输入或者由所述数据采集传感器(13)和/或所述位置传感器(12)的所述位置而识别的起始点和/或结束点(11)来限定。
7.根据权利要求2-3中的一项所述的设备(1)，其中，所述设备(1)还包括显示单元，所述显示单元被配置为基于所述位置数据来呈现所述血管内数据和所述解剖数据的同步视图。
8.一种用于确定解剖结构中的导管(10)的远端(11)的具体位置的系统，包括解剖数据单元(30)和根据前述权利要求中的任一项所述的设备(1)，其中，所述解剖数据单元(30)被配置为提供所述给定解剖数据。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述位置传感器(12)是电磁传感器，和/或所述解剖数据单元(30)是X射线单元，优选是血管造影单元。
10.一种用于确定解剖结构中的导管(10)的远端(11)的具体位置的方法，包括如下步骤：
a)提供示出所述导管(10)的图像数据，所述导管包括近端部分、远端部分和被布置在所述近端部分的末端(11)处的在这两个部分之间的位置传感器(12)，
b)提供所述位置传感器(12)在所述导管(10)上并且在所述解剖结构中的位置数据，
c)提供解剖数据，
d)基于所述解剖数据和所述位置传感器(12)的所述位置数据来检测所述导管(10)的所述近端部分通过所述解剖结构的路径，并且
e)基于所述路径和所述位置传感器(12)的所述位置数据来确定所述解剖结构中的所述导管(10)的所述远端(11)的具体位置。
11.根据权利要求10所述的方法，包括如下步骤：
a)提供导管(10)，所述导管包括远端(11)和在近端方向上与所述远端(11)间隔布置的位置传感器(12)，
b)提供所述位置传感器(12)的位置数据，
c)基于给定解剖数据和所述位置传感器(12)的所述位置数据来检测所述导管(10)通过解剖结构的路径，并且
d)基于所述路径和所述位置传感器(12)的所述位置数据来确定所述解剖结构中的所述导管(10)的所述远端(11)的具体位置。
12.根据权利要求10所述的方法，包括如下其他步骤：
-提供解剖数据单元(30)，
-将所述位置传感器(12)与所述解剖数据单元(30)配准，
-生成解剖数据，并且
-提供所述解剖数据。
13.根据权利要求10-12中的一项所述的方法，包括如下其他步骤：
-提供血管内数据采集传感器(13)，所述血管内数据采集传感器基本上被布置在所述导管(10)的所述远端(11)处并且被配置为提供血管内数据，并且
-基于所述位置传感器(12)的位置数据将血管内数据与所述位置传感器(12)的位置数据配准和/或与所述解剖数据配准。
14.一种用于确定解剖结构中的导管(10)的远端(11)的具体位置的装置，包括数据处理器和用于存储机器可执行指令的工作存储器，其中，所述机器可执行指令的运行令所述数据处理器：
a)提供示出所述导管(10)的图像数据，所述导管包括近端部分、远端部分和被布置在所述近端部分的末端(11)处的在这两个部分之间的位置传感器(12)，
b)提供所述位置传感器(12)在所述导管(10)上并且在所述解剖结构中的位置数据，
c)提供解剖数据，
d)基于所述解剖数据和所述位置传感器(12)的所述位置数据来检测所述导管(10)的所述近端部分通过所述解剖结构的路径，并且
e)基于所述路径和所述位置传感器(12)的所述位置数据来确定所述解剖结构中的所述导管(10)的所述远端(11)的具体位置。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述机器可执行指令的运行还令所述数据处理器：
a)提供导管(10)，所述导管包括远端(11)和在近端方向上与所述远端(11)间隔布置的位置传感器(12)，
b)提供所述位置传感器(12)的位置数据，
c)基于给定解剖数据和所述位置传感器(12)的所述位置数据来检测所述导管(10)通过解剖结构的路径，并且
d)基于所述路径和所述位置传感器(12)的所述位置数据来确定所述解剖结构中的所述导管(10)的所述远端(11)的具体位置。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述机器可执行指令的运行还令所述数据处理器：
-提供解剖数据单元(30)，
-将所述位置传感器(12)与所述解剖数据单元(30)配准，
-生成解剖数据，并且
-提供所述解剖数据。
17.根据权利要求14-16中的一项所述的装置，其中，所述机器可执行指令的运行还令所述数据处理器：
-提供血管内数据采集传感器(13)，所述血管内数据采集传感器基本上被布置在所述导管(10)的所述远端(11)处并且被配置为提供血管内数据，并且
-基于所述位置传感器(12)的位置数据将血管内数据与所述位置传感器(12)的位置数据配准和/或与所述解剖数据配准。
18.一种存储有用于控制根据权利要求1至7中的任一项所述的设备(1)的计算机程序单元的计算机可读介质，所述计算机程序单元当由所述设备(1)的处理单元(20)运行时适于执行根据权利要求10-13中的任一项所述的方法的步骤。
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