CN107072743A - 被布置为与光学形状感测使能的介入设备协作的处理系统 - Google Patents

被布置为与光学形状感测使能的介入设备协作的处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种处理系统(200)，所述处理系统(200)被布置为与光学形状感测使能的细长介入设备(1020、1120、1220、1320、1420)协作，所述细长介入设备例如包括光纤的导管。重建形状数据提供单元(130)提供针对所述介入设备(1020、1120、1220、1320、1420)的重建形状数据。虚拟标记提供器单元(140)基于所述重建形状数据来提供至少一个虚拟标记(1020A、1020B、1101、1102、1103、1201、1203、1204、1301、1302、1401)，例如，作为到X射线图像的叠加。本发明因此将任何OSS使能的设备转变为适于所有种类的实况3D测量的经校准的设备。

Description

被布置为与光学形状感测使能的介入设备协作的处理系统
技术领域
本发明涉及被布置为与光学形状感测使能的介入设备协作的处理系统。本发明还涉及用于对对象内的介入设备进行成像的成像系统。本发明还涉及处理方法。本发明还涉及用于提供针对光学形状感测使能的介入设备的至少一个虚拟标记的计算机程序。
背景技术
US 2010/318182 A1公开了一种用于引入诸如支架或其他设备的设备的护套，所述护套包括沿所述护套的预订部分的若干参考标记，以用于原位测量目的。
然而，每次测量被执行时，需要这样的专用校准设备，因为并非每个介入设备都具有这些参考标记。在血管内流程中，当导丝就位时，一个选项是在导丝上滑动校准设备，但是这样的操作需要一些繁琐的工作来更换设备。
发明内容
本发明的目的是提供被布置为与光学形状感测使能的介入设备协作的改进的处理系统、用于对对象内的介入设备进行成像的改进的成像系统、改进的处理方法、用于提供针对光学形状感测使能的介入设备的至少一个虚拟标记的改进的处理计算机程序，其克服了对用于执行测量的专用设备的需要，并且并不需要不必要的更换工作。
在本发明的第一方面中，提供了一种处理系统，其中，所述处理系统被布置为与光学形状感测使能的细长介入设备协作，其中，所述介入设备被配置用于被布置在对象内；其中，所述处理系统包括：重建形状数据提供单元，其被配置用于提供所述介入设备的重建形状数据；以及虚拟标记提供器单元，其被配置为基于所述重建形状数据来提供至少一个虚拟标记。
本发明的第一方面涉及一种系统，利用所述系统常规OSS使能的介入设备可以被转变为“虚拟”校准设备，例如物理医学设备。设备因此不需要包含任何辐射不透明的标记，与现有技术设备不同。本发明能够用于任何OSS使能的设备(即，用于具有集成的光学形状感测的任何设备)。借助于本发明，能够在不需要进行任何图像配准的情况下执行测量。由重建形状数据提供单元提供的重建形状数据可以是例如在该坐标系(其通常在度量空间中)中定义的一组坐标。用户能够例如通过查看设备的形状中的曲线来测量血管的长度。在介入设备进入或离开血管的点处，存在弯曲，因此在两个弯曲之间或弯曲与设备端部之间的设备长度向用户给出许多信息。如下面解释的，本发明例如通过示出沿设备的标尺来支持提供关于这些距离的视觉信息。
光学形状感测(OSS)技术通常涉及沿光纤长度的至少部分，优选地沿光纤的整个长度跟踪光纤的形状(即，个体位置和/或定位)。OSS使能的纤维能够被用于监测纤维可以被插入或引入到其中的目标的三维形状。被插入在细长设备内的光纤的三维形状重建的范例描述可以在US 2013/308138A1中发现，在此通过引用将其并入。光学形状感测通常使用多芯光纤来重建沿设备的长度的形状。本发明支持提供介入设备的虚拟标记，例如作为X射线的之上的叠加。介入设备被表示的方式独立于介入设备的实际类型，因此，表示能够为折线、管或网格。本发明因此将任何常规OSS使能的设备转变为校准设备，其适于各种种类的实况3D测量。
介入设备可以包括例如(超声)探头、内窥镜、或导管，包括但不限于诊断血管造影导管、微导管、引流管、球囊导管和中心静脉导管。
当提及OSS使能的介入设备时，通常是指被配置为提供要用于执行光学形状感测的数据的介入设备。在这样的程度上，介入设备优选地包括至少一条光纤。尽管第一方面涉及“细长介入设备”，但是应注意，只要光纤的已知部分被连接到刚性的设备(的部分)并且该设备(部分)的模型已知，就能够在空间中虚拟地重建和跟踪其。
对象可以例如指的是活体有机体，例如人或动物。
已经借助于光学形状感测跟踪了介入设备的形状(例如，个体位置和/或定位)，光学形状感测单元采集大量的数据，本文中称为“光学形状感测数据”。
如上面解释的，光学形状感测(OSS)技术通常涉及跟踪光纤的沿其长度的至少部分，优选地沿其整个长度的形状。本文中，OSS技术被用于跟踪介入设备的沿其长度的至少部分，优选地沿其整个长度的形状。
当提及“形状重建”时，人们通是指及捕获目标的形状和外观。这可以涉及提供对象的三维参数化，即度量3D空间中的坐标。光学形状感测中的形状重建通常开始于重建起始点，即重建开始处的沿光纤的某个点。该点通常被选择为OSS坐标系的原点。
根据WO2012101562A1、EP2667815A2、WO2014053934A1、或WO2014053925A1，广泛己知，可以如何确定重建形状数据，如何实施目标的三维参数化，以及如何确定重建起始点。
WO2012101562A1(通过引用将其并入本文)公开了一种光学形状感测系统，其采用细长设备、被嵌入在所述细长设备内的光纤(其中，所述光纤包括一个或多个芯)、光学探询控制台和3D形状重建器。在操作中，光学探询控制台生成指示作为波长的函数的针对光纤的每个芯的反射的幅度和相位两者的测量结果的反射光谱数据，并且3D形状重建器重建光纤的3D形状。3D形状重建器运行：响应于反射光谱数据而生成针对沿光纤的多个位置的局部应变数据；根据沿纤维的每个局部应变来生成局部曲率和扭转角；以及根据沿光纤的每个局部曲率和扭转角来重建光纤的3D形状。
EP2667815A2(通过引用将其并入本文)公开了一种集成光学形状感测系统和方法，其包括被配置为接收纤维端口或连接器的布置结构。平台被配置为提供与所述布置结构的距离关系，使得纤维端口或连接器可被跟踪以提供位置参考。平台将患者固定为邻近所述布置结构。光学形状感测使能的介入仪器具有可连接到纤维端口或连接器的第一光纤线缆。光学探询模块被配置为收集来自仪器的光学反馈，并且具有可连接到纤维端口或连接器的第二光纤线缆，使得已知参考位置被提供用于准确形状重建。
WO2014053934A1(通过引用将其并入本文)公开了将光纤形状传感器的测量信号与对纤维形状传感器进行成像的成像设备的成像平面进行配准。成像设备的参考平面是指纤维形状传感器的参考平面，使得源自于纤维双折射的测量误差针对该平面被最小化。
WO2014053925A1(通过引用将其并入本文)公开了一种用于将针对形状感测系统的坐标系配准到针对流程前或流程中成像数据的坐标系的系统和方法。形状配准中的稳定曲线被识别并匹配到另一曲线去，其中，另一曲线来自于来自后续事件的另一形状构建或来自于来自另一成像模态的成像数据。匹配的曲线被对准，从而对准针对相应曲线的坐标系。
起始点可以是例如沿在已知空间中被保持静止的纤维的校准点(例如，相对于操作台的固定位置，其在X射线系统具有桌台跟踪时在已知空间中)。
现有技术接入设备利用参考标记，诸如辐射不透明标记，以采用设备上的标记的位置(并且因此患者内部的距离)被已知的事实。辐射不透明标记通常包括辐射不透明材料，即电磁辐射(诸如，X射线)相对不能够经过其的材料。作为对比，本发明采用“虚拟标记”。虚拟标记可以指的是沿介入设备的重建形状定位的位置。术语“虚拟”在本文中被用于表达标记并不这样物理地存在，而是被使得表现为这样做，例如通过由虚拟标记提供器单元采用的软件。
例如标尺的形式(例如，多数现有技术设备)的至少一个虚拟标记可以通过内插在提供的形状(其是具有已知相对距离的三维点的阵列)上来提供。另外，设备的端部能够用作一种三维光标。尤其是，端部的位置能够被用于标记特定时间点处的坐标。此外，用户可以将虚拟标记添加在术前数据中，诸如CT或MR，其能够被配准到OSS设备。
重建形状数据提供单元可以包括输入单元，使得处理系统被配置用于经由所述输入单元接收介入设备的重建形状数据。重建形状数据提供单元还可以通过访问内部或外部存储介质来提供重建形状数据。重建形状数据提供单元还可以包括形状重建单元，所述形状重建单元被配置为在提供到其的光学形状感测数据上执行形状重建步骤。重建形状数据提供单元可以被配置为经由物理单元(例如，被插入到输入单元中的数据线缆)来接收数据。重建形状数据提供单元额外地和/或备选地可以被配置为经由非物理单元，诸如借助于无线连接，来接收数据。重建形状数据提供单元可以额外地和/或备选地包括被配置为存储重建形状数据的存储单元。
经由X射线系统将术前医学数据配准到操作台上的患者尤其根据以下已知：例如，WO2012101562A1、EP2667815A2、WO2014053934A1或者WO2014053925A1，其描述OSS到成像模态(如X射线)的一些配准。因此，在术前数据、患者、X射线系统和OSS的坐标系之间提供直接映射。在正确地配准的CT扫描中放置的标记因此能够被容易地转换为OSS空间中的位置并且用于测量。
通常一些校准和配准将期望用于X射线系统和OSS系统设置，以得到这些空间之间的正确映射。然而，当仅OSS空间被考虑并且用户能够看到设备的形状正跟随特定解剖结构时，用户能够使用标尺功能，而没有任何配准以测量两个分支之间的距离，例如。
在实施例中，所述介入设备包括至少一条光纤。
在另外的实施例中，介入设备包括至少一条光纤，并且所述光纤包括重建起始点。
在另外的实施例中，介入设备包括至少一条光纤，并且所述介入设备包括细长设备，其中，所述光纤被嵌入在所述介入设备中。
在另外的实施例中，所述至少一个虚拟标记包括参考坐标。
在另外的实施例中，所述至少一个虚拟标记包括元数据，所述元数据提供关于所述至少一个虚拟标记的信息。所述元数据可以涉及例如虚拟标记的标签或者参考识别号。元数据额外地和/或备选地可以包括指示距离信息的标尺上的一个或多个标签。元数据额外地和/或备选地可以包括一个或多个定制标签，例如用于标记感兴趣点。因此，用户被提供有直接和易于使用的方式来区分一个虚拟标记与另一个，而例如不必对虚拟标记进行计数。
在另外的实施例中，处理系统包括输出部，所述输出部被配置为提供所述重建形状数据和所述至少一个虚拟标记。借助于处理系统的输出，能够在存储介质上存储所述重建形状数据和所述至少一个虚拟标记。以此方式，所述重建形状数据和所述至少一个虚拟标记可以在之后的阶段进一步被处理。
在另外的实施例中，处理系统还包括：感兴趣区域表示单元，其被配置用于生成表示所述对象内的感兴趣区域的感兴趣区域表示；以及配准单元，其被配置为将当所述介入设备被布置在所述对象内时的所述至少一个虚拟标记与所述感兴趣区域表示进行配准。
在实施例中，所述处理系统被配置为确定所述至少一个虚拟标记与参考点之间的距离。所述参考点可以是介入设备附近的参考坐标。参考点还可以是CT或MR图像中的标记的点。参考点还可以是由EM设备提供的点。此外，处理系统可以被配置为确定所述至少一个虚拟标记与分割的血管的中心线之间的距离。此外，处理系统可以被配置为确定所述至少一个虚拟标记与(分割的)解剖结构特征(诸如，钙化、心门和/或血管壁)之间的距离。此外，处理系统可以被配置为确定所述至少一个虚拟标记和与平面的相交点之间的距离。此外，处理系统能够确定体积的切割平面。在该平面中，2D测量可以被执行，诸如确定(血管轮廓的)面积和到血管壁的最短距离。优选地，实施例包括执行配准。
距离可以指的是第一和第二虚拟标记之间的欧几里得最短距离。或者，距离可以指的是沿预定义曲线的最短距离。或者，距离可以指的是沿预定义表面的最短距离，其中，表面是三维空间中的二维表面，并且其中，表面包括第一和第二虚标记。例如，设备的端部(或任何其他特定点)在特定时间段期间行进的路径的长度对于用户而言可以是有用的。此外，如果一个设备在其他设备的管腔内，例如导丝在导管内，则沿设备从一个远端端部到其他设备的远端端部的距离是有用信息，因为用户将知道在端部到达彼此之前设备能够被插入多远。其还能够被用于通过例如在病变的一端保持每个端部来进行快速长度测量，使得两个端部之间的距离揭示关于病变的尺寸的信息。其他应用涉及多个设备上的(用户定义的)固定点之间的实况距离测量，无论它们是否在彼此之内。另外，定义的3D位置(界标)与设备上的固定位置之间的距离可以被确定。如以上指出的，用户可能对定义的3D位置(界标)与设备之间的最短距离感兴趣。
用户可以选择在X射线图像上布置二维界标，并且与设备结合将这些用于距离测量，其中，距离测量结果例如可以是最短距离或到形状的距离。二维标记可以描述从X射线系统的源到探测器的在三维中的线。相当频繁地，距离并非被标记有2D界标的解剖结构特征与设备之间的精确距离，因为不知道解剖结构特征被定位在线上何处。存在向用户提供距离的不同选项，其是对真实距离的一些估计。例如，线上的位置具有与设备的位置相同的深度，因此测量是在垂直于X射线图像的平面中的。备选地，位置被选择在平面中的线上，所述线行进通过等中心并且垂直于X射线图像。此外，用户可以选择例如在来自不同角度的图像的帮助下确定深度。
在另外的实施例中，所述虚拟标记提供器单元被配置为提供第一虚拟标记和第二虚拟标记，其中，所述处理系统被配置为确定所述第一虚拟标记与所述第二虚拟标记之间的距离。
在另外的实施例中，所述虚拟标记提供器单元被配置为提供第一虚拟标记、第二虚拟标记和第三虚拟标记，其中，所述处理系统还被配置为确定由所述第一虚拟标记、所述第二虚拟标记和所述第三虚拟标记形成的至少一个角度。
在另外的实施例中，所述虚拟标记提供器单元被配置为提供多个虚拟标记的三体，其中，所述处理系统还被配置为确定针对所述虚拟标记的三体中的一个的至少一个角度。
在另外的实施例中，所述虚拟标记提供器单元被配置为提供虚拟标记的第一对和第二对，其中，所述第一对和所述第二对形成相应的第一直线和第二直线，并且其中，所述处理系统还被配置为确定有所述第一直线和所述第二直线形成的至少一个角度。
在本发明的第二方面中，提供了一种用于对对象内的细长介入设备进行成像的成像系统，其中，所述成像系统包括：处理系统；以及显示单元，其被配置为显示所述至少一个虚拟标记。
成像系统例如可以指的是用于对对象(例如，患者)进行成像的X射线成像系统。类似地，成像系统可以是计算机断层摄影装置、磁共振装置、超声装置或另一成像模态。
在实施例中，所述成像系统还包括：感兴趣区域表示单元，其被配置用于生成表示所述对象内的感兴趣区域的感兴趣区域表示；以及配准单元，其被配置为当所述介入设备被布置在所述对象内时将所述至少一个虚拟标记与所述感兴趣区域表示进行配准；其中，所述显示单元被配置为与所述感兴趣区域表示一起显示所述至少一个虚拟标记。
当提及所述对象内的感兴趣区域(ROI)时，本发明通常涉及勾画对象内的目标或体积的边界(在2D中)或轮廓或表面(在3D中)。
在本文中，术语“表示”具体而言可以指的是图像，例如X射线图像。类似地，图像可以是计算机断层摄影图像、磁共振图像、超声图像或另一成像模态的三维图像。
图像配准通常涉及将(通常为成像)数据的不同集合映射到单个坐标系中。借助于图像配准，比较或整合从不同测量结果获得的数据是可能的。在本发明的背景下，配准通常意味着形状坐标系(空间)到特定其他形状(例如，针对X射线系统定义的空间(例如，图像空间、桌台空间、患者空间、探测器空间等))的关系是已知的。执行配准的一个选项将是将重建起始点保持在特定其他空间中的已知固定位置中(例如，可将起始区域固定到桌台)。“参考标记”然后将是已知固定位置(和取向)。通过探测X射线中的标记物，能够执行在X射线空间和形状空间中的标记之间的映射，即，配准。配准也可以被用于确定X射线图像中的距离。
显示单元可以涉及投影器屏幕计算机显示器或被配置为图形地表示图像的其他模态。
优选地，一个或多个虚拟标记的刻度(单位尺寸)能够针对用户的偏好(例如，厘米或毫米)或者地域内的标准(例如，公制或英制)被调节。因此，本发明可以提供不同刻度，而不必改变物理设备。所述刻度还能够取决于用户放大到什么程度。
在实施例中，显示单元被配置为接收关闭信号，其使得所述显示单元停止显示(或者终止显示)所述至少一个虚拟标记；其中，所述显示单元还被配置为接收打开信号，其使得所述显示单元显示所述至少一个虚拟标记。
在另外的实施例中，所述显示单元被配置为显示三维(3D)虚拟标尺。通过提供3D虚拟标尺而不是仅提供点之间的3D距离，X射线中可见的内容的距离信息能够更准确地被显示。以类似方式，三个3D点能够定义3D平面，所述3D平面能够被用于标尺网格，使得能够在该平面中进行测量。
在另外的实施例中，显示单元被配置为提供建议的查看透视。
建议的查看透视(或查看位置)，例如桌台和C型臂位置，可以基于设备的位置和形状来提供。用户也可以选择重建形状上的三个点，其继而定义查看平面。查看平面然后可以由处理装置基于例如特定点、曲线、特定点的方向或者所有这些的组合来自动地计算。
在本发明的第三方面中，提供了一种处理方法，包括：提供光学形状感测使能的细长介入设备的重建形状数据，其中，所述介入设备被配置用于被布置在对象内；并且基于所述重建形状数据来提供至少一个虚拟标记。
在本发明的第四方面中，提供了一种用于提供针对光学形状感测使能的细长介入设备的至少一个虚拟标记的处理计算机程序，所述处理计算机程序包括程序代码单元，所述程序代码单元用于在所述计算机程序在控制根据权利要求1所述的处理系统的计算机上运行时令所述处理系统执行根据权利要求10所述的处理方法的步骤。
应当理解，根据权利要求1所述的处理系统、根据权利要求7所述的处理系统、根据权利要求10所述的处理方法以及根据权利要求11所述的处理计算机程序具有与如从属权利要求中定义的相同和/或相似的的优选实施例。
应当理解，本发明的优选实施例还能够是从属权利要求或以上实施例与相应独立权利要求的任何组合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的并且将得到阐述。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性且示范性地示出了包括处理系统的实施例的介入系统，
图2示意性且示范性地示出了成像系统的实施例，
图3示意性且示范性地示出了提供至少一个虚拟标记的方法的实施例，
图4示意性且示范性地示出了处理方法的实施例，
图5示意性且示范性地示出了成像方法的实施例，
图6示出了具有辐射不透明标记物的猪尾形导管，
图7示出了具有深度标记的硬膜外针，
图8示出了辐射不透明标尺的范例，
图9示出了虚拟设备上的标记的范例，
图10示出了使用介入设备上的虚拟标记来执行角度测量的范例，
图11示出了执行介入设备上的两个虚拟标记之间的距离测量的范例，以及确定3D点与介入设备之间的最短距离的范例，
图12示出了执行沿介入设备的距离测量的范例，
图13示出了基于分割的CT确定区和针对血管壁的最短距离的范例，并且
图14示意性且示范性地示出了处理系统的另外的实施例。
具体实施方式
图1示意性且示范性地示出了介入系统100的实施例，介入系统100包括光学形状感测使能的设备125和处理系统200。介入设备125被配置用于被布置在对象110内。介入系统100包括：光学形状感测单元120，其被配置为借助于被嵌入在介入系统125内的光纤和光源(未示出)来提供针对介入设备125的至少部分的光学形状感测数据。处理系统200包括：重建形状数据提供单元130，其被配置为提供针对介入设备125的重建形状数据；以及虚拟标记提供器单元140，其被配置为基于所述重建形状数据来提供至少一个虚拟标记。重建形状数据提供单元130可以包括形状重建单元，所述形状重建单元执行形状重建以递送重建形状数据。光学形状感测单元120可以包括例如光源和光纤。介入设备125可以包括例如细长设备，诸如导管。如本文下面更加详细描述的，处理系统200还可以包括任选的感兴趣区域表示单元320，所述感兴趣区域表示单元被配置用于生成表示对象110内的感兴趣区域的感兴趣区域表示。处理系统200还可以包括任选的重建单元330，所述重建单元被配置为当所述介入设备被布置在对象110内的所述感兴趣区域内时将所述至少一个虚拟标记与所述感兴趣区域表示配准。
图2示意性且示范性地示出了成像系统300的实施例，成像系统300用于对对象310内的介入系统100的介入设备125进行成像。成像系统300例如可以包括具有一个或多个X射线源301和一个或多个X射线探测器302的X射线成像系统。成像系统300包括：处理系统200和显示系统340，所述显示系统被配置为与所述感兴趣区域表示一起显示所述至少一个虚拟标记。
图3示意性且示范性地示出了提供针对光学形状感测使能的介入设备125的至少一个虚拟标记的方法400的实施例。步骤410涉及提供针对介入设备的至少部分的光学形状感测数据。步骤420涉及基于光学形状感测数据来提供针对介入设备的重建形状数据。步骤420涉及基于所述重建形状数据提供至少一个虚拟标记。
图4示意性且示范性地示出了处理方法500的实施例。步骤510涉及提供介入设备125的重建形状数据，其中，介入设备125被配置用于被布置在对象内。步骤520涉及基于所述重建形状数据来提供至少一个虚拟标记。
图5示意性且示范性地示出了用于对介入设备100进行成像的成像方法600的实施例。步骤610涉及生成表示对象内的感兴趣区域的感兴趣区域表示。步骤620涉及在对象内布置光学形状感测使能的介入设备125，并且根据方法400提供至少一个虚拟标记。步骤630涉及将所述至少一个虚拟标记与所述感兴趣区域表示配准。步骤640涉及与所述感兴趣区域表示一起显示所述至少一个虚拟标记。
光学形状感测技术可以例如提供光纤的三维形状。通过将这样的光纤集成在介入设备中，能够知晓设备的形状。
在常规介入设备中，测量患者内部的距离利用叠加于X射线图像900的辐射不透明标尺990来执行，以利用所述辐射不透明标记来确定例如血管980(如例如图8所示)和设备(如例如图6和7所示)的尺寸。US 2010/0318182 A1描述了被放置在已知相对距离处的辐射不透明标记。US 5860923 A描述了指示要利用患者外部的一些种类的可见标尺测量的路径的开始和结束的辐射不透明标记。然而，这些常常是专用于测量的设备，并且具有针对容易导航或支架放置的较少性质或没有针对容易导航或支架放置的性质。
由于X射线成像的透视缩短和逆向透视，因此难以仅基于X射线成像进行可靠测量。即，辐射不透明标尺上的刻度仅在标尺的深度处在垂直于视图方向的平面上有效。因此，医师常常使用校准设备，诸如被引入到血管710中的猪尾形导管720(如图6所示)或校准硬膜外针820(如图7所示)。辐射不透明标记物在已知相对位置处，允许用户通过对标记进行计数来进行3D长度测量和估计长度。主要问题在于，每次用户想要进行测量时，需要使用专用校准设备，因为并非每个设备都具有这些标记。在血管内流程中，当导丝就位时，能够在所述导丝上滑动校准设备，但是其需要一些工作来更换设备。本发明将OSS使能的设备转变为校准设备，从而在OSS使能的设备被使用的情况下消除了对专用校准设备的需要，因此改进了工作流程并且降低了成本。
本发明基于以下洞悉，即任何OSS使能的设备能够提供关于距离的信息。设备的重建形状能够提供虚拟标记物的可视化，其中，虚拟标记可以将相同功能提供到常规校准设备的辐射不透明标记。利用基于执行光学形状感测的虚拟标记，甚至能够提供更准确的刻度。这是因为辐射不透明标记物具有特定厚度，留下要由用户估计的两个位置之间的精确长度。虚拟标记可以包括实际3D点，因此这些点之间的距离非常准确。此外，如例如图9图示的，能够例如通过改变图形来改进针对介入设备1020的虚拟标记1020A、1020B的可视化。
在已知空间(例如，毫米空间)中计算重建形状。因此，能够通过使用重建形状的点在该空间中计算3D距离(即，沿直线或沿重建形状)。如果期望使用本发明来进行在流程前数据和流程中数据中的测量，则优选地能够将重建形状放置在流程前数据和流程中数据的背景下或与流程前数据和流程中数据配准。
可以通过以下来实现改进的用户体验：对虚拟标记打标签，使得用户不需要对每个虚拟标记进行计数。在实施例中，虚拟标记能够被切换为打开和关闭，使得视图较不拥挤。这在用户不在测量时尤其有用。标记的刻度(单位尺寸)能够针对用户的偏好(厘米或毫米)或者地域内的标准(公制或英制)被调节。能够进行此的一个优点在于不需要改变物理设备。在另一实施例中，可以使得刻度依赖于用户放大到什么程度。
如图10图示的，能够通过在对象1110内的介入设备1120上选择三个虚拟标记或者三个3D位置1101、1102、1103来实现实况角度测量。在没有如本发明提出的3D形状的情况下，角度1104能够在流程前体积(从例如CT或MR获得的)上来计算，但是这可以由于解剖结构的扭曲而是不准确的。角度1104还可以在从流程中任选X射线扫描获得的体积上来计算，但是这需要额外X射线曝光并且可能需要额外的(有毒)对比剂。直接在X射线图像上执行的常规角度测量较不准确，这是因为X射线的透视缩短和逆向投影。此外，仅平面内角度能够根据X射线图像来确定。通过使用如由本发明提出的3D形状，可以克服这些缺点。
用户可以使用实况形状或者记录的(静止)形状来选择点。
一些角度可以被自动计算，例如通过使用固定点或者查看形状的曲率。角度测量能够通过两次选择设备上的两个3D位置来完成。点对定义了能够计算其之间的角度的两条线。
如由图11图示的，对象1210内的介入设备1220上的点1203、1204之间的距离能够被计算并且被示出给用户(因此，不仅沿设备的长度而且两个点之间的欧几里得最短距离)。另外，可以确定虚拟标记1201与对象1210内的预定义位置1202之间的距离。设备的端部(或任何其他点)在特定时间段内行进的路径的长度对于用户而言可能是有用的。对此，不需要知晓设备的整体形状，而是仅设备上的一个点随时间的位置。因此，该益处不仅可以应用于OSS而且可以应用于能够随时间跟踪点的其他模态。
使用多个OSS使能的介入设备的测量可以如下地被执行：如果一个设备在另一个的管腔中，例如导丝在导管内，则沿设备从一个远端端部到另一设备的远端端部的距离能够被计算并且示出给用户。其能够给予用户关于能够在端部到达彼此之前将设备插入多远的信息。其还能够被用于通过在病变的一端保持每个端部来进行快速长度测量，使得可以直接确定长度。此外，可以确定多个设备上的(用户定义的)固定虚拟标记之间的实况距离，无论两者介入设备是否在彼此之内。
使用配准的3D体积或3D解剖结构界标的测量可以涉及以下：确定定义的3D位置(界标)与设备上的固定位置之间的距离；确定定义的3D位置(界标)1202与介入设备1220(参见图11)之间的最短距离。进行此的一种方式是识别最靠近3D位置(界标)1202的介入设备1220上的虚拟标记1201，并且然后确定虚拟标记1201与3D位置(界标)之间的距离d。使用配准的3D体积或3D解剖结构界标的测量还可以涉及以下：确定到(分割的)解剖结构特征(诸如钙化、心门和/或血管壁)的距离。使用配准的3D体积或3D解剖结构界标的测量还可以涉及以下：确定到与平面(例如由环定义的)的相交点的距离(欧几里得或沿设备)。这由图12图示，其中，介入设备1320被引入到对象1310中。通过识别与两个平面(在图2中图示为环)的相交点并且然后确定沿介入设备1320的距离来确定虚拟标记1301、1302之间的距离。
设备能够确定体积的切割平面。在该平面中能够完成2D测量结果，如(血管轮廓的)面积和到血管壁的最短距离。形状上的位置，例如端部或由用户点击的位置，能够是固定的并且被存储为3D界标。用户可以将2D界标放置在X射线图像上，并且结合设备将这些用于距离测量(最短距离，或者到形状上的点的距离)。2D界标可以描述例如从X射线系统的源到探测器的在3D中的点。距离并不是标记有2D界标的解剖结构特征与设备之间的精确距离，因为并不知晓解剖结构特征被定位在线上的何处。
存在用于向用户提供作为真实距离的某种估计的距离的不同选项：线上的位置可以具有与设备上的位置相同的深度，因此测量在与X射线图像垂直的平面中。位置还可以在于平面中的线上，所述线经过等中心并且垂直于X射线图像。用户能够例如在从不同角度实现的图像的帮助下确定距离。
如以上实施例中描述的选定的3D点(诸如设备上、3D体积上或X射线上)能够被用于定义3D虚拟标尺，而不是仅提供点之间的3D距离。以这种方式，能够更准确地测量X射线中可见的内容的距离信息。以类似方式，三个3D点能够定义能够被用作标尺网格的3D平面，使得能够在该平面中完成测量。设备的位置和形状能够提供针对查看位置(诸如，桌台和C型臂位置)的建议。用户能够定义描述察看平面的形状上的三个点。能够基于特定点、曲线、特定点的方向或者所有这些的组合来自动计算平面。
由图13图示了另外的实施例，其中，介入设备1420被引入到对象1410中，例如血管中。虚拟标记1401被提供在介入设备1420的端部处。本发明然后可以被用于确定到血管壁1402的距离d(优选地，最短距离)。
图14示意性且示范性地示出了处理系统200A的另外的实施例。处理装置200A包括：接收单元210，其被配置用于接收介入设备100的重建形状数据220。接收单元210可以包括输入单元。处理装置200A还包括虚拟标记提供器单元140A，虚拟标记提供器单元140A被配置为基于所述重建形状数据220来提供至少一个虚拟标记。
本发明的范例应用是包括OSS使能的设备的任何(医学和非医学)应用。
处理装置的所有布置能够与光学形状使能的介入设备和/或根据本发明的成像装置一起使用。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
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完成在权利要求中记载的若干项的功能。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使用这些措施的组合以获利。
由一个或多个单元或设备执行的如距离和角度测量结果的确定等能够由任何其他数量的单元或设备来执行。例如，两个虚拟标记之间的距离的确定能够由单个单元来执行或者由任何其他数量的不同单元来执行。根据以上描述的处理方法的处理装置的控制能够被实施为计算机程序的程序代码单元和/或被实施为专用硬件。根据以上描述的成像方法的成像装置的控制能够被实施为计算机程序的程序代码单元和/或被实施为专用硬件。
计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统分布。
权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
本发明涉及一种处理系统，其被布置为与光学形状使能的介入设备(例如包括光纤的导管)协作。重建形状数据提供单元提供针对所述介入设备的重建形状数据。虚拟标记提供器单元基于所述重建形状数据提供至少一个虚拟标记，例如作为到X射线图像的叠加。本发明然后将OSS使能的设备转变为适于所有种类的实况3D测量的校准设备。

Claims (11)

1.一种处理系统(200)，其中，所述处理系统(200)被布置为与光学形状感测使能的细长介入设备(125、1020、1120、1220、1320、1420)协作，其中，所述介入设备(125、1020、1120、1220、1320、1420)被配置用于被布置在对象(110、310、1110、1210、1310、1410)内；其中，所述处理系统(200)包括：
重建形状数据提供单元(130)，其被配置用于提供所述介入设备(125、1020、1120、1220、1320、1420)的重建形状数据；以及
虚拟标记提供器单元(140)，其被配置为基于所述重建形状数据来提供至少一个虚拟标记(1020A、1020B、1101、1102、1103、1201、1203、1204、1301、1302、1401)。
2.根据权利要求1所述的处理系统(200)，
其中，所述处理系统(200)还包括：感兴趣区域表示单元(320)，其被配置用于生成表示所述对象(110、310、1110、1210、1310、1410)内的感兴趣区域的感兴趣区域表示；以及
配准单元(330)，其被配置为当所述介入设备(125、1020、1120、1220、1320、1420)被布置在所述对象(110、310、1110、1210、1310、1410)内时将所述至少一个虚拟标记与所述感兴趣区域表示进行配准。
3.根据权利要求1所述的处理系统(200)，
其中，所述处理系统(200)被配置为确定所述至少一个虚拟标记(1201、1401)与参考点(1202、1402)之间的距离。
4.根据权利要求1所述的处理系统(200)，
其中，所述虚拟标记提供器单元(140)被配置为提供第一虚拟标记(1301)和第二虚拟标记(1302)，其中，所述处理系统(200)被配置为确定所述第一虚拟标记(1301)与所述第二虚拟标记(1302)之间的距离(d)。
5.根据权利要求1所述的处理系统(200)，
其中，所述虚拟标记提供器单元(140)被配置为提供第一虚拟标记(1101)、第二虚拟标记(1102)和第三虚拟标记(1103)，其中，所述处理系统(200)还被配置为确定由所述第一虚拟标记(1101)、所述第二虚拟标记(1102)和所述第三虚拟标记(1103)形成的至少一个角度(1104)。
6.根据权利要求1所述的处理系统(200)，
其中，所述虚拟标记提供器单元(140)被配置为提供虚拟标记的第一对(1101、1102)和第二对(1101、1103)，其中，所述第一对(1101、1102)和所述第二对(1101、1103)形成各自的第一直线和第二直线，并且其中，所述处理系统(200)还被配置为确定由所述第一直线和所述第二直线形成的至少一个角度(1104)。
7.一种用于对对象(110、310、1110、1210、1310、1410)内的细长介入设备(100、1020、1120、1220、1320、1420)进行成像的成像系统(300)，其中，所述成像系统(300)包括：
根据权利要求1所述的处理系统(200)；以及
显示单元(340)，其被配置为显示所述至少一个虚拟标记(1020A、1020B、1101、1102、1103、1201、1203、1204、1301、1302、1401)。
8.根据权利要求7所述的成像系统(300)，
其中，所述处理系统(200)还包括：感兴趣区域表示单元(320)，其被配置用于生成表示所述对象(110、310、1110、1210、1310、1410)内的感兴趣区域的感兴趣区域表示；以及
配准单元(330)，其被配置为当所述介入设备(125、1020、1120、1220、1320、1420)被布置在所述对象(110、310、1110、1210、1310、1410)内时将所述至少一个虚拟标记与所述感兴趣区域表示进行配准；
其中，所述显示单元(340)被配置为与所述感兴趣区域表示一起显示所述至少一个虚拟标记(1020A、1020B、1101、1102、1103、1201、1203、1204、1301、1302、1401)。
9.根据权利要求7所述的成像系统(300)，
其中，所述显示单元(340)被配置为显示三维虚拟标尺。
10.一种处理方法(500)，包括：
提供(510)光学形状感测使能的细长介入设备(125、1020、1120、1220、1320、1420)的重建形状数据，其中，所述介入设备(125、1020、1120、1220、1320、1420)被配置用于被布置在对象(110、310、1110、1210、1310、1410)内；并且
基于所述重建形状数据来提供(520)至少一个虚拟标记(1020A、1020B、1101、1102、1103、1201、1203、1204、1301、1302、1401)。
11.一种用于提供用于光学形状感测使能的细长介入设备(100、1020、1120、1220、1320、1420)的至少一个虚拟标记的处理计算机程序，所述处理计算机程序包括程序代码单元，所述程序代码单元用于在所述计算机程序在控制根据权利要求1所述的处理系统(200)的计算机上运行时令所述处理系统(200)执行根据权利要求10所述的处理方法(500)的步骤。
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