CN112739268A - 用于植入的引线提取的图像引导 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在使用提取设备(7)从对象的身体中提取引线的提取流程期间提供图像数据的设备(1)。所述设备包括：输入部(2)，其用于：接收在所述提取流程期间的所述引线的实况X射线投影图像数据，并且接收在所述提取流程之前采集的三维图像数据；处理单元(3)，其通过以下操作来确定所述提取设备(7)在所述三维图像数据中的位置：检测在所述流程期间的所述实况投影图像数据中的位置，并且将在所述实况投影图像数据中的这个位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关；以及输出部(4)，其基于所述三维图像数据来生成在所确定的位置处的所述引线和/或所述引线周围的身体结构的横截面视图的图像。
Description
技术领域
本发明涉及医学中的诊断成像和图像引导的治疗的领域。更具体地，本发明涉及用于在使用提取设备从对象的身体中提取引线的提取流程期间提供图像数据的设备、系统和方法。
背景技术
在某些情况下(例如在功能障碍或感染的情况下)，可能需要提取外科手术植入的心脏设备(例如，起搏器或除颤器)。移除这样的设备潜在地意味着高风险流程。特别地，通常被称为引线的一条或多条导丝通常从控制单元(例如，脉冲信号发生器)行进到心脏。在起搏器中，这些引线使得设备能够通过递送一连串电脉冲来影响心率，而在除颤器中，引线可以适于向心脏递送高能量脉冲，以便破坏危险的纤颤状况。
引线通常行进通过静脉而到达心脏。引线的顶端通常可以(例如通过尖齿、螺钉或钩子)被锚定到心肌，并且在植入后的几个月后可以被锚定到疤痕组织。
能够通过各种工具来执行起搏器或除颤器引线的引出，这些工具包括简单的护套、基于激光的提取设备或旋转的机械切割设备。为了规划和执行引线提取，需要关于钙化的量和位置和/或引线对血管床的粘附力和/或顺应情况的信息。因此，对靠近引线的解剖结构的高质量的可视化能够为流程执行提供有价值的支持。
发明内容
本发明的实施例的优点在于，在提取起搏器或除颤器的例如(一条或多条)植入的引线的流程期间提供良好、高效和有用的图像引导。
本发明的实施例的优点在于，在提取介入期间能够对3D图像数据(例如，CT体积图像)进行可视化。例如，在提取流程期间能够提供在提取设备顶端的位置处的局部诊断三维图像信息。
本发明的实施例的优点在于，能够例如通过使得在流程期间容易获得相关信息和/或通过基于根据3D图像数据导出的信息(例如，CT体积图像)控制提取设备来提高提取流程的安全性。
本发明的实施例的优点在于，在提取流程期间(或者在提取流程之前，作为在流程期间的参考)，能够根据所提供的一幅或多幅图像容易地确定在任何位置处(例如在提取设备的位置处)引线主体与脉管壁的接近程度。
本发明的实施例的优点在于，在提取流程期间，能够根据所提供的一幅或多幅图像容易地确定在提取设备的位置处引线主体与脉管壁的接近程度。
本发明的实施例的优点在于，在提取流程期间，能够根据所提供的一幅或多幅图像容易地确定提取设备是否位于引线顶端附近(例如位于引线的嵌入式顶端附近)。
本发明的实施例的优点在于，在提取流程期间(或者在提取流程之前，作为在流程期间的参考)，能够根据所提供的一幅或多幅图像(例如基于造影剂在引线之间如何流动以及引线相对于彼此的位置)容易地确定是否存在引线与引线的接合。
在第一方面中，本发明涉及一种用于在使用提取设备从对象的身体中提取引线(例如在身体的血管中的引线)的提取流程期间提供图像数据的设备。所述设备包括输入部，所述输入部用于：接收在所述提取流程期间的所述对象的所述身体中的所述引线的X射线投影图像数据的实况流，并且接收在执行所述提取流程之前采集的表示所述对象的所述身体中的所述引线的三维图像数据。所述设备包括处理单元，所述处理单元用于通过以下操作来确定所述提取设备在所述三维图像数据(的坐标系)中的位置：检测所述提取设备在所述提取流程期间的X射线投影图像数据的所述实况流中的位置，并且将在所述实况流中的所述位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关。
所述设备包括输出部，所述输出部包括被配置为控制所述提取设备的至少一个参数的接口。所述处理单元还适于：i)确定在所确定的所述提取设备的位置处或附近的脉管和/或斑块的特性，并且ii)通过考虑所述特性来控制所述提取设备的所述至少一个参数。
在根据本发明的实施例的设备中，所述输出部还适于基于所述三维图像数据来生成并输出在所确定的位置处的所述引线和/或所述引线周围的身体结构(例如，血管或心脏腔室)的横截面视图的图像。例如，三维图像数据可以是介入前图像数据。例如，三维图像数据可以是计算机断层摄影(CT)数据、C型臂CT数据和/或锥束CT数据。
在根据本发明的实施例的设备中，所述输出部可以适于生成并输出在以下多个位置处的所述引线和/或所述引线周围的身体结构的横截面视图的多幅图像，所述多个位置在所述血管的纵向方向(例如沿着所述血管的中心轴线的位置)和/或所述引线的纵向方向上与所确定的所述提取设备在所述三维图像数据中的位置向前间隔开或者围绕所确定的所述提取设备在所述三维图像数据中的位置间隔开。
在根据本发明的实施例的设备中，所述输出部可以适于基于所述三维图像数据来生成并输出在所确定的所述提取设备的位置处的所述引线和/或所述引线周围的身体结构的纵向视图的另外的图像。
在根据本发明的实施例的设备中，所述输出部可以包括用于控制所述提取设备的至少一个参数的接口。所述处理单元可以适于：确定在所确定的所述提取设备的位置处或附近的脉管和/或斑块的特性，并且通过考虑所述特性来控制所述至少一个参数。所述提取设备的所述至少一个参数包括所述提取设备的功率设置和/或开/关设置。
在根据本发明的实施例的设备中，所述处理单元可以适于当检测到的位置对应于硬斑块之后具有低粘附力的区域和/或较软的区域时停用所述提取设备。
根据本发明的实施例的设备可以包括用于处理所述三维图像数据的预处理器。这种处理可以包括从所述三维图像数据中分割出所述引线以提供经分割的三维图像。
在根据本发明的实施例的设备中，所述处理单元可以适于将所述经分割的三维图像配准到X射线投影图像数据的所述实况流，以将检测到的所述提取设备在X射线投影图像数据的所述实况流中的位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关。
在根据本发明的实施例的设备中，所述预处理器可以适于将所述引线的三维参数化模型拟合到所述经分割的三维图像，使得经拟合的三维参数化模型表示在执行所述提取流程之前存在于所述对象的所述身体中的所述引线的空间配置。所述处理单元可以适于将经拟合的三维参数化模型配准到X射线投影图像数据的所述实况流，以将检测到的所述提取设备在X射线投影图像数据的所述实况流中的位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关。
在根据本发明的实施例的设备中，所述预处理器可以适于基于所述三维图像数据和/或所述经拟合的三维参数化模型来确定作为沿着所述引线的纵向位置的函数的参数。所述输出部可以适于输出与在所确定的所述提取设备的位置处或者在所确定的所述提取设备的位置前面的纵向位置相对应的所述参数。该参数可以包括所述引线的局部曲率和/或局部粘附程度和/或所述引线与脉管壁的接近度。
在根据本发明的实施例的设备中，所述预处理器可以适于通过以下操作来确定与所述脉管壁的所述局部粘附程度：根据经由所述输入部接收到的三维图像数据的时间序列来量化所述引线相对于所述脉管壁的局部运动，并且基于所述局部运动来确定局部粘附程度。
在根据本发明的实施例的设备中，所述三维图像数据可以包括所述对象的胸部和心脏的对比增强的心脏计算机断层摄影数据集。
在第二方面中，本发明涉及一种用于在手术室、介入放射室或心脏导管化实验室中提供信息和/或控制仪器的集成系统，所述系统包括根据本发明的第一方面的实施例的设备。
根据本发明的实施例的系统可以包括所述提取设备。
在第三方面中，本发明涉及一种用于在使用提取设备从对象的身体中提取引线(例如在血管或心脏腔室中的引线)的提取流程期间提供图像数据的方法(例如，计算机实施的方法)。所述方法包括：接收在执行所述提取流程之前采集的表示所述对象的所述身体中的所述引线的三维图像数据。所述方法包括：接收在所述提取流程期间的所述对象的所述身体中的所述引线的X射线投影图像数据的实况流。所述方法包括：通过以下操作来确定所述提取设备在所述三维图像数据中的位置：检测所述提取设备在所述提取流程期间的X射线投影图像数据的所述实况流中的位置，并且将在所述实况流中的所述位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关。所述方法包括：基于所述三维图像数据来生成并输出在所确定的位置处的所述引线和/或所述引线周围的身体结构的横截面视图的图像。
在又一方面中，本发明还涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品用于在计算设备上被运行时执行根据本发明的第三方面的实施例的方法。
在所附的独立权利要求和从属权利要求中阐述了本发明的特定方面和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征适当组合，而不仅仅限于权利要求中明确说明的特征。
参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1示意性地图示了根据本发明的实施例的设备。
图2示意性地图示了根据本发明的实施例的方法。
图3示出了用于图示本发明的实施例的各方面的示例性引线提取设备的照片。
图4示出了用于图示本发明的实施例的各方面的在成像平面中具有引线的心脏计算机断层摄影体积图像的切片。
图5示出了用于图示本发明的实施例的其中引线提取设备沿着引线前进的X射线投影。
图6示出了用于图示本发明的实施例的在提取流程之后所提取的引线。
图7示出了根据本发明的实施例生成的示例性横截面图像。
图8和图9示出了根据本发明的实施例生成的纵向视图的示例性图像。
图10示出了可以根据本发明的实施例生成的图像的示例性组合。
附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，出于说明性目的，一些元件的尺寸可能被放大且并未按比例绘制。
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。
在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。
具体实施方式
将关于特定实施例并参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于这些特定实施例和附图，而是仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，出于说明性目的，一些元件的尺寸可能被放大且并未按比例绘制。尺寸和相对尺寸并不对应于实践本发明的实际减小。
此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二等用于在相似元件之间进行区分，而不一定是用于以时间、空间、排名或任何其他方式描述顺序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或图示的顺序的其他顺序来操作。
此外，说明书和权利要求书中的术语顶部、下方等用于描述性目的，而不一定是用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或图示的其他取向来操作。
应当注意，在权利要求中使用的术语“包括”不应被解读为限于其后列出的模块；它并不排除其他元件或步骤。因此，它应被解读为指定所提及的陈述的特征、整数、步骤或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或部件或其组的存在或增加。因此，表述“设备包括模块A和B”的范围不应限于设备仅由部件A和B组成。这意味着关于本发明，A和B仅仅是设备的相关部件。
在整个说明书中，对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中，各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指的是同一实施例，但是可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以以任何合适方式组合，这对于本领域普通技术人员而言，根据本公开内容将是显而易见的。
类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，有时将本发明的各种特征一起组合在单个实施例、附图或其描述中，以用于简化本公开内容并有助于对各种发明方面的一个或多个方面的理解。然而，本公开内容的这种方法不应被解读为反映了这样一种意图：所要求保护的发明需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征。而是，如权利要求所反映的那样，发明方面在于少于单个前述公开的实施例的所有特征。因此，具体实施方式之后的权利要求由此被明确并入该具体实施方式中，其中，每个权利要求本身独立作为本发明的单独的实施例。
此外，虽然本文描述的一些实施例包括其他实施例中包括的一些特征，但不包括其他实施例中包括的其他特征，但是如本领域技术人员将理解的那样，不同的实施例的特征的组合意在处于本发明的范围内，并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求中，任何要求保护的实施例都能够以任何组合进行使用。
在本文提供的说明书中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，没有详细示出公知的方法、结构和技术，以免混淆对本说明书的理解。
在第一方面中，本发明涉及一种用于提供用于在使用提取设备从对象的身体中(例如在血管或心脏腔室中)提取引线的提取流程期间使用的图像数据的设备。该设备包括处理单元、输入部和输出部。输入部适于接收在提取流程期间的对象的身体中的引线的X射线投影图像数据的实况流。输入部还适于接收在执行提取流程之前采集的表示对象的身体中的引线的三维图像数据。处理单元适于(例如被编程用于)确定(例如连续或频繁更新)提取设备在提取流程期间的X射线投影图像数据的实况流中的位置。处理单元还适于将在实况流中的位置与在三维图像数据中的位置相关，即，使得在三维图像数据中(即，在其坐标系中)确定提取设备的位置。输出部适于基于三维图像数据来生成并输出在所确定的位置处的引线和/或引线周围的身体结构(例如，血管或心脏腔室)的横截面视图的图像。
参考图1，示出了根据本发明的第一方面的实施例的设备1。设备1适于在用于从对象的身体中提取至少一条引线(例如，植入的引线，例如，诸如起搏器、除颤器、神经刺激器和/或电势传感器导电电线之类的导线)的提取流程期间提供图像数据(例如，增强图像信息)。因此，该设备可以适于在提取流程期间(例如，在用于提取至少一条将除颤器或起搏器连接到心肌以将信号递送到心肌的引线的流程期间)提供图像引导。该设备可以适于使得图像信息在介入放射室(IR)、心脏导管化实验室(CathLab)或手术室(OR)中可用。例如，设备1可以包括IR或CathLab系统(例如，所涉及的成像系统可以是被安装在天花板上的C型臂系统、被安装在地板上的C型臂系统、双平面C型臂系统、移动式C型臂系统或包括X射线源和探测器的机器人X射线系统)，例如，用于在这样的OR、IR或CathLab房间中提供信息并控制仪器的集成系统。设备1还可以包括提取设备7。提取设备7可以包括如本领域中已知的用于从身体的脉管系统内移除植入的引线的组织解剖、划破或切割设备。提取设备7可以包括用于通过机械力和/或通过借助于激光设备和/或射频源递送能量来从包埋组织中切割引线的切割设备。
设备1包括输入部2。输入部2适于接收在提取流程期间的对象的身体的至少部分的X射线投影图像数据的实况流，其中，该部分包含要提取的引线。例如，X射线投影图像数据的实况流可以是连续或频繁更新的二维X射线投影图像。例如，X射线投影图像数据的实况流可以包括X射线荧光透视图像数据。X射线投影图像数据的实况流可以包括对象的心脏(或其部分)的图像的实况流，例如特别是在用于提取处于心脏内或心脏附近的引线的流程时。
输入部2还适于接收表示对象的身体中的引线的三维(3D)数据。特别地，可以在执行提取流程之前获得3D数据。例如，3D数据可以是或者可以基于在执行提取流程之前采集的图像数据。
3D数据包括对象的身体的至少部分的3D图像数据(例如，计算机断层摄影(CT)重建图像体积)，该对象的身体的至少部分包含引线或者至少包含引线的顶端(例如，在提取引线的流程中需要从身体的结构(例如，血管壁)上卸下的针的顶端)。然而，本发明的实施例不限于此，例如，3D图像数据可以包括不同模态的3D图像体积，例如，核医学图像数据、3D回波描记图像数据、磁共振成像(MRI)数据或其他已知的医学3D成像模态。此外，由输入部接收的3D数据还可以包括(例如以参数化表示的形式的)引线的3D模型(例如，表示在对象的身体中存在的引线的空间配置的3D模型)。
3D图像数据可以包括多个共同配准的图像体积，例如，一个或多个共同配准的3D重建(例如，非对比增强的CT图像体积和对比增强的CT图像体积)或多个谱CT图像体积(例如，多个谱分量或从中导出的材料特异性图像)。多幅共同配准的图像还可以包括多种成像模态的图像(例如，共同配准的CT数据和MRI数据)。
3D图像数据可以包括其中从3D图像数据中分割出引线的3D图像体积。例如，3D图像体积可以包括表示引线的分割的图像体积，例如，其中，在每个体素位置处存在还是不存在引线均以体素值进行编码。然而，体素值也可以指示存在还是不存在额外的其他特征(例如，血管、血管壁、心肌和/或其他解剖结构)。除了至少一幅CT或MRI重建的图像体积以外，多幅共同配准的图像还可以包括例如表示至少引线的分割的图像体积。然而，3D数据还可以包括从3D图像数据分割出的引线的参数化模型。
输入部2可以适于接收对象的身体的包含引线(例如，至少引线的顶端)的至少部分的(一个或多个)图像体积(例如，CT重建图像体积或MRI重建图像体积。
该设备可以包括用于例如在执行提取流程之前处理(一个或多个)图像体积的预处理器5。(在下文中进一步讨论的)预处理器5可以适于从一个或多个图像体积中分割出引线，以提供其中从3D图像数据中分割出引线的3D图像体积。预处理器5可以适于将3D模型(例如，参数化3D模型)拟合到经分割的引线的3D图像。
例如，输入部2可以适于接收对象的胸部和心脏的心脏CT数据集(例如包括整条引线，例如包括从起搏器口袋到电极末端的体积)。例如，心脏CT数据集可以包括胸部和心脏的对比增强的心脏CT数据集。可以针对金属伪影和/或运动伪影来校正接收到的3D数据。
预处理器5可以适于针对(例如由于引线而产生的)金属伪影和/或运动伪影来校正接收到的3D图像数据。有利的是，因此能够获得对接近引线的组织和钙化的高质量可视化而没有金属伪影。例如，输入部可以接收以原始投影数据的形式的3D图像数据，并且预处理器可以使用本领域中已知的算法来执行断层摄影重建，以补偿(例如至少减少)金属伪影和/或运动伪影。
预处理器5可以适于针对(例如由于引线而产生的)金属伪影和/或运动伪影来校正接收到的3D图像数据。有利的是，因此能够获得对接近引线的组织和钙化的高质量可视化而没有金属伪影。例如，输入部可以接收3D图像数据，并且预处理器可以使用例如针对金属伪影和/或运动伪影的经训练的卷积神经网络来执行基于机器学习的伪影移除。
预处理器5可以适于根据经分割的引线(例如根据在其中分割出引线的3D图像体积)和/或基于参数化3D模型来确定感兴趣参数。例如，可以确定作为沿着引线的纵向位置的函数的引线的局部曲率。
例如，可以确定作为沿着引线的纵向位置的函数的引线顶端和/或引线的局部粘附程度。输入部2可以适于接收表示时间序列中的不同采集时间的多个图像体积，例如，输入部可以适于接收四维(4D，即，三个空间维度和一个时间维度)CT(或MRI)数据集。预处理器5可以适于确定引线对包含该引线的身体结构的壁的局部粘附力。例如，4D数据集可以包括与在至少一个心动周期和/或至少一个呼吸周期上延伸的多个时间点相对应的多幅3D图像，使得能够量化由身体的自然运动引发的引线相对于脉管壁的局部运动，其中表现出相对于壁的较大运动(例如其位置相对于壁发生较大变化)的引线区域指示低粘附力或无粘附力，而其中表现出相对于壁的较小运动的引线区域指示高粘附力。因此，能够以直接的方式量化或确定粘附力。
设备1还包括处理单元3。处理单元3适于(例如通过针对实况流的每个帧更新提取设备的位置)确定提取设备7在提取流程期间的对象的身体中的引线的X射线投影图像数据的实况流中的位置。例如，可以在X射线投影图像上跟踪提取设备的顶端。如本领域中已知的模式识别算法可以用于在投影图像中识别提取设备的顶端或提取设备的另一显著特征。
处理单元3还可以适于将X射线投影图像数据的实况流(例如，流的每个二维图像帧)配准到三维数据。例如，可以将表示在执行所述提取流程之前存在于对象的身体中的引线的空间配置的三维参数化模型配准到X射线投影图像数据的实况流(例如配准到每个帧)，并且/或者可以将通过对引线的图像分割而获得的经分割的三维图像配准到X射线投影图像数据的实况流(例如配准到每个帧)，并且/或者可以将在提取流程之前采集的对象的身体的包含引线的至少部分的与医学三维成像模态相对应的三维图像数据配准到X射线投影图像数据的实况流(例如配准到每个帧)。
可以应用本领域中已知的配准技术。例如，可以使用3D-2D配准算法例如，从3D模型到2D图像或从2D投影图像到3D体积图像的配准。该配准可以包括确定刚性变换的第一步骤，例如，所述刚性变换将2D图像帧的坐标映射到3D模型或体积图像的坐标系上。该配准可以包括确定弹性变换的第二步骤，例如，弹性变换用于补偿在提取流程期间由于患者在桌台上的位置(其可能与采集3D数据时的位置不同)所引起的变形、由于呼吸运动和/或心脏运动所引起的变形。此外，处理单元3还可以适于基于3D数据来确定用于采集X射线投影图像数据的实况流的合适观察角度，以例如用于向用户建议最优投影角度。
此外，处理单元3还可以适于通过考虑提取设备的定位信息来将X射线投影图像数据的实况流配准到三维数据。例如，提取设备可以适于(例如如本领域中已知的那样通过光纤形状感测和/或电磁跟踪)提供定位信息。
设备1还包括输出部4。输出部4可以包括用于连接到显示设备的连接器，或者输出部可以包括显示设备。例如，输出部4可以是计算机监视器或视频显示单元。本发明的实施例的优点在于，在提取介入期间能够对诸如CT体积图像之类的3D图像数据进行可视化。
在实施例中，输出部4适于基于三维图像数据来生成并输出在所确定的提取设备的位置处的引线和/或引线周围的身体结构(例如，血管或心脏腔室)的横截面视图的图像。
输出部4可以提供图像数据，例如显示图像和/或图像的视频序列并且/或者显示连续或频繁更新的图像。例如，输出部4可以基于3D图像数据(例如，CT体积图像)来提供其中指示了所确定的提取设备的位置的图像。
横截面视图的图像可以是在(例如所确定的)提取设备的远端的位置处的动态CT横截面。输出部4还可以提供例如示出以下多个位置的多幅图像(例如，多幅身体结构的横截面视图)：这多个位置在血管的纵向方向上与所确定的提取设备的位置向前间隔开或者围绕所确定的提取设备的位置间隔开。例如，可以提供示出在提取设备前面的下一5mm或10mm的切片。
图7示出了这样的横截面视图的示例性图像。
此外，输出部4还可以适于基于三维图像数据来生成并输出在所确定的提取设备的位置处的引线和/或引线周围的结构的纵向视图的图像。
图8和图9示出了这样的纵向视图的示例性图像。
此外，3D图像数据可以包括多幅3D图像(例如，在心动周期期间拍摄的序列图像和/或示出造影剂流过身体结构(例如，血管)的序列)。因此，输出部4也可以适于基本上如上文所讨论的那样针对多幅这样的3D图像中的每幅生成并输出一幅或多幅图像。
输出部可以通过在提取设备的(例如提取设备的顶端的)当前位置处的多平面重构或多平面重建(MPR)或最大强度投影(MIP)或经顶端位置适应的MIP来生成一幅或多幅图像。
因此，在对提取设备进行导航的同时，能够有利地对照经配准的引线顶端在实况X射线图像中进行追踪，并且可以显示提取设备的局部邻域(例如在引线附近)的CT图像信息以用于引导。
输出部还可以生成并输出从三维图像数据中提取的信息在投影图像数据上的叠加图像，例如，引线和/或周围的身体结构(例如，血管)的分割结果在投影图像数据上的叠加图像(考虑了投影图像数据与三维图像数据的配准)。
输出部可以将多幅不同的生成图像组成如上所述的用户接口。
图10示出了在组成的用户接口视图中的示例性叠加图像。
有利的是，在提取流程期间，设备的用户能够根据所提供的一幅或多幅图像容易地确定引线主体在提取设备的位置处与脉管壁的接近程度。
有利的是，在提取流程期间，设备的用户能够根据所提供的一幅或多幅图像容易地确定提取设备是否在引线附近(例如是否在引线的嵌入式顶端附近)。
有利的是，在提取流程期间，设备的用户能够根据所提供的一幅或多幅图像(例如基于造影剂如何在引线之间流动以及引线相对于彼此的位置)容易地确定是否可能存在引线与引线的接合。
即使3D图像数据(例如，CT信息)是静态的(例如是在提取流程之前预先采集的)并且在该流程期间发生由于在引线上和/或在引线附近施加的牵引而造成的变形，将横截面视图投影在提取设备的位置处的视图和/或在提取设备前方5至10mm的视图仍然能够给操作者提供有价值的信息。例如，能够可视化甚至量化引线在当前位置处的结合情况和粘附力。这能够在该流程期间(例如通过在引线上施加牵引并寻找独立于脉管的引线移动以指示无粘附力或低粘附力)得到确认。
输出部4还可以提供额外的信息。例如，输出部4可以适于输出在所确定的提取设备的位置处的局部曲率和/或局部粘附程度。例如，可以提供用于改变提取设备的建议。例如，可以提供(例如显示)与提取设备前面的曲率和/或引线与脉管壁的接近度有关的信息。
在优选实施例中，输出部4包括用于控制提取设备7的至少一个参数(例如，激光提取设备或机械提取设备的参数)的接口。例如，可以根据3D图像数据来确定所确定的提取设备的位置处(或附近)的脉管和/或斑块的特性，并且可以通过考虑这些特性来控制提取设备7的参数。例如，可以将激光提取设备的功率和/或波长或者机械切割设备的功率控制为对软斑块区域比对硬斑块区域更低。此外，可以基于检测到的提取设备的位置来打开和关闭提取设备，以避免意外地损害脉管壁。例如，在其中需要施加强大压力以使提取设备前进的具有硬斑块的区域之后，在通过硬斑块时，切割尖端的意外的突然前进可能会损害脉管。通过在具有低粘附力的区域中或者在具有硬斑块的区域之后的特性突然前进之后自动关闭切割设备，能够有利地避免这种情况。
控制提取设备7的至少一个参数还可以包括控制提取设备的单独的有源元件，例如独立地打开和关闭元件或者独立地调节元件的功率。因此，能够实现对组织的不对称消融。例如，根据脉管的几何形状，可能只需要从引线的一侧切割引线周围的组织即可。引线的不同侧的斑块组成也可能不同。脉管的曲率或引线相对于脉管壁的位置可能需要由激光导管进行的不对称消融，以避免损害敏感的脉管段。通过使用图像信息，可以自动调节这种不对称的切割行为。
例如，控制至少一个参数可以包括控制提取设备(例如，激光提取设备和/或机械提取设备)的角功率分布。
控制至少一个参数可以考虑图像数据，但是也可以(例如额外地)考虑传感器数据(例如，来自提取设备上的传感器(例如，力传感器、光学传感器、超声传感器或本领域中已知的其他这样的传感器设备)的传感器数据)。
此外，该设备可以适于生成指示(例如经由输出部提供消息)以向在沿着引线移动的同时执行提取流程的医生通知能够建议从激光提取设备切换到机械提取设备。
在第二方面中，本发明涉及一种用于在介入放射室或心脏导管化实验室中提供信息和/或控制仪器的集成系统，其中，该系统包括根据本发明的第一方面的实施例的设备。
根据本发明的第二方面的实施例的系统也可以包括提取设备7。
在第三方面中，本发明涉及一种用于在使用提取设备从对象的身体中提取引线的提取流程期间提供图像数据的方法。
参考图2，示出了根据本发明的实施例的示例性方法100。
方法100包括接收101在执行所述提取流程之前采集的表示(例如示出)对象的身体中的引线的三维图像数据。例如，该方法可以包括在提取流程之前例如使用医学成像扫描器(例如，CT或MRI扫描器)来采集3D图像数据。例如，该方法可以包括接收对象的胸部和心脏的对比增强的心脏计算机断层摄影数据集。
该方法包括接收102在提取流程期间的对象的身体中的引线的X射线投影图像数据的实况流。例如，实况流可以包括由X射线荧光透视成像设备采集的图像。
该方法包括通过以下操作来确定103提取设备在三维图像数据中的位置：检测提取设备在提取流程期间的X射线投影图像数据的实况流中的位置，并且将在实况流中的这个位置与在三维图像数据中的位置相关。
该方法还包括控制105提取设备的至少一个参数。例如，该方法可以包括确定在所确定的提取设备的位置处或附近的脉管和/或斑块的特性。控制105至少一个参数可以考虑该特性。
在实施例中，该方法还可以包括基于三维图像数据来生成并输出104在所确定的位置处的引线和/或引线周围的身体结构(例如，血管或心脏腔室)的横截面视图的图像。
例如，该方法可以包括生成并输出在以下多个位置处的引线和/或引线周围的身体结构的横截面视图的多幅图像，这多个位置在引线的纵向方向和/或身体结构(例如，血管)的纵向方向上与所确定的提取设备在三维图像数据中的位置向前间隔开或者围绕所确定的提取设备在三维图像数据中的位置间隔开。例如，图像可以对应于在提取设备的位置的任一侧的2cm的范围内(例如，1cm，例如，0.5cm)的纵向方向上的位置或者在提取设备向前延伸2cm的范围内(例如，1cm，例如，0.5cm)的纵向方向上的位置。
该方法可以包括基于三维图像数据来生成并输出在所确定的提取设备的位置处的引线和/或引线周围的身体结构的纵向视图的另外的图像。
提取设备的至少一个参数可以包括提取设备的功率设置和/或开/关设置。
这种控制105可以包括当检测到的位置对应于在硬斑块之后的引线与脉管壁具有低粘附力的区域和/或较软的区域时(例如暂时)停用提取设备。
该方法可以包括从三维图像数据中分割出106引线以提供经分割的三维图像。
该方法可以包括将经分割的三维图像配准107到X射线投影图像数据的实况流，以将检测到的提取设备在X射线投影图像数据的实况流中的位置与在三维图像中的位置相关。
该方法可以包括将引线的三维参数化模型(例如，可变形电线模型)拟合108到经分割的三维图像，使得经拟合的三维参数化模型表示在执行所述提取流程之前存在于对象的身体中的引线的空间配置。
该方法可以包括将经拟合的三维参数化模型配准109到X射线投影图像数据的实况流，以将检测到的提取设备在X射线投影图像数据的实况流中的位置与在三维图像数据中的位置相关。
该方法还可以包括基于三维图像数据和/或经拟合的三维参数化模型来确定110作为沿着引线的纵向位置的函数的参数。该方法可以包括输出与在所确定的提取设备的位置处或者在所确定的提取设备的位置前面(例如在其前面的预定距离处，例如，2cm，例如，1cm，例如，0.5cm)的纵向位置相对应的该参数。
该参数可以包括引线的局部曲率和/或局部粘附程度和/或引线与脉管壁的接近度。
该方法可以包括通过以下操作来确定与脉管壁的局部粘附程度：根据三维图像数据的时间序列来量化引线相对于脉管壁的局部运动，并且基于该局部运动来确定局部粘附程度。
在又一方面中，本发明涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在由计算设备运行时用于执行根据本发明的第三方面的实施例的方法。例如，这种方法的步骤可以通过手工进行的(例如人类编码的)确定性算法来实施和/或部分或全部通过被训练为解决算法任务的机器学习或深度学习方法来实施。
参考图3，示出了示例性引线提取设备7的照片，例如，该照片能够与本发明的实施例结合使用。
图4示出了具有如箭头所指示的处于成像平面中的引线的心脏CT 3D图像的切片。在该示例中未施加金属伪影校正。
图5示出了其中引线提取设备沿着引线前进的X射线投影。顶端位置由箭头指示。
图6示出了在提取流程之后的提取的引线。
Claims (15)
1.一种用于在使用提取设备(7)提取对象的身体中的引线的提取流程期间提供图像数据的设备(1)，所述设备包括：
输入部(2)，其被配置为：接收在所述提取流程期间的所述对象的所述身体中的所述引线的X射线投影图像数据的实况流，并且接收在执行所述提取流程之前采集的表示所述对象的所述身体中的所述引线的三维图像数据，
处理单元(3)，其被配置为通过以下操作来确定所述提取设备(7)在所述三维图像数据中的位置：检测所述提取设备(7)在所述提取流程期间的X射线投影图像数据的所述实况流中的位置，并且将在所述实况流中的所述位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关，以及
输出部(4)，其包括被配置为控制所述提取设备(7)的至少一个参数的接口，
其中，所述处理单元(3)还适于：i)确定在所确定的所述提取设备的位置处或附近的脉管和/或斑块的特性，并且ii)通过考虑所述特性来控制所述提取设备的所述至少一个参数。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输出部还被配置为基于所述三维图像数据来生成并输出在所确定的位置处的所述引线和/或所述引线周围的身体结构的横截面视图的图像。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述输出部(4)适于生成并输出在以下多个位置处的所述引线和/或所述身体结构的横截面视图的多幅图像，所述多个位置在所述引线的纵向方向和/或所述身体结构的纵向方向上与所确定的所述提取设备在所述三维图像数据中的位置向前间隔开或者围绕所确定的所述提取设备在所述三维图像数据中的位置间隔开。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其中，所述输出部(4)适于基于所述三维图像数据来生成并输出在所确定的所述提取设备的位置处的所述引线和/或所述身体结构的纵向视图的另外的图像。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述提取设备(7)的所述至少一个参数包括所述提取设备的功率设置和/或开/关设置和/或角功率分布。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述处理单元(3)适于当所述检测到的位置对应于硬斑块之后具有低粘附力的区域和/或较软的区域时停用所述提取设备(7)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括用于处理所述三维图像数据的预处理器(5)，其中，所述处理包括从所述三维图像数据中分割出所述引线以提供经分割的三维图像。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述处理单元(3)适于将所述经分割的三维图像配准到X射线投影图像数据的所述实况流，以将检测到的所述提取设备(7)在X射线投影图像数据的所述实况流中的位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述预处理器(5)适于将所述引线的三维参数化模型拟合到所述经分割的三维图像，使得经拟合的三维参数化模型表示在执行所述提取流程之前存在于所述对象的所述身体中的所述引线的空间配置，并且其中，所述处理单元(3)适于将经拟合的三维参数化模型配准到X射线投影图像数据的所述实况流，以将检测到的所述提取设备(7)在X射线投影图像数据的所述实况流中的位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的设备，其中，所述预处理器(5)适于基于所述三维图像数据和/或所述经拟合的三维参数化模型来确定作为沿着所述引线的纵向位置的函数的参数，并且其中，所述输出部(4)适于输出与在所确定的所述提取设备的位置处或者在所确定的所述提取设备的位置前面的纵向位置相对应的所述参数，其中，所述参数包括所述引线的局部曲率和/或局部粘附程度和/或所述引线与脉管壁的接近度。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述预处理器(5)适于通过以下操作来确定与所述脉管壁的所述局部粘附程度：根据经由所述输入部接收到的三维图像数据的时间序列来量化所述引线相对于所述脉管壁的局部运动，并且基于所述局部运动来确定局部粘附程度。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述三维图像数据包括所述对象的胸部和心脏的对比增强的心脏计算机断层摄影数据集。
13.一种用于在手术室、介入放射室或心脏导管化实验室中提供信息和/或控制仪器的集成系统，所述系统包括根据前述权利要求中的任一项所述的设备。
14.一种用于在使用提取设备提取对象的身体中的引线的提取流程期间提供图像数据的方法(100)，所述方法包括：
接收(101)在执行所述提取流程之前采集的表示所述对象的所述身体中的所述引线的三维图像数据；
接收(102)在所述提取流程期间的所述对象的所述身体中的所述引线的X射线投影图像数据的实况流；
通过以下操作来确定(103)所述提取设备在所述三维图像数据中的位置：检测所述提取设备在所述提取流程期间的X射线投影图像数据的所述实况流中的位置，并且将在所述实况流中的所述位置与在所述三维图像数据中的所述位置相关；并且
确定在所确定的所述提取设备的位置处或附近的脉管和/或斑块的特性，并且通过考虑所述特性来控制(105)所述提取设备的至少一个参数；
基于所述三维图像数据来生成并输出(104)在所确定的位置处的所述引线和/或所述引线周围的身体结构的横截面视图的图像。
15.一种包括指令的计算机程序产品，当所述指令由计算设备的处理单元运行时，所述指令用于执行根据权利要求14所述的方法。
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