CN112888369A - 对介入设备的基于图像的引导 - Google Patents

Abstract

本发明涉及引导介入设备。为了当通过路线图绘制的辅助来进行导航时提供改善的引导，提供了一种用于对介入设备的引导的装置(10)。所述装置包括输入单元(12)、数据存储单元(14)、数据处理单元(16)和输出单元(18)。所述数据存储单元被配置为提供具有对象的脉管系统结构的脉管系统呈现的感兴趣区域的脉管系统图。所述输入单元被配置为接收所述感兴趣区域的至少一幅当前图像并将所述至少一幅当前图像传输到所述数据处理单元，其中，当介入设备被插入在所述感兴趣区域中的所述脉管系统结构内时，所述介入设备在所述至少一幅当前图像中是至少部分可见的。所述数据处理单元被配置为：将所述脉管系统图与所述至少一幅当前图像进行组合；检测所述介入设备的至少一个部分在所述脉管系统图中的位置；并且检测所述介入设备的所述至少一个部分是否位于所述脉管系统图中示出的所述脉管系统呈现之外，并且在所述脉管系统图上确定针对所述介入设备的分叉位置；并且还在所述分叉位置中调整所述脉管系统图，从而提供所述分叉位置的指示。所述输出单元被配置为提供经调整的脉管系统图。

Description

对介入设备的基于图像的引导

技术领域

本发明涉及引导介入设备，并且特别涉及用于对介入设备的引导的装置、用于对介入设备的引导的系统和用于对介入设备在脉管系统结构中的引导的方法。

背景技术

为了介入流程，像导管或导丝这样的设备可以被插入到对象的身体中，例如被插入到脉管结构中并且沿着血管的延伸部而被转向到例如需要处置的目标感兴趣区域。这样的设备可以被称为介入设备。介入设备可以例如用于处置心脏狭窄。介入设备的示例是部分或完全不透射线的柔性导丝。为了在插入期间对插入的导丝进行可视化(即，为了转向)，能够应用荧光透视低剂量X射线辐射成像。然而，为了也对血管结构进行可视化，进一步的测量是必要的。例如，能够插入对比剂。另一个示例是提供已经事先利用类似的几何设置采集(即，回顾性采集)的诊断血管造影照片，并且除了实况图像之外，然后还能够显示这些图像。另一可能性是通过将实况数据(例如，实况图像数据)叠加到预处理的血管造影照片来组合实况图像与脉管系统的预先采集的图像数据。血管造影照片与实况图像之间的这样的叠加技术也被称为路线图绘制。例如，在导航期间显示路线图以帮助临床医生朝向感兴趣区域转向他/她的介入工具。这样的介入的示例是如在导管实验室中应用的经皮经腔冠状动脉血管成形术(PTCA)。

例如，US 2013/0322724 A1描述了自适应路线图绘制。然而，已经表明：该设备可能不愿意被转向到未在路线图上示出的血管中。由用户针对到目标位置的正确转向校正移动路径则会变得麻烦。

发明内容

因此，当通过路线图绘制的辅助来进行导航时需要提供对设备的改善的导航。

本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决；其他实施例被并入从属权利要求。应当注意，本发明的以下描述的方面也适于用于对介入设备的引导的装置、用于对介入设备的引导的系统和用于对介入设备在脉管系统结构中的引导的方法。

根据本发明，提供了一种用于对介入设备的引导的装置。所述装置包括输入单元、数据存储单元、数据处理单元和输出单元。所述数据存储单元被配置为提供具有对象的脉管系统结构的脉管系统呈现的感兴趣区域的脉管系统图。所述输入单元被配置为接收所述感兴趣区域的至少一幅当前图像并将所述至少一幅当前图像传输到所述数据处理单元。当介入设备被插入在所述感兴趣区域中的所述脉管系统结构内时，所述介入设备在所述至少一幅当前图像中是至少部分可见的。所述数据处理单元被配置为将所述脉管系统图与所述至少一幅当前图像进行组合。所述数据处理单元还被配置为检测所述介入设备的至少一个部分在所述脉管系统图中的位置。所述数据处理单元还被配置为：检测所述介入设备的所述至少一个部分是否位于所述脉管系统图中示出的所述脉管系统呈现之外，并且在所述脉管系统图上确定针对所述介入设备的分叉位置。所述数据处理单元还被配置为在所述分叉位置中调整所述脉管系统图，从而提供所述分叉位置的指示。所述输出单元被配置为提供经调整的脉管系统图。

例如，介入设备的顶端在至少一幅当前图像中是至少部分可见的，并且检测顶端是否位于脉管系统图中示出的脉管系统呈现之外。

应当注意，导丝精细转向可以在很大程度上由像血流、动脉壁机械接触等物理现象所驱使，并且这些也取决于导丝性质。即使碰巧发生导丝被次级血管“吸引”，并且当导丝朝向感兴趣区域被转向时，导丝沿循的自然路径也可以驱使导丝进入小毛细血管，从而使导丝偏离期望的路线，经调整的脉管系统图提供的改善的转向信息不仅解决了当前情况，而且还避免了这样的情况再次发生。

通过确定并指示分叉位置，为除去了太多次级血管的可读路线图补充了额外的有价值的转向信息，这是因为分叉位置表示(更小的)血管分支。

因此，能够在开始时提供仅示出相关血管并且因此仅示出大血管的路线图绘制，其中，次级血管从该路线图中被移除。然而，鉴于沿着血管转向，(一个或多个)分叉位置的指示补偿了缺失的部分。

而且，如果由于缺少足够的对比剂流入，感兴趣的次级血管在血管造影照片中是不可见的，并且因此不存在于路线图中，则通过标记(一个或多个)分叉位置来至少部分地指示感兴趣的次级血管的存在。

因此仅在其中当使设备转向时发生与所示出的血管的偏离的那些位置处调整该路线图。该调整因此被保持至最小限度，这也有助于使提供的路线图示出足够的细节来提供适当引导，但是其仍然可以作为脉管系统图来读取。即使在那些情况下不发生偏离，示出所有位置的所有细节也会导致聚类图具有降低的引导性质。

应当注意，对介入设备(例如，介入设备的顶端)的位置的检测是基于图像(即，基于2D当前图像)的。另外，对位于脉管系统图中示出的脉管系统之外的介入设备的检测以及对介入设备在脉管系统图上的分叉位置的确定也是基于图像(即，基于2D脉管系统图或路线图)的。因此，提供了基于图像的引导。

术语脉管系统结构指的是血管结构。脉管系统图因此也能够被称为血管结构图。

术语“分叉”位置指的是设备正在沿循迄今为止未在脉管系统图的呈现上示出的血管结构的位置。例如，这样的位置是未在图上示出的更小分支。术语“分叉”因此描述了实际上沿循脉管系统结构并停留在血管内部的设备与在路线图上(即，在脉管系统图上)示出的内容的不一致。通过查看路线图，设备被检测为“离开路线”，但是设备实际上仍然“在轨道上”或“在路线上”，只是在更小的路线或路径(即，迄今为止未存在于路线图上的更小血管或其他血管)上。术语“分叉位置”因此能够被称为“离开位置”，但是必须注意，这仅仅意味着在图上“离开”而并非从血管本身离开，因为设备维持在血管内部。“分叉位置”也能够被称为“进一步位置”或“在血管图位置附近”。

在一个示例中，脉管系统图基于脉管系统结构的至少一幅血管造影图像。

根据一个示例，为了所述指示，所述数据处理单元被配置为提供识别所述分叉位置的警告标记。

根据一个示例，为了提供所述分叉位置的所述指示，所述数据处理单元被配置为基于所述至少一幅血管造影图像在所述分叉位置周围的预定区中精细调谐所述脉管系统图。为了精细调谐，所述数据处理单元被配置为：在所述至少一幅血管造影图像中检测更详细的脉管系统结构，并且将所述脉管系统结构的进一步细节添加到所述脉管系统图以提供改善的脉管系统图。

精细调谐的示例是将更小的血管添加到脉管系统图。

精细调谐的另一个示例是将更多细节添加到已经存在于脉管系统图中的血管。

精细调谐的另外的示例是为已经存在于脉管系统图中的血管提供更高的分辨率。

根据一个示例，所述数据处理单元被配置为在所述脉管系统图中检测针对分叉的相关脉管点或区。所述数据处理单元还被配置为：将所述点或区作为所述分叉的相关位置而传输到至少一幅血管造影图像，所述至少一幅血管造影图像形成针对所述脉管系统图的基础；并且在所述相关位置中从所述至少一幅血管造影图像提取进一步细节。

例如，多幅血管造影图像用于路线图(即，脉管系统图)。在这样的情况下，相关位置能够被传输到多幅血管造影图像以提取进一步细节。

至少一幅血管造影图像具有不可以用于脉管系统图的初始细节水平，以便例如避免由于以太详细的方式提供太多结构而造成脉管系统图的初始杂乱。

根据一个示例，所述数据处理单元被配置为检测所述介入设备在所述至少一幅当前图像中的足迹。所述数据处理单元还被配置为将所述介入设备的所述足迹传输到所述脉管系统图以用于所述分叉位置的所述指示。

在一个示例中，为了经调整的指示，所述数据处理单元被配置为仅在设备顶端存在或以预定距离接近的情况下在(一个或多个)预定区中投影或呈现脉管系统图的经精细调谐的附加物。

因此，在意外转向到许多分叉部分中而导致图上产生更大量的细化斑点的情况下减少图的聚类。

根据一个示例，提供了显示单元，所述显示单元被配置为呈现所述经调整的脉管系统图。

根据本发明，还提供了一种用于对介入设备的引导的系统。所述系统包括根据前述示例中的一个示例的用于对介入设备的引导的装置以及医学成像设备。所述医学成像设备提供对象的脉管系统结构的感兴趣区域的当前图像数据。

根据一个示例，所述医学成像设备是X射线成像设备。所述X射线成像设备被配置为提供X射线图像作为所述感兴趣区域的所述至少一幅当前图像。所述X射线成像设备被配置为提供注射对比剂的X射线图像作为针对所述脉管系统图的所述脉管系统结构的所述血管造影图像。

根据一个示例，提供了介入设备，所述介入设备适于以可转向方式在对象的脉管系统结构内移动。所述介入设备是用于介入流程的转向设备。

根据本发明，还提供了一种用于对介入设备在脉管系统结构中的引导的方法，例如计算机实施的方法。所述方法包括以下步骤：

a)提供具有对象的脉管系统结构的脉管系统呈现的感兴趣区域的脉管系统图；

b)接收所述感兴趣区域的至少一幅当前2D图像并将所述至少一幅当前2D图像传输到数据处理单元，其中，当介入设备被插入在所述感兴趣区域中的所述脉管系统结构内时，所述介入设备在所述至少一幅当前图像中是至少部分可见的；

c)将所述脉管系统图与所述至少一幅当前图像进行组合；

d)检测所述介入设备的至少一个部分在所述脉管系统图中的位置；

e)检测所述介入设备的所述至少一个部分是否位于所述脉管系统图中示出的所述脉管系统呈现之外，并且在所述脉管系统图上确定针对所述介入设备的分叉位置；以及

f)在所述分叉位置中调整所述脉管系统图，从而提供所述分叉位置的指示，并且呈现经调整的脉管系统图。

步骤b)的“提供”也能够被称为“接收并传输到处理单元”。

根据一个方面，基于结合示出在脉管系统内部移动的设备的当前图像来进一步细化脉管系统树的现有路线图。在纯粹基于图像的检测和配准流程中，在当前图像中检测设备并将其传输到路线图。然后基于图像数据来评估设备是否被示出在初始路线图的脉管系统之外，并且因此评估是否存在从如初始路线图中所示出的脉管系统的分叉。在设备总是被布置在血管结构内部的假设下，假设针对设备的目前位置存在血管。通过为用户添加检测到的分叉位置作为信息，将该信息用于更新并调节初始路线图。

简而言之，在一个示例中，在对介入设备的导航(该设备(即，转向设备)的转向)期间，检测该设备是否被转向到不存在于路线图中的血管中。相应地(例如通过显示的图像)来告知临床医生。另外，通过基于检测转向设备到达迄今为止未表示的血管而局部地细化路线图提取，能够更新所显示的图以表示缺失的血管。

简而言之，在转向设备已经被导航到次级血管中时，将次级血管添加到路线图。

在一个示例中，经由图像分析(即，经由基于图像的检测)来跟踪未配备有主动定位传感器的介入设备的位置。在图像中跟踪介入设备，但是无需构建对该设备的跟踪(即，无需这样的递归步骤)。

根据一个方面，提供了改善的路线图绘制，其中，显示增加的血管信息(即，更新的信息)来支持临床医生，使得例如他/她确保转向设备不会意外地或错误地进入最初未显示的一根或多根血管中。

参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的并且得到阐明。

附图说明

本发明的示例性实施例将会在下文中参考以下附图来进行描述：

图1示意性地示出了用于对介入设备的引导的装置的示例。

图2示意性地示出了用于对介入设备的引导的系统的示例。

图3示意性地示出了用于对介入设备在脉管系统结构中的引导的方法的示例的步骤。

图4示出了用于对介入设备在脉管系统结构中的引导的方法的另外的示例。

图5a示出了在不可见的分叉位置处从路线图分叉的导丝顶端；并且图5b示出了作为更新的路线图的经调整的脉管系统图的示例，其中，例如通过局部细化路线图来指示分叉位置。

具体实施方式

现在将参考附图来更详细地描述特定实施例。在以下描述中，相似的附图标记用于相似的元件(甚至在不同的附图中的相似的元件)。提供了在描述中定义的项目(例如，详细的构造和元件)以辅助全面理解示例性实施例。而且，不会详细描述公知的功能或构造，因为它们的不必要的细节会使实施例含糊不清。此外，当在元件列表前面时，诸如“至少一个”之类的表达修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的个体元件。

图1示意性地示出了用于对介入设备的引导的装置10的示例。装置10包括输入单元12、数据存储单元14、数据处理单元16和输出单元18。数据存储单元12被配置为提供具有对象的脉管系统结构的脉管系统呈现的感兴趣区域的脉管系统图。输入单元14被配置为接收感兴趣区域的至少一幅当前图像并将所述至少一幅当前图像传输到数据处理单元。当介入设备被插入在感兴趣区域中的脉管系统结构内时，介入设备在至少一幅当前图像中是至少部分可见的。数据处理单元16被配置为将脉管系统图与至少一幅当前图像进行组合。数据处理单元16还被配置为检测介入设备的至少一个部分在脉管系统图中的位置。数据处理单元16还被配置为：检测介入设备的至少一个部分是否位于脉管系统图中示出的脉管系统呈现之外，并且在脉管系统图上确定针对介入设备的分叉位置。数据处理单元16还被配置为在分叉位置中调整脉管系统图，从而提供分叉位置的指示。输出单元18被配置为提供经调整的脉管系统图。

术语“对象”也可以被称为个体。“对象”还可以被称为患者，但是应当注意，该术语并不指示对象是否实际患有任何病症或疾病。

脉管系统图也被称为路线图。

作为一个示例，脉管系统图基于脉管系统结构的至少一幅血管造影图像，并且包括脉管系统呈现。

术语“接收并传输到数据处理单元”也能够被称为“提供给数据处理单元”或者被简称为“提供”。

例如，在感兴趣区域的至少一幅当前图像中，介入设备的顶端在至少一幅当前图像中是至少部分可见的。

在一个示例中，脉管系统是冠状动脉脉管系统，并且脉管系统图被称为冠状动脉路线图。

在一个示例中，当前图像指的是目前(即，实况，例如，差不多实时)时间点。当前图像也能够被称为实况图像。

在一个示例中，以叠加的方式显示脉管系统图和当前图像。例如，脉管系统图被叠加到当前图像。在另一个示例中，当前图像被叠加到脉管系统图。

在一个示例中，对路线图的精细调谐使得在像转向设备这样的介入设备已经被导航到次级血管内之后将次级血管添加到路线图。

作为一个示例，在路线图上标记这样的干扰性次级血管的位置。临床医生然后能够在以后的转向中容易地避开这样的干扰性次级血管。除了标记或指示物，也能够使次级血管在分叉位置周围的区中可见并且将添加的细节显示在路线图上面。

例如，通过提供经调整的脉管系统图，为临床医生提供信息，以便例如重复地将设备转向到未在初始路线图上表示的次级血管中。

作为一个优点，在导航期间，检查导丝是否被驱使到不存在于路线图中的血管内。然后通过局部地细化路线图提取来更新所显示的图以表示缺失的血管。

所更新的路线图将会帮助临床医生导航通过该区域，例如通过额外当心不让导丝前进的自然动态驱使导丝进入错误的血管来实现这一点。为了对潜在的额外介入工具的导航，将会使例如可能通过颜色编码突出显示的次级血管位置保持可见。

因此，节省了时间并且排除或至少限制了重复地犯相同导航错误的挫折。另外，在一个示例中，对其中在脉管系统图提取期间可能已经省去更大血管的路线图进行了校正。

当次级血管未被显示在路线图上时，经调整的脉管系统图也提供优点。

例如，路线图提取方法可以被设计为呈现除去了太多次级血管的更可读的路线图，并且次级血管因此不是被简单地示出在路线图上。在仅示出相关的大血管并且从路线图中移除了次级血管的这样的情况下，通过未来的导丝转向和经调整的脉管系统图来使次级血管的存在可见。

例如，感兴趣的次级血管在血管造影照片中不是可见的。作为一个示例，通过与导丝前进不同的机构来管理对比剂的流入，并且可以发生次级血管在血管造影照片中实际不可见并且因此不存在于路线图中的情况。通过未来的导丝转向使次级血管的存在能够被注意到，并且通过经调整的脉管系统图使该信息可见。

作为一个示例，其中，初始路线图可以是不完整的，经调整的脉管系统图可以示出子血管，以便警告临床医生导丝(例如，导丝顶端)可能被它“吸引”。

在一个示例中(在图1中被示为一个选项)，提供了显示单元20，该显示单元20被配置为呈现经调整的脉管系统图。

在一个示例中(被提供为另外的选项)，为了提供分叉位置的指示，数据处理单元16被配置为基于至少一幅血管造影图像在分叉位置周围的预定区中精细调谐脉管系统图。为了精细调谐，数据处理单元16被配置为：检测至少一幅血管造影图像中的更详细的脉管系统结构，并且将脉管系统结构的进一步细节添加到脉管系统图以提供改善的脉管系统图。

应当注意，对至少一幅血管造影图像中的更详细脉管系统结构的检测仅被提供作为许多可能选项中的一个选项。

在另一个选项中，为了该指示，数据处理单元16被配置为基于至少一幅血管造影图像在分叉位置周围的预定区中精细调谐脉管系统图。为了精细调谐，数据处理单元16被配置为从另外的图像数据源检索更详细的脉管系统结构图像数据。

在另外的示例中(也被提供为一个选项)，数据处理单元16被配置为以突出显示的方式将脉管系统结构的进一步细节添加到脉管系统图。

在一个示例中(被提供为另外的选项)，数据处理单元16被配置为在脉管系统图中检测针对分叉的相关脉管点或区。数据处理单元16还被配置为：将该点或区作为分叉的相关位置而传输到至少一幅血管造影图像，所述至少一幅血管造影图像形成针对脉管系统图的基础；并且在相关位置中从至少一幅血管造影图像提取进一步细节。

在一个示例中，提供多幅血管造影图像；并且，针对每幅当前图像，选择来自匹配的心脏时相的脉管系统图。

在一个示例中，从相同的角度采集当前图像。

在另外的示例中，将血管造影图像移位到在当前实况图像上面的适当的空间位置。

在一个示例中，提取二值脉管系统图作为脉管系统图，在所述二值脉管系统图中，利用血管的轮廓示出血管。

在一个示例中，提供针对多幅血管造影图像中的每幅血管造影图像的二值计算。

在一个示例中，二值路线图计算会需要从图中移除薄的次级血管的清洁步骤。

在一个示例中(被提供为另外的选项)，数据存储单元14被配置为提供多幅血管造影图像。数据处理单元16被配置为针对每幅当前图像选择来自匹配的心脏时相的脉管系统图。

在一个示例中(被提供为另外的选项)，数据处理单元16被配置为提取二值脉管系统图作为脉管系统图，在所述二值脉管系统图中为血管提供血管的轮廓。

基于所确定的脉管系统图的轮廓，能够识别分叉位置。

在一个示例中(被提供为另外的选项)，为了检测介入设备的部分(例如，介入设备的顶端)在脉管系统图中的位置，数据处理单元16被配置为分割当前图像以识别介入设备。为了检测介入设备的部分(例如，介入设备的顶端)是否位于脉管系统图中示出的脉管系统之外，数据处理单元16被配置为将介入设备的经分割的足迹与脉管系统图进行比较。

介入设备的分割结果因此提供了针对鉴于位置确定进行的进一步检测步骤的基础。

在一个示例中(被提供为另外的选项)，脉管系统图示出了对象的冠状动脉血管，并且利用当前图像的经调整的脉管系统图提供了经调整的冠状动脉路线图绘制。

在一个示例中(被提供为另外的选项)，数据处理单元16被配置为：检测介入设备在至少一幅当前图像中的足迹；并且将介入设备的足迹传输到脉管系统图以用于分叉位置的指示。

例如，在基于脉管图像数据的精细调谐是不可能的或者至少是不成功的情况下，添加足迹。

图2示意性地示出了用于对介入设备的引导的系统50的示例。系统50包括根据前述示例中的一个示例的用于对介入设备的引导的装置52。系统50还包括医学成像设备54。医学成像设备54提供对象56的脉管系统结构的感兴趣区域的当前图像数据。

对象56可以被布置在医院中的检查房间的对象支撑物58(如患者检查台)上。如利用虚线62所指示的，导管60或导丝可以被插入在对象56的脉管系统结构中。

在一个示例中(被提供为针对系统50的一个选项)，如图2所示，医学成像设备54是X射线成像设备64，其具有X射线源66和X射线探测器68，它们可以被安装到由可移动支撑物72支撑的可移动C型臂结构70，可移动支撑物72悬挂在安装在屋顶的导轨结构74上。

X射线成像设备64被配置为提供X射线图像作为感兴趣区域的至少一幅当前图像，通过第一虚线箭头76来指示这种图像提供。

如通过第二虚线箭头78所指示的，X射线成像设备64还可以被提供为注射对比剂的X射线图像作为针对脉管系统图的脉管系统结构的血管造影图像。X射线成像设备64因此提供X射线图像数据。

在未进一步示出的示例中，该系统包括用于采集注射对比剂的X射线图像的对比剂注射器。应当注意，由X射线成像设备64提供注射对比剂的X射线图像这一操作被提供作为一个选项。

在一个示例中，X射线成像设备64仅提供X射线图像作为感兴趣区域的至少一幅当前图像，并且另外的成像源(未详细示出)被布置为提供X射线图像作为针对脉管系统图的脉管系统结构的血管造影图像。

在另一个示例中，X射线成像设备64提供X射线图像作为感兴趣区域的至少一幅当前图像，并且也提供X射线图像作为针对脉管系统图的脉管系统结构的血管造影图像。

在一个示例中，X射线图像是实况图像。例如，X射线图像是感兴趣区域的荧光透视图像。

然而，还应当注意，能够为医学成像设备54提供其他成像技术。这涉及提供感兴趣区域的至少一幅当前图像，并且额外地或替代地，还涉及提供用于生成针对脉管系统图的脉管系统结构的图像。

在一个示例中(被提供为一个选项)，提供了介入设备(例如，导管60或导丝)，该介入设备适于以可转向方式在对象的脉管系统结构内移动；并且该介入设备是用于介入流程的转向设备。

在一个示例中，脉管系统图示出对象的冠状动脉血管，并且利用当前图像的经调整的脉管系统图提供经调整的冠状动脉路线图绘制。

另外，作为一个选项，在对象支撑物58附近提供了显示器80，能够在显示器80上示出经调整的脉管系统图。

图3进一步示出了具有额外的输入设备(像键盘或触控垫)以及另外的监测器的控制装置82。第三虚线箭头84指示用于对介入设备的引导的装置52与控制装置82之间的数据链路，该数据链路被提供作为一个选项。

图3示意性地示出了用于对介入设备在脉管系统结构中的引导的方法100的示例的步骤。在一个示例中，方法100是计算机实施的方法。方法100包括以下步骤：

在第一步骤102(也被称为步骤a))中，提供具有对象的脉管系统结构的脉管系统呈现的感兴趣区域的脉管系统图。

在第二步骤104(也被称为步骤b))中，接收感兴趣区域的至少一幅当前2D图像并将该至少一幅当前2D图像传输到数据处理单元。当介入设备被插入在感兴趣区域中的脉管系统结构内时，介入设备在至少一幅当前图像中是至少部分可见的。

在第三步骤106(也被称为步骤c))中，将脉管系统图与至少一幅当前图像进行组合。

在第四步骤108(也被称为步骤d))中，检测介入设备的至少一个部分在脉管系统图中的位置。

在第五步骤110(也被称为步骤e))中，检测介入设备的至少一个部分是否位于脉管系统图中示出的脉管系统呈现之外，并且在脉管系统图上确定针对介入设备的分叉位置。

在第六步骤112(也被称为步骤f))中，在分叉位置中调整脉管系统图，从而提供分叉位置的指示，并且呈现经调整的脉管系统图。

在一个示例中，在步骤a)中，提供脉管系统图的2D投影。

在一个示例中，对于步骤d)，分割当前图像。

在一个示例中，在步骤b)中，提供至少一幅当前图像。例如，提供若干图像，例如，提供实况图像的序列。

在一个示例中，在步骤f)中，在分叉位置周围的区中调整脉管系统图。

在一个示例中，为了该指示，标记识别分叉位置的点。

在一个示例中，提供多幅血管造影图像。

对分叉位置的指示也被称为标记点。

在一个示例中，该方法应用于心脏路线图绘制。

在另一个示例中，该方法应用于非心脏路线图绘制。

在一个示例中，在步骤f)中，为了该指示，基于至少一幅血管造影图像在分叉位置周围的预定区中精细调谐脉管系统图。

在一个示例中，为了精细调谐，在至少一幅血管造影图像中检测更详细的脉管系统结构，并且将该脉管系统结构的进一步细节添加到脉管系统图，从而提供改善的脉管系统图。

经调整的脉管系统图因此也能够被称为精细调谐的或改善的脉管系统图。

脉管系统结构的细节包括例如脉管系统结构的额外分支。

在一个示例中，步骤e)包括：检测脉管系统图中的相关血管分叉，并且将相关位置传输到多幅血管造影图像，并且提取多幅血管造影图像中的相关位置中的进一步细节。

在一个示例中，对于步骤d)，分割当前图像以识别介入设备；并且，对于步骤e)，将介入设备的经分割的足迹与脉管系统图进行比较。

在一个示例中，以突出显示的方式将脉管系统结构的进一步细节添加到脉管系统图。

在一个示例中，以不同的颜色或图案提供进一步细节。

例如，至少当导丝正在接近时，可以以不同的颜色示出添加的次级血管，以便使临床医生注意到他的转向设备可能被次级血管吸引。

在一个示例中，离开脉管系统的介入设备的识别标志被呈现为警告标记。

在一个示例中，在步骤f)中，为了该指示，提供识别分叉位置的警告标记。

图4示出了用于对介入设备在脉管系统结构中的引导的方法200的另外的示例。该方法被示为是心脏相关的，但是应当注意，该方法也适合用于其他血管区。如所指示的，开始点是冠状动脉路线图绘制的一般结构。以如下方式处理血管造影序列202：i)识别血管造影序列202所包含的最佳注射周期，并且ii)针对所识别的帧中的每个帧提取二值脉管系统图。该步骤是利用第一帧204来指示的。结果，提供了脉管图206。二值路线图计算会需要从图中移除薄的次级血管的清洁步骤。

然后，针对每幅荧光透视图像208(例如，从相同角度采集的荧光透视图像)，从脉管系统图206中选择来自适当心脏时相的脉管系统图，并且将该来自适当心脏时相的脉管系统图移位到实况荧光透视图像上面的适当空间位置，从而提供冠状动脉路线图绘制210。

另外，检测并分割可能存在于荧光透视图像上的转向设备，利用另外的帧212来指示这种情况。这会提供(一个或多个)设备的精确位置的知识。

更进一步地，提供图分叉检测214。这确定了转向设备是否位于脉管系统图之外，其方法是将(一方面)设备的经分割的足迹与(另一方面)(经移位的)二值脉管图进行比较。

在一个示例中，通过使用例如卷积网络从注释的示例学习如何提取它们的机器学习技术来实现这种分割。在另一个示例中，使用传统的计算机科学技术。作为一个示例，对图像进行预先滤波以突出显示细长结构，然后使图像经受阈值并且关于所提取的结构的时间相干性来讨论图像。

此外，提供了相关血管分叉确定216。例如，如果通过冠状动脉路线图绘制技术执行的时间空间匹配具有足够的结果，则图分叉检测步骤足以识别缺失的相关次级血管。然而，在不完美的匹配中，可能产生暂时在路线图之外的转向导丝。

在一个示例中，通过冠状动脉路线图绘制技术执行的时间空间匹配是完美的，检测介入设备的顶端是否位于脉管系统之外足以识别缺失的相关次级血管。

在另外的示例中，当冠状动脉路线图绘制得到不完美的匹配时，产生暂时在路线图之外的转向导丝。

在这样的情况下，例如提供许多试探法以将匹配错误与路线图中的相关血管的不存在分开：例如，在暂时一致时，匹配错误将会趋向于引起“跳跃”，从而使得导丝一移动就会产生非常困难的结果。另外，缺失的次级血管将会导致更稳定的失配，犯错区域总是相同。例如，在导丝取向方面，针对匹配错误的情况，导丝会未被定位在适当的血管中，然而，导丝将会呈现出与血管类似的取向，因为导丝和对应的脉管图区域这两者都描绘真实的血管取向。另外，接合在未描绘的血管中的导丝将会示出稳定的取向，被束缚到与相邻的大脉管不同的血管。在一个示例中，提供了将这两个试探法进行组合以检测图分叉中的哪些图分叉对应于不存在于路线图中的血管的步骤。它也将会在血管图上指示在哪里缺失子血管。

如果已经检测到缺失的血管并且已经确定该缺失的血管的定位，则对在路线图绘制中使用的血管进行细化218。作为一个示例，如利用第一箭头220a和第二箭头220b所指示的，重新处理选定的血管造影照片，其中，最为关注可能存在于该区中的次级血管。例如，能够使用最小阈值来局部地提取血管。或者，能够在领域中禁用薄血管清洁步骤。

在该步骤结束处，也在帧214中检查222局部修改是否令人满意地考虑了正在观察的图的(一个或多个)分叉。如果不是的话，例如因为感兴趣子血管在原始血管造影照片中不是可见的，则自动地重新编辑224路线图。然后，优选以不同的颜色添加沿循脉管系统结构的分支的导丝的足迹。这将会完成然后要提供228的路线图226，路线图226考虑了观察到的导丝分叉。即使添加的信息并未完美地描绘真实的次级血管，这也将会服务有助于避免重复离开路线图并且例如在该点处意外地沿循脉管系统结构的分支的需要。

图5a示出了对象的脉管系统结构的感兴趣区域的脉管系统图250。脉管系统图250被提供作为路线图，在该路线图中示出了初级血管252的轮廓。另外，例如通过叠加当前图像，介入设备(如导丝254)的远端部分被示为被插入在脉管系统结构中。导丝254被示为离开路线图，或者在分叉位置256处从所示出的脉管系统结构分叉，在分叉位置256中，部分258看起来位于血管结构之外。因此，路线图可以被认为是不完整的路线图。

图5b示出了作为更新的路线图的经调整的脉管系统图260，其中，例如通过局部地细化路线图来指示分叉位置。如图5b所示，脉管结构252被示为具有轮廓，并且设备254存在于脉管结构中。然而，为脉管结构252提供在基于图5a中示出的图像所确定的在分叉位置256处从主血管分叉的次级血管的添加的细节262。该添加的细节因此能够充当可见警告。操作导丝254的用户因此能够以便利的方式使导丝转向而经过分叉位置256。经调整的脉管系统图260也能够被称为完整的路线图。

在本发明的另一个示例性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，其适于在适当的系统上执行根据前述实施例中的一个实施例的方法的方法步骤。

因此，计算机程序单元因此可以被存储在计算机单元上或者被分布在一个以上的计算机单元上，该计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行或引起对上述方法的步骤的执行。此外，该计算单元可以适于操作上述装置的部件。该计算单元能够适于自动操作和/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，可以装备数据处理器来执行本发明的方法。

本发明的各方面可以被实施在计算机程序产品中，该计算机程序产品可以是计算机程序指令的集合，该计算机程序指令被存储在计算机可读存储设备上并且可以被计算机执行。本发明的指令可以位于包括但不限于脚本、可解释程序、动态链接库(DLL)或Java类的任何可解释或可执行代码机制中。这些指令能够被提供作为完整可执行程序，作为部分可执行程序，作为针对现有程序的修改(例如，更新)或针对现有程序的扩展(例如，插件)。此外，本发明的处理的各部分可以被分布在多个计算机或处理器上。

如上面所讨论的，处理单元(例如，控制器)实施控制方法。能够利用软件和/或硬件以多种方式实施控制器以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例，可以使用软件(例如，微代码)对所述一个或多个微处理器进行编程以执行所需的各种功能。然而，可以在采用或不采用处理器的情况下实施控制器，并且还可以将控制器实施为用于执行一些功能的专用硬件与用于执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。

可以在本公开内容的各种实施例中采用的控制器部件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

本发明的该示例性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及借助于将现有程序更新转换为使用本发明的程序的计算机程序这两者。

另外，计算机程序单元可以能够提供所有必要步骤以完成如上所述的方法的示例性实施例的流程。

根据本发明的另外的示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如，CD-ROM，其中，该计算机可读介质具有被存储于所述计算机可读介质上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前面的章节所描述。计算机程序可以被存储和/或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而供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统进行分布。

然而，计算机程序也可以存在于网络(如万维网)上，并且能够从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示例性实施例，提供了用于使计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个实施例的方法。

必须注意，本发明的实施例是参考不同主题来描述的。特别地，一些实施例是参考方法型权利要求来描述的，而其他实施例是参考装置型权利要求来描述的。然而，除非另有说明，否则本领域技术人员将从以上和以下的描述中推断出，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中得到公开。然而，所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。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。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于对介入设备的引导的装置(10)，所述装置包括：

输入单元(12)；

数据存储单元(14)；

数据处理单元(16)；以及

输出单元(18)；

其中，所述数据存储单元被配置为提供具有对象的脉管系统结构的脉管系统呈现的感兴趣区域的脉管系统图；

其中，所述输入单元被配置为接收所述感兴趣区域的至少一幅当前图像并将所述至少一幅当前图像传输到所述数据处理单元，其中，当介入设备被插入在所述感兴趣区域中的所述脉管系统结构内时，所述介入设备的至少一个部分在所述至少一幅当前图像中是至少部分可见的；

其中，所述数据处理单元被配置为：将所述脉管系统图与所述至少一幅当前图像进行组合；检测所述介入设备的所述至少一个部分在所述脉管系统图中的位置；检测所述介入设备的所述至少一个部分是否位于所述脉管系统图中示出的所述脉管系统呈现之外，并且在所述脉管系统图上确定针对所述介入设备的分叉位置；在所述分叉位置中调整所述脉管系统图，从而提供所述分叉位置的指示；并且

其中，所述输出单元被配置为提供经调整的脉管系统图。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，为了所述指示，所述数据处理单元被配置为提供识别所述分叉位置的警告标记。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，为了提供所述分叉位置的所述指示，所述数据处理单元被配置为基于至少一幅血管造影图像在所述分叉位置周围的预定区中精细调谐所述脉管系统图；并且

其中，为了精细调谐，所述数据处理单元被配置为：在所述至少一幅血管造影图像中检测更详细的脉管系统结构，并且将所述脉管系统结构的进一步细节添加到所述脉管系统图以提供改善的脉管系统图。

4.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，所述数据处理单元被配置为：在所述脉管系统图中检测针对分叉的相关脉管点或区；将所述点或区作为所述分叉的相关位置而传输到至少一幅血管造影图像，所述至少一幅血管造影图像形成针对所述脉管系统图的基础；并且在所述相关位置中从所述至少一幅血管造影图像提取进一步细节。

5.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，所述数据处理单元被配置为提取二值脉管系统图作为所述脉管系统图，在所述二值脉管系统图中为血管提供血管的轮廓。

6.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，所述数据处理单元被配置为：为了检测所述介入设备在所述脉管系统图中的所述位置，分割所述当前图像以识别所述介入设备的至少部分；并且，为了所述检测所述介入设备的部分是否位于所述脉管系统图中示出的所述脉管系统之外，将所述介入设备的经分割的足迹与所述脉管系统图进行比较。

7.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，所述脉管系统图示出对象的冠状动脉血管，并且具有所述当前图像的所述经调整的脉管系统图提供经调整的冠状动脉路线图绘制。

8.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，所述数据处理单元被配置为：检测所述介入设备在所述至少一幅当前图像中的足迹；并且将所述介入设备的所述足迹传输到所述脉管系统图以用于所述分叉位置的所述指示。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，提供了显示单元(20)，所述显示单元被配置为呈现所述经调整的脉管系统图。

10.一种用于对介入设备的引导的系统(50)，所述系统包括：

根据前述权利要求中的一项所述的用于对介入设备的引导的装置(52)；以及

医学成像设备(54)；

其中，所述医学成像设备提供对象的脉管系统结构的感兴趣区域的当前图像数据。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述医学成像设备是X射线成像设备；

其中，所述X射线成像设备被配置为提供X射线图像作为所述感兴趣区域的所述至少一幅当前图像；并且

其中，所述X射线成像设备被配置为提供注射对比剂的X射线图像作为针对所述脉管系统图的所述脉管系统结构的血管造影图像。

12.根据权利要求10或11所述的系统，其中，提供了介入设备，所述介入设备适于以可转向方式在对象的脉管系统结构内移动；并且

其中，所述介入设备是用于介入流程的转向设备。

13.一种用于对介入设备在脉管系统结构中的引导的计算机实施的方法(100)，所述方法包括以下步骤：

a)提供(102)具有对象的脉管系统结构的脉管系统呈现的感兴趣区域的脉管系统图；

b)接收所述感兴趣区域的至少一幅当前2D图像并将所述至少一幅当前2D图像传输到数据处理单元(104)，其中，当介入设备被插入在所述感兴趣区域中的所述脉管系统结构内时，所述介入设备的至少一个部分在所述至少一幅当前图像中是至少部分可见的；

c)将所述脉管系统图与所述至少一幅当前图像进行组合(106)；

d)检测(108)所述介入设备的所述至少一个部分在所述脉管系统图中的位置；

e)检测(110)所述介入设备的所述至少一个部分是否位于所述脉管系统图中示出的所述脉管系统呈现之外，并且在所述脉管系统图上确定针对所述介入设备的分叉位置；以及

f)在所述分叉位置中调整(112)所述脉管系统图，从而提供所述分叉位置的指示，并且呈现经调整的脉管系统图。

14.一种用于控制根据权利要求1至9中的一项所述的装置或根据权利要求10至12中的一项所述的系统的计算机程序单元，所述计算机程序单元当被处理单元执行时，所述装置或系统适于执行根据权利要求13所述的方法。

15.一种计算机可读介质，其存储有根据权利要求14所述的程序单元。

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