CN112955067A - 用于导航装置通过路径到目标位置的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种使用导管程序系统沿着路径向目标位置递送细长医疗装置的方法，包括：生成路径的遮盖物，基于一组实时图像跟踪细长医疗装置的远侧部分的位置，以及至少基于细长医疗装置的远侧部分的位置确定剩余路径长度。剩余路径长度是细长医疗装置的远侧部分和目标位置之间的距离。随着细长医疗装置的远侧部分接近目标位置，剩余路径长度减小。该方法还包括：在细长医疗装置的移动期间更新剩余路径长度；确定细长医疗装置的远侧部分是否偏离路径；如果细长医疗装置的远侧部分偏离路径，则调节细长医疗装置的位置；在实时图像集中监视细长医疗装置的远侧部分以识别脱垂；并且以至少基于剩余路径长度确定的速度将细长医疗装置推进到目标位置。

Description

用于导航装置通过路径到目标位置的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月30日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR NAVIGATINGA DEVICE THROUGH A PATH TO A TARGET LOCATION（用于导航装置通过路径到目标位置的系统和方法）”的美国申请序列号16/175,333的优先权，并通过引用将其整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及导管程序系统领域，并且特别地涉及用于导航装置（例如，细长医疗装置）通过路径（例如，脉管）到目标位置的系统和方法。

背景技术

导管（和其他细长医疗装置）可用于许多微创医疗程序，以用于各种脉管系统疾病的诊断和治疗，包括也称为神经介入手术的神经脉管介入（NVI）、经皮冠状动脉介入（PCI）和外周脉管介入（PVI）。这些程序通常包括导航导丝通过脉管系统，并经由导丝推进工作导管以递送治疗。导管插入程序通过使用标准的经皮技术、利用护套或引导导管获得对适当的脉管（诸如，动脉或静脉）中的触及而开始。然后，护套或引导导管在诊断导丝上被推进到主要位置，诸如用于NVI的颈内动脉、用于PCI的冠状动脉口或用于PVI的股浅动脉。然后，导航适合于脉管系统的导丝通过护套或引导导管导航至脉管系统中的目标位置。在某些情况下，诸如在曲折的解剖结构中，支撑导管或微导管被插入导丝上，以帮助导航导丝。医生或操作员可以使用成像系统（例如，荧光镜），以获得具有造影剂注射的电影（cine），并选择固定的框架用作路线图，以将导丝或导管导航至目标位置，例如病变。在医生递送导丝或导管装置的同时，还获得对比度增强的图像，使得医生可以验证该装置正沿着正确的路径向目标位置移动。在使用荧光透视法观察解剖结构的同时，医生操纵导丝或导管的近端，以将远侧尖端朝向病变引导到适当脉管中，并避免推进到侧分支中。

已经开发了机器人导管程序系统，该系统可用于帮助医生执行导管插入程序，诸如，例如NVI、PCI和PVI。神经脉管介入（NVI）导管程序的示例包括动脉瘤的线圈栓塞、动静脉畸形的液体栓塞和急性缺血性卒中情况下大脉管闭塞的机械血栓切除术。在NVI中，医生使用机器人系统通过操纵神经脉管导丝和微导管来递送治疗以恢复正常血流，从而获得对病变的触及。这种触及通过护套或引导导管实现，但是也可能需要中间导管以用于更远的区域，或者为微导管和导丝提供足够的支撑。根据病变的类型和治疗，导丝的远侧尖端被导航到病变中或经过病变。为了治疗动脉瘤，微导管被推进到病变中，并且导丝被移除，并且几个线圈通过微导管被展开到动脉瘤中，并且用于栓塞动脉瘤。为了治疗动静脉畸形，经由微导管将液体栓塞剂注入到畸形中。用以治疗脉管阻塞的机械血栓切除术可以通过抽吸抑或使用支架取回器来实现。抽吸可以直接通过微导管进行，抑或可以使用较大孔的抽吸导管来进行。一旦抽吸导管处于病变处，就施加负压以通过导管移除凝块。替代地，可以通过微导管展开支架取回器来移除凝块。一旦凝块已经整合到支架取回器中，就通过将支架取回器和微导管缩回到引导导管中来取回凝块。

在PCI中，医生使用机器人系统通过操纵冠状动脉导丝以递送治疗并恢复正常血流来获得对病变的触及。该触及通过将引导导管安置在冠状动脉口中来实现。导丝的远侧尖端被导航经过病变，并且对于复杂的解剖结构，可以使用微导管来为导丝提供足够的支撑。通过在病变处递送和展开支架或球囊来恢复血流。病变可能需要在支架植入之前进行准备，通过递送用于病变预扩张的球囊，抑或通过使用例如激光或旋转动脉粥样硬化切除术导管和导丝上的球囊来执行动脉粥样硬化切除术。可以通过使用成像导管或FFR测量来执行诊断成像和生理测量，以确定适当的治疗。

在PVI中，医生使用机器人系统来递送治疗，并通过类似于NVI和PVI的技术恢复血流。导丝的远侧尖端被导航经过病变，并且微导管可用于为用于复杂解剖结构的导丝提供足够的支撑。通过将支架或球囊递送和展开到病变来恢复血流。与PCI一样，也可以使用病变准备和诊断成像。

当手动抑或通过机器人导管程序系统执行导管程序时，存在若干挑战。例如，装置穿过脉管系统的路径可能在生理周期（诸如心脏周期或呼吸周期）期间改变，这会延长成功导航装置所需的时间量。另外，在装置导航期间使用的造影剂的量可能对患者产生不利影响（例如，如果有多于一处的病变需要治疗）。将期望提供一种减少了程序时间并减少了程序期间使用的造影剂的量的用于导航装置（例如，细长医疗装置）通过路径（例如，脉管）到目标位置的系统和方法。

发明内容

根据实施例，一种使用导管程序系统沿着路径向目标位置递送细长医疗装置的方法包括：生成路径的遮盖物（mask）；基于一组实时图像跟踪细长医疗装置的远侧部分的位置；至少基于细长医疗装置的远侧部分的位置来确定剩余路径长度，剩余路径长度是细长医疗装置的远侧部分和目标位置之间的距离，其中，剩余路径长度随着细长医疗装置的远侧部分接近目标位置而减小；在细长医疗装置的移动期间更新剩余路径长度；确定细长医疗装置的远侧部分是否偏离路径；如果细长医疗装置的远侧部分偏离路径，则调节细长医疗装置的位置；并且以至少基于剩余路径长度确定的速度将细长医疗装置推进到目标位置。

根据另一个实施例，一种用于沿着路径向目标位置递送细长医疗装置的系统包括成像系统和耦合到成像系统的导管程序系统。该导管程序系统包括床边系统以及耦合到该床边系统的工作站，该床边系统包括细长医疗装置和被配置成驱动细长医疗装置的驱动组件。工作站包括用户界面和控制器，控制器耦合到床边系统、用户界面和成像系统。控制器被编程为生成路径的遮盖物；基于由成像系统采集的一组实时图像来跟踪细长医疗装置的远侧部分的位置；至少基于细长医疗装置的远侧部分的位置来确定剩余路径长度，剩余路径长度是细长医疗装置的远侧部分和目标位置之间的距离，其中剩余路径长度随着细长医疗装置的远侧部分接近目标位置而减小；在细长医疗装置的移动期间更新剩余路径长度；确定细长医疗装置的远侧部分是否偏离路径；如果细长医疗装置的远侧部分偏离路径，则调节细长医疗装置的远侧部分的位置；并且使用驱动组件以至少基于剩余路径长度确定的速度向目标位置推进细长医疗装置。

根据另一实施例，一种用于生成到目标位置的计算路径的遮盖物并跟踪沿着该路径移动的细长医疗装置的位置的方法，该方法包括：采集感兴趣区域的一组对比度增强图像；基于来自该组对比度增强图像的至少一个图像生成脉管图像；识别脉管图像上的源点和目标点；至少基于该组对比度增强图像计算从源点到目标点的脉管路径；生成用于脉管路径的路径遮盖物；至少基于该组对比度增强图像中的造影剂流来确定是否至少有一个子脉管连接到脉管路径；并且如果至少一个子脉管连接到该路径，则为该至少一个子脉管生成子脉管遮盖物；在与路径遮盖物相关联的图像上应用和显示路径遮盖物；并且如果确定至少一个子脉管连接到脉管路径，则在与路径遮盖物相关联的图像上应用和显示用于所述至少一个子脉管的子脉管遮盖物。

根据另一个实施例，一种用于生成到目标位置的计算路径的遮盖物并跟踪沿着该路径移动的细长医疗装置的位置的系统，该系统包括成像系统。耦合到成像系统的工作站os，该工作站包括用户界面、至少一个显示器；以及耦合到用户界面、所述至少一个显示器和成像系统的控制器。控制器被编程为：从成像系统接收感兴趣区域的一组对比度增强图像；基于来自该组对比度增强图像的至少一个图像生成脉管图像；接收对脉管图像上的源点和目标点的识别；至少基于该组对比度增强图像来计算从源点到目标点的脉管路径；至少基于该组对比度增强图像中的造影剂流来确定至少一个子脉管是否连接到脉管路径；生成用于脉管路径的路径遮盖物。如果至少一个子脉管连接到脉管路径，则为所述至少一个子脉管生成子脉管遮盖物；以及在与显示器上的路径遮盖物相关联的图像上显示路径遮盖物，并且如果至少一个子脉管连接到脉管路径，则在与显示器上的路径遮盖物相关联的图像上显示用于所述至少一个子脉管的子脉管遮盖物。

附图说明

结合附图，从下面的详细描述中，本发明将会得到更加全面的理解，其中附图标记表示相似的部分，其中：

图1是根据实施例的示例性导管程序系统的透视图；

图2是根据实施例的示例性导管程序系统的示意性框图；

图3是根据实施例的导管程序系统的示例性床边系统的等距视图；

图4图示了根据实施例的用于细长医疗装置的路径和导航可视化的方法；

图5图示了根据实施例的用于识别通过脉管的路径的方法；

图6图示了根据实施例的脉管图像上的示例性源点和目标点的识别；

图7图示了根据实施例的示例性路径遮盖物和子脉管遮盖物；

图8图示了根据实施例的用于将细长医疗装置递送到目标位置的方法；

图9示出了根据实施例的示例性显示器，其图示了路径并跟踪穿过该路径的导丝；

图10图示了根据实施例的示例性类型的丝脱垂；

图11图示了根据实施例的路径的第一和第二二维视图和生成的三维路径；

图12A图示了具有子脉管和分支的脉管系统，所述子脉管和分支穿过或经由分叉连接到所识别的脉管中的脉管；和

图12B图示了在已经应用和显示脉管遮盖物和子脉管遮盖物之后的图12A的脉管系统。

具体实施方式

图1是根据实施例的示例性导管程序系统的透视图。在图1中，导管程序系统100可用于执行基于导管的医疗程序（例如，神经脉管介入（NVI）、经皮介入（PCI）、外周脉管介入（PVI））。基于导管的医疗程序可以包括诊断导管插入程序，在该程序期间使用一个或多个导管来帮助诊断患者的疾病。例如，在基于导管的诊断程序的一个实施例中，通过导管将造影介质注射到一个或多个冠状动脉上，并拍摄患者心脏的图像。基于导管的医疗程序也可以包括基于导管的治疗程序（例如，脉管成形术、支架置入、外周脉管疾病治疗、凝块移除、动静脉畸形治疗、动脉瘤治疗等），在此期间导管用于治疗疾病。然而，应注意的是，本领域技术人员将认识到，将基于要执行的程序类型选择某些特定的经皮介入装置或部件（例如，导丝类型、导管类型等）。导管程序系统100能够执行任何数量的基于导管的医疗程序，其中只要进行微小的调节以适应程序中要使用的特定经皮介入装置。特别地，虽然本文描述的导管程序系统100的实施例主要是参照冠状动脉疾病的诊断和/或治疗来解释的，但是导管程序系统100可用于诊断和/或治疗可以经由基于导管的程序来进行诊断和/或治疗的任何类型的疾病或状况。

导管程序系统100包括实验室单元106和工作站116。导管程序系统100包括机器人导管系统（示为床边系统110），其位于实验室单元106内邻近患者102。患者102被支撑在台子108上。通常，床边系统110可以配备有适当的经皮介入装置或其他部件（例如，导丝、引导导管、微导管、栓塞线圈、诸如球囊导管的工作导管、支架递送系统、抽吸导管和动脉粥样硬化切除术导管、造影介质、药物、诊断导管等）以允许用户通过操作各种控件（诸如位于工作站116处的控件）经由机器人系统来执行基于导管的医疗程序。床边系统110可以包括任何数量的部件和/或部件的组合，以向床边系统110提供本文描述的功能。床边系统110尤其包括由机械臂112支撑的驱动组件114（例如，盒子），机械臂112用于将导丝送入安置在患者102的动脉中的引导导管中，或者将其他细长医疗装置（例如，导管、球囊导管、支架递送系统等）送入患者102体内。

床边系统110与工作站116通信，从而允许由工作站116的用户输入生成的信号被传输到床边系统110，以控制床边系统110的各种功能。床边系统110也可以向工作站116提供反馈信号（例如，操作条件、警告信号、错误代码等）。床边系统110可以经由通信链路140（图2所示）连接到工作站116，通信链路可以是无线连接、电缆连接或能够允许在工作站116和床边系统110之间发生通信的任何其他方式。在实施例中，床边系统110和工作站116彼此远离，例如，同一建筑物中的不同房间、同一城市中的不同建筑物或不同城市。在另一个实施例中，多个工作站116可以连接到床边系统110，并且远离床边系统110定位。

工作站116包括用户界面126，其被配置成接收用户输入以操作导管程序系统100的各种部件或系统。用户界面126包括控件118，其允许用户控制床边系统110来执行基于导管的医疗程序。例如，控件118可以被配置成使得床边系统110使用床边系统110可以配备的各种经皮介入装置来执行各种任务（例如，以推进、缩回或旋转导丝；推进、缩回或旋转工作导管；推进、缩回或旋转微导管；推进、缩回或旋转引导导管；膨胀或收缩位于导管上的气囊；定位和/或展开支架；将造影介质注射到导管中；将药物注射到导管中；或执行可作为基于导管的医疗程序的一部分来执行的任何其他功能）。驱动组件114包括各种驱动机构以引起包括经皮介入装置的床边系统110的部件的移动（例如，轴向和旋转移动）。在实施例中，驱动组件114、用户界面126和/或控件118用于操纵导丝或导管的近端，以将装置的远端朝向目标位置引导到适当的脉管中，并避免推进到侧分支中。

在实施例中，控件118包括触摸屏124、一个或多个操纵杆128和按钮130、132。操纵杆128可被配置成推进、缩回或旋转各种部件和经皮介入装置，诸如，例如导丝、引导导管、微导管或工作导管。按钮130、132可以包括例如紧急停止按钮和倍增按钮。当按下紧急停止按钮时，继电器被触发以切断到床边系统110的功率供应。倍增按钮用于响应于控件118的操纵来增加或降低相关联的部件的移动速度。在一个实施例中，控件118可以包括显示在触摸屏124上的一个或多个控件或图标（未示出），当其被激活时，导致导管程序系统100的部件的操作。控件118还可以包括气囊或支架控件，其被配置成膨胀或收缩气囊和/或支架。每个控件可以包括一个或多个按钮、操纵杆、触摸屏等，这对于控制该控件所专用于的特定部件可能是期望的。另外，触摸屏124可以显示与控件118的各种部分或导管程序系统100的各种部件相关的一个或多个图标（未示出）。

用户界面126可以包括第一监视器或显示器120和第二监视器或显示器122。第一监视器120和第二监视器122可以被配置成向位于工作站116处的用户显示信息或患者特定数据。例如，第一监视器120和第二监视器122可以被配置成显示图像数据（例如，x射线图像、MRI图像、CT图像、超声图像等）、血液动力学数据（例如，血压、心率等）、患者记录信息（例如，病史、年龄、体重等）。另外，第一监视器120和第二监视器122可以被配置成显示程序特定信息（例如，程序持续时间、导管或导丝位置、递送的药物或造影剂体积等）。监视器120和监视器122可以被配置成显示关于引导导管的位置的信息。此外，监视器120和监视器122可以被配置成显示信息，以提供与控制器134相关联的功能（在图2中示出）。在另一个实施例中，用户界面126包括足够大的单个屏幕，以显示本文讨论的一个或多个显示部件和/或触摸屏部件。

导管程序系统100还包括位于实验室单元106内的成像系统104。成像系统104可以是可以与基于导管的医疗程序结合使用的任何医疗成像系统（例如，非数x射线、数字x射线、CT、MRI、超声等）。在示例性实施例中，成像系统104是与工作站116通信的数字x射线成像装置。在一个实施例中，成像系统104可以包括C形臂（未示出），该C形臂允许成像系统104部分或完全围绕患者102旋转，以便获得相对于患者102的不同角度位置处的图像（例如，矢状视图、尾侧视图、前后视图等）。

成像系统104可以被配置成在特定程序期间拍摄患者102的适当区域的x射线图像。例如，成像系统104可以被配置成拍摄心脏的一个或多个x射线图像以诊断心脏状况。成像系统104还可以被配置成在基于导管的医疗程序期间拍摄一个或多个x射线图像（例如，荧光透视法）（例如，实时图像），以帮助工作站116的用户在程序期间正确定位导丝、引导导管、微导管、支架等。一个或多个图像可以显示在第一监视器120和/或第二监视器122上。特别地，图像可以显示在第一监视器120和/或第二监视器122上，以允许用户例如将引导导管准确地移动到适当位置中。

参考图2，示出了根据示例性实施例的导管程序系统100的框图。导管程序系统100可以包括控制系统，被示为控制器134。控制器134可以是工作站116的一部分。控制器134通常可以是适合于为导管程序系统100提供这本文描述的各种功能的电子控制单元。例如，控制器134可以是嵌入式系统、专用电路、编程有本文描述的功能的通用系统等。控制器134与一个或多个床边系统110、控件118、监视器120和122、成像系统104和患者传感器136（例如，心电图（“ECG”）装置、脑电图（“EEG”）装置、血压监视器、温度监视器、心率监视器、呼吸监视器等）通信。在各种实施例中，控制器134被配置成基于用户与控件118的交互和/或基于控制器134可访问的信息来生成控制信号，使得可以使用导管程序系统100来执行医疗程序。另外，控制器134可以与医院数据管理系统或医院网络142以及一个或多个附加输出装置138（例如，打印机、磁盘驱动器、CD/DVD刻录机等）通信。

导管程序系统100的各种部件之间的通信可以经由通信链路140来实现。通信链路140可以是专用的有线或无线连接。通信链路140也可以代表通过网络的通信。导管程序系统100可以被连接或配置成包括未明确示出的任何其他系统和/或装置。例如，导管程序系统100可以包括IVUS系统、图像处理引擎、数据存储和存档系统、自动气囊和/或支架膨胀系统、药物注射系统、药物跟踪和/或记录系统、用户日志、加密系统、限制导管程序系统100的访问或使用的系统等。

如上所述，控制器134与床边系统110通信，并且可以向床边系统110提供控制信号，以控制马达和用于驱动经皮介入装置（例如，导丝、导管等）的驱动机构的操作。床边系统110可以包括，例如，提供导丝的推进和/或缩回的导丝轴向驱动机构、提供工作导管的推进和/或缩回的工作导管轴向驱动机构、以及被配置成使导丝绕其纵向轴线旋转的导丝旋转驱动机构。在一个实施例中，各种驱动机构容纳在驱动组件114中（如图1所示）。

图3是根据实施例的导管程序系统的示例性床边系统的等距视图。在图3中，床边系统210包括机器人机构212，该机器人机构212可用于机器人地移动细长医疗装置（例如，经皮介入装置或其他部件）。机器人机构212可相对于基座214移动。机器人机构212包括可相对于基座214移动的机器人驱动基座220和可操作地固定到机器人驱动基座220的驱动组件222。在图3中，驱动组件222被示为容纳用于驱动经皮装置的各种驱动机构并且可以配备有经皮装置的盒子。在一个实施例中，基座214被固定到铰接臂224，该铰接臂允许用户将机器人机构212定位成紧靠患者。在实施例中，基座214是铰接臂224的远侧部分。铰接臂224通过导轨夹具或床夹具226固定到病床。通过操纵铰接臂224，基座214被放置在相对于躺在病床上的患者的固定位置。一旦机器人机构212相对于患者的期望位置被设定，铰接臂224的接头就可以被锁定。

如本文所用，方向远侧是朝向患者的方向，且方向近侧是远离患者的方向。术语“上”和“上部”是指远离重力方向的大体方向，且属于“下”、“下部”和“下方”是指重力的大体方向。术语“前部”是指机器人机构面向用户且远离铰接臂的一侧。术语“后部”是指机器人机构最靠近铰接臂的一侧。术语“向内”是指特征的内部部分。术语“向外”是指特征的向外部分。

床边系统210还包括可沿着具有非线性部分的刚性引导轨道218移动的柔性轨道216。柔性轨道216包括近端228和远端230。柔性轨道216支撑细长医疗装置，诸如引导导管，使得引导导管可以不屈曲地推进到患者体内。在一个实施例中，驱动组件222包括限定刚性引导件218的结构。在另一个实施例中，基座214单独或与驱动组件222结合包括限定刚性引导件218的结构。

通过将柔性轨道216的远端230送入刚性引导件218的近端开口234中、直到柔性轨道216的远端230延伸超过刚性引导件218的套环258，柔性轨道216最初被定位在刚性引导件218内。套环258形成在刚性引导件218的远端处。柔性轨道216的远端230可操作地连接并固定到护套夹232，护套夹232可释放地连接到驱动组件222。刚性引导件218包括近端开口234处开始的线性部分和非线性部分。在一个实施例中，非线性部分是具有至少一个拐点的弓形部分。

为了执行程序，用户在沿着纵向轴线256的方向上将护套夹232拉离驱动组件222，直到护套夹232的远端262紧靠患者。在一个实施例中，导引器（未示出）固定到护套夹232的远端262。导引器是这样一种装置：其固定到患者，以将导引器强制地定位到患者，从而允许将细长医疗装置（诸如引导导管、导丝和/或工作导管）插入患者体内或从患者体内移除，同时对患者的组织损伤最小。一旦操作员已经将护套夹232和伴随的柔性轨道216拉向患者、使得导引器紧靠患者，柔性轨道216就被锁定夹具236锁定就位。锁定夹具236将柔性轨道216固定到基座214，使得柔性轨道216的一部分相对于病床处于固定的位置且患者处于患者躺在病床上的程度。

在一种类型的介入程序中，引导导管（未示出）通过导引器插入患者的股动脉中，并定位成紧靠患者心脏的冠状动脉口。引导导管在驱动组件222内沿其纵向轴线256保持线性位置，并在驱动组件222的远侧保持一定距离。在一个实施例中，纵向轴线256对应于驱动组件222的纵向轴线。在诸如经皮冠状动脉介入术（PCI）的医疗程序中，引导导管（未示出）用于将诸如导丝和球囊支架导管的细长医疗装置引导到患者体内，以进行例如探索性诊断或治疗患者脉管系统内的狭窄。如上所述，引导导管的远端可以安置在患者心脏的冠状动脉口内。机器人机构212驱动导丝和/或工作导管（诸如球囊支架导管）进出患者。导丝和工作导管在机器人机构212的远端和患者之间在引导导管内被驱动。在一个实施例中，纵向轴线256是驱动组件222引起导丝围绕其旋转的轴线，以及驱动组件222沿其纵向轴线驱动导丝并沿其纵向轴线驱动工作导管（诸如球囊支架导管）的轴线。

图4图示了根据实施例的用于细长医疗装置的路径和导航可视化的方法。在框402处，识别或检测通过脉管系统的路径。在一个实施例中，该路径是通过一个或多个脉管到达目标位置（例如，病变）的路径。图5图示了根据实施例的用于识别通过脉管的路径的方法。在框502处，使用成像系统（例如，图1所示的成像系统104）采集感兴趣的区域的一组图像或图像数据。在实施例中，图像是通过在图像采集之前和/或期间将造影剂或介质注射到患者体内而获得的对比度增强图像。在实施例中，该组图像可以包括在感兴趣区域的一个或多个视图处采集的图像（例如，矢状视图、尾侧视图、前后视图等）。在各种实施例中，该组图像可以在诸如心脏周期或呼吸周期的生理周期的至少一个阶段期间采集。本文以下描述将涉及示例性的心脏周期。例如，针对该组图像的图像数据可以在心脏周期的单个阶段期间、心脏周期的多个阶段期间或心脏周期的所有阶段期间采集。关于生理周期状态的信息可以由患者传感器提供（例如，图2所示的患者传感器136）诸如，例如用于心脏周期的ECG或EEG。在框504处，至少基于该组采集的对比度增强图像生成脉管图像。在一个实施例中，脉管图像是二维图像。例如，可以通过从该组图像的至少一个图像执行脉管提取来生成二维脉管图像。在实施例中，如果该组图像包括多于一个视图，则可以从该组图像中选择最佳视图。在一个实施例中，图像黑森（Hessian）的特征值可以被用作“脉管性”度量，例如，弗兰吉滤波。可以基于对象区域（例如，过滤掉具有小形状的对象）和非线性对象（例如，过滤掉与线形不相似的对象）来执行附加的滤波。导管程序系统的控制系统或控制器（例如，图2所示的控制器134）可以被配置成如上所述生成二维脉管图像。

在框506处，在脉管图像上识别源点或位置和目标点或位置。图6图示了根据实施例的脉管图像上的示例性源点和目标点的识别。在图6中，在脉管图像602上识别源点或位置604和目标点或位置606。在一个实施例中，源点或位置是路径的开始点，诸如冠状动脉口或引导导管的远端。目标点或位置可以是例如脉管中的病变或脉管中病变之前或经过病变的点。源点604和目标点606可以使用例如导管程序系统的用户界面（例如，图1所示的用户界面126）的输入或控件来识别。在另一个实施例中，还可以识别沿着路径的一个或多个附加约束点。在图6中，在脉管图像608上识别源点610、目标点612和约束点614。可以使用例如导管程序系统的用户界面的输入或控件来识别附加约束点（例如，图1所示的用户界面126）。

返回图5，在框508处，确定源点和目标点之间穿过脉管的路径。在实施例中，通过计算源点和目标点之间穿过脉管的最短路径来确定路径。例如，可以从脉管图像的骨架生成有向加权图。然后可以从源点到目标点计算有向图上的最短路径（例如，基于权重和/或成本函数）。另外，可确定从源点到目标点的穿过脉管的识别路径的长度（或距离）。如果已经提供了附加的约束点，则可以计算每对连续点之间的最短路径。然后，所有计算出的路径可以被累积为有向图上从源点到目标点的穿过所有约束点的单个路径。在框506处，约束点可以由操作员用源点和目标点来识别，或者如果路径没有被正确识别，则用户或操作员可以提供约束点。例如，可以使用显示器（例如，图1所示显示器120、122）向用户显示所识别的路径（例如，以2D或3D图像）并且用户可以使用用户界面的输入来批准路径，抑或可以使用用户界面来提供一个或多个附加约束点。然后用附加约束点重复框508的过程。在另一个实施例中，可以基于导丝或其他细长医疗装置的弯曲能量来平滑或校正路径。例如，可以生成有向图，该有向图连接沿着路径所穿过的脉管的一组采样点。图形权重可以被设置为导丝或其他细长医疗装置的估计的局部弯曲能量，其与每两个向量之间的局部弯曲角度相关。然后可以通过确定最小化从源点到目标点的局部弯曲能量的最短路径来计算路径。在S.Schafer, V. Singh, P.B. Noel, A.M. Walczak, J. Xu and K.R. Hoffmann,“Real-time endovascular guidewire position simulation using shortest pathalgorithms（基于最短路径算法的实时脉管内导丝位置模拟）”, Int J. CARS 4, pp.597-608 (2009)中描述了基于弯曲能量平滑路径的方法示例，在此通过引用全部并入本文。

在另一个实施例中，可以生成三维路径。三维路径可以使用来自该组图像的两个不同视图来生成，例如，第一视图处的第一图像和第二视图处的第二图像。可以在第一视图处使用第一图像创建第一二维脉管图像，并且可以在第二视图处使用第二图像创建第二二维脉管图像。在实施例中，第一二维脉管图像和第二二维脉管图像可以如上文参考步骤504所述生成。如上文参考步骤506和508所述，为第一脉管图像确定源点和目标点之间穿过感兴趣脉管的路径，并为第二脉管图像确定路径。图11图示了根据实施例的路径的第一和第二二维视图和生成的三维路径。然后可以使用第一视图处的第一二维脉管图像的路径1102和第二视图处的第二二维脉管图像的路径1104来生成三维路径1106。在一个实施例中，通过基于成像系统的一组参数（例如，C形臂的参数）首先将第一2D脉管图像1108投影到3D空间上并且将第二2D脉管图像1110投影到3D空间上来生成三维路径。接下来，对于第一脉管图像中的路径上的一组点中的每个点，在第二脉管图像上计算一组核线，并且使用例如维特比（Viterbi）算法来确定另一路径上的最可能匹配点。对于两个视图中的每两个匹配点，在3D空间中找到公共点，从而重建三维路径。

如果路径穿过的脉管位于不受生理周期引起的移动影响的脉管系统区域中，则路径不依赖于生理周期的阶段。在另一个实施例中，为心脏周期或其他生理周期的单个阶段确定路径。在另一个实施例中，为心脏周期或其他生理周期的所有阶段确定路径。在脉管受心脏周期影响的实施例中，可以选择心脏周期的开始点，例如，使用R相门控和与R波峰值同步的采集图像。如果在框502处采集了少于心脏所有阶段的图像数据，则可以从采集的图像数据中内插数据，并将该数据用于识别心脏周期所有阶段的路径。在实施例中，为了确定心脏的所有阶段的路径，可以利用例如匹配点或维特比算法在相邻帧之间跟踪该路径。导管程序系统的控制系统或控制器（例如，图2所示的控制器134）可以被配置成如上所述确定从源点到目标点的路径。

在实施例中，在框508处确定从源点到目标点穿过脉管的路径还包括识别路径脉管的子脉管或分支，其中子脉管或分支不是源点和目标点之间的识别路径的一部分，而是经由分叉连接到识别路径中的脉管。因此，子脉管或分支代表不正确或错误的路径。可以基于在步骤502处采集的对比度增强图像数据来识别或检测子脉管或分支。另外，子脉管或分支可以与交叉脉管相区别，交叉脉管看起来与路径脉管重叠，或者看起来被路径脉管重叠，但是不直接连接到路径脉管。在一个实施例中，可以基于所采集的图像中造影剂的外观来识别子脉管或分支。例如，子脉管或分支在主路径脉管之后填充有对比度，且交叉脉管在主路径脉管之前填充有对比度。如果分支是与脉管直接流体连通的子脉管，则子脉管中的对比度将被视为在与其流体连通的脉管部分中观察到对比度之后立即出现。在一个实施例中，出现在分支中的较早抑或较晚预定时间的对比度将被识别为非连接交叉分支。可以使用二维重建抑或三维重建来重建包括从源点到目标点的识别路径和任何识别的子脉管的一个或多个图像。参考图12A，脉管系统1200的图像包括从源1212延伸到目标1214的脉管。在一个实施例中，脉管1202处于从源1212延伸到目标1214的路径中。尽管有可能的是，从源1212延伸到目标1214的路径中包括许多脉管。子脉管1204与在源和目标之间的路径中识别的脉管直接流体连通。在2D图像中出现的分支1206与路径脉管交叉或在路径脉管之下，但是不直接流体连通，这些分支被称为非连接分支。如上所讨论的，子脉管1204和非连接分支1206使用概述的过程或本领域已知的其他方法来识别。参考图12B，识别出一旦子脉管1204和分支1206，则应用脉管遮盖物1208并将其显示在与路径遮盖物相关联的图像上。应用子脉管遮盖物1210并将其显示在与路径遮盖物相关联的图像上。在一个实施例中，子脉管遮盖物仅覆盖子脉管1204的紧邻脉管1202的部分。从源点1212到目标点1214应用脉管遮盖物1208并显示脉管遮盖物1208，如图12A所示。一个或多个图像可用作参考图像，并在显示器上（例如，图1所示显示器120、122）将其显示给导管程序系统的用户。导管程序系统的控制系统或控制器（例如，图2所示的控制器134）可以被配置成识别子脉管或非连接分支，并生成如上所述的具有所识别的路径和子脉管的图像。

返回图4，一旦识别出从源点到目标点的穿过脉管的路径，就在框404处创建所识别路径的映射或遮盖物。在实施例中，遮盖物被作为半透明覆盖物应用，其允许用户或操作员可视化或允许系统跟踪在脉管中沿着路径被导航或偏离路径的装置。将遮盖物应用于图像消除了对对比度的需求，因为路径可以可视化。在一个实施例中，通过高亮显示路径来显示遮盖物。以这种方式，路径以在显示器上突出的方式显示。另外，还可以创建所识别的子脉管或分支的遮盖物，本文中称为子脉管遮盖物。如果脉管受到诸如心脏周期的生理周期的影响，则在一个实施例中，可以为心脏周期或其他生理周期的单个阶段创建遮盖物。在另一个实施例中，可以为心脏周期或其他生理周期的每个阶段创建遮盖物。在一个实施例中，路径和子脉管的遮盖物可以是二维的。在一个实施例中，可以使用例如最小成本轮廓检测算法（MCA）以定位脉管的边缘并平滑脉管的边缘从而围绕所识别的路径来创建路径（和/或子脉管）的脉管遮盖物。脉管曲率可以通过将像素映射到基于局部路径曲率性质的“竖直”图像来确定。在找到并平滑边缘之后，可以将路径中心线校正为每对边缘点的质心。可以通过在垂直于脉管方向的方向上连接遮盖物的边缘来估计其他遮盖物边界。这些线条内部的区域可以被涂上颜色，并识别出形态上的开口。图7图示了根据实施例的示例性路径遮盖物和子脉管遮盖物。在图7中，路径遮盖物702被示出为具有覆盖在图像（例如，参考图像或实时图像）中所识别的路径上的第一交叉影线。参考图像或实时图像可以是二维或三维的。示出了多个子脉管遮盖物704，其中第二交叉阴影覆盖在图像中的多个识别的子脉管或分支上。在一个实施例中，可以使用不同的颜色在图像上指示路径遮盖物702和子脉管遮盖物704。在实施例中，脉管遮盖物704仅覆盖紧邻路径702的子脉管部分。在一个实施例中，脉管遮盖物704覆盖了子脉管的大部分。如上所述，由于可以针对心脏周期的每个阶段为路径和子脉管创建遮盖物，所以路径和子脉管的遮盖物可以随着时间适当地改变，例如通过心脏周期。因此，可以在心脏周期的所有阶段期间显示适当的遮盖物（例如，将遮盖物覆盖在参考图像或实时图像上）。导管程序系统的控制系统或控制器（例如，图2所示的控制器134）可以被配置成如上所述创建所识别的路径和子脉管的遮盖物。

在框406处，可以向导管程序系统的操作员显示路径遮盖物和子脉管遮盖物（例如，在图1所示显示器120、122上）。例如，路径遮盖物和子脉管遮盖物可用于帮助操作员手动导航细长医疗装置，以帮助操作员使用导管程序系统导航细长医疗装置，或者如果导航是使用导管程序系统完全自动化的，则允许操作员监视导航。如果导航是完全自动化的，则如下所述，在框406处或在导航期间，不需要向操作员显示路径遮盖物和子脉管遮盖物。如上所述，路径遮盖物和子脉管或分支的遮盖物可以覆盖在参考图像上，其中遮盖物对应于参考图像的阶段，或者路径遮盖物和子脉管遮盖物可以覆盖在没有对比度的实时图像上，其中遮盖物对应于特定实时图像的心脏阶段。因此，在心脏周期的各阶段期间，路径遮盖物和子脉管遮盖物可以随着所识别的路径和子脉管的任何改变而适当地改变。

在框408处，使用导管程序系统沿着识别的路径导航细长医疗装置。在一个实施例中，使用导管程序系统以全自动化方式导航细长医疗装置。在另一个实施例中，操作员可以查看所识别的路径的遮盖物和下面进一步描述的子脉管和装置跟踪信息，以帮助操作员使用导管程序系统沿着路径导航和递送细长医疗装置到目标位置。图8图示了根据实施例的用于将细长医疗装置递送到目标位置的方法。在框802处，开始装置的移动，例如，操作员可以经由用户界面提供输入以开始全自动过程，或者操作员可以利用用户界面来控制装置的移动。下面的描述将涉及示例性导丝的导航，然而，应当理解，本文描述的技术也可以用于其他细长医疗装置的导航，诸如，例如工作导管（例如，球囊导管或支架递送系统）、微导管或病变治疗装置。导管程序系统的控制系统或控制器（例如，图2所示的控制器134）可以被配置成执行如下所述的将细长医疗装置递送到目标位置的方法的一些或所有部分。当导丝正在移动时，在框804处跟踪导丝的位置。在一个实施例中，成像系统可用于跟踪导丝的远侧部分。在一个实施例中，导丝的远侧部分包括导丝的尖端。导丝的远侧部分可以是不透射线的，并且导丝的远侧部分的位置可以使用在使用成像系统的导航期间采集的图像来跟踪（例如，图1所示的成像系统104）。在一个实施例中，图像是在没有对比度的情况下拍摄的荧光图像。

当导丝移动通过路径脉管并且导丝的远侧部分被跟踪时，基于导丝远侧部分的位置确定并更新剩余路径长度。如本文所使用的，剩余路径长度是当远侧部分在识别的路径上时导丝（或其他细长医疗装置）的远侧部分和目标点或位置之间穿过识别的路径的距离。随着导丝的远侧部分从源点通过识别的路径朝向目标点推进，剩余路径长度减小。在实施例中，除了导丝之外，该程序可能需要使用微导管。在这样的实施例中，导丝和微导管可以以交替的步进方式从源点到目标点穿过路径推进。导丝远侧部分的位置可以投影或显示在包括路径和子脉管遮盖物的图像上。图9示出了根据实施例的示例性显示器，其图示了路径并跟踪穿过该路径的导丝。在图9所示，显示器包括第一视图902和第二视图904。该显示器可以在导管程序系统的显示器（例如，图1所示显示器120、122）上显示给导管程序系统的操作员。第一视图902示出了如虚线所示路径的参考图像和遮盖物908，沿着路径的潜在分支用“X”示出。第二视图904示出了实时图像，该图像示出了导丝的远侧部分910在其移动通过路径时的移动和位置。在替代实施例中，显示可以包括一个视图，该视图示出具有遮盖物（路径和子脉管）和导丝跟踪两者的实时图像。虽然图9中未示出，但是在显示中也可以示出子脉管遮盖物。显示器900还示出剩余路径长度906。剩余路径长度以像素为单位计算，尽管在其他实施例中可以使用其他度量。随着导丝沿着路径朝向目标点移动，剩余路径长度906将被示为朝向零减小。最终，导丝的一部分909可以通过示出其沿着路径的遮盖物908的进展来指示。

在框806处，至少基于剩余路径长度来确定导丝的远侧部分是否偏离路径。如果剩余路径长度正在减小并且大于但不等于零，则导丝继续推进。在实施例中，基于剩余路径长度使用控制律来确定导丝在其移动时的速度。控制律可以是负反馈控制律，并且可以被选择成使得所得系统是稳定的（例如，李雅普诺夫稳定）。命令速度和剩余路径长度的负值之间的关系是被动关系。因此，基于剩余路径长度的负值的适当反馈控制律也是被动的（对于线性时不变情况，它也是正实数）。被动控制律是一种满足输入和输出乘积的积分为正的控制律。因此，对于基于负剩余路径长度的控制律，输入是负剩余路径长度，且输出是负速度。在一个示例控制律中，速度可以与剩余路径长度成比例，即，随着剩余路径长度减小，装置的速度减小。在其他示例中，速度可以与具有饱和极限的剩余路径长度成比例（例如，基于导丝或其他装置的最大可允许的速度的极限），速度可以由连续平滑函数（诸如双曲正切函数）来缩放，速度可以由三次映射来缩放，或者速度可以由具有饱和极限的三次映射来缩放。在Kottenstette, Nicholas等人的 "On relationships among passivity, positiverealness, and dissipativity in linear systems（论线性系统中被动性、正实性和耗散性之间的关系）" Automatica 50.4 (2014): 1003-1016中描述了控制正实（或被动）系统的方法的示例，其全部内容通过引用并入本文。在另一个实施例中，导丝的速度也可以基于路径的局部性质（诸如曲折度或变窄）来调节。

在框806处，可以使用各种参数来确定导丝是否偏离路径。在实施例中，如果剩余路径长度小于零（负数），则装置偏离路径。例如，如果装置正沿着不是所识别的到目标点的路径的一部分的子脉管或分支移动，或者如果它已经经过目标点，则装置可能偏离路径。如果导丝偏离所识别的路径，则剩余路径长度从正数转变到负数，该负数在负方向上增加，以指示导丝的远侧部分沿着不在路径上的分支脉管已经行进的距离。如果导丝经过目标点，则剩余路径长度将从正数转变到负数，并且剩余路径长度将在负方向上增加，以指示导丝的远侧部分已经移动经过目标点的距离。剩余路径长度从正数到负数的变化可以显示给操作员，例如，在图9中，显示器900可以将剩余路径长度906示为负数。

在框807处，如果剩余路径长度没有减少，则它可以指示导丝的远侧部分已经停止移动，并且需要校正动作。例如，如果正通过导管程序系统将导丝的近端送入患者体内，但是导丝的远侧部分没有移动，则可能需要校正动作来改变导丝远侧部分的位置。如果在框806处导丝偏离路径，或者如果在框807处剩余路径长度没有减少，则导管程序系统在框814处生成警报。该警报可以在显示器（例如，图1所示显示器120、122）上显示给导管程序系统的操作员和/或该警报可以听到。在另一个实施例中，可以停止该程序，并向操作员显示警报，以便操作员可以采取校正动作。在另一个实施例中，导管程序系统可以自动采取校正动作。

在框816处，校正导丝或导丝远侧部分的位置。在一个实施例中，当剩余路径长度转变为负数时，导丝的速度转变成与剩余路径长度成比例的负数，因此导丝的远侧部分可以缩回。例如，导丝可以缩回，直到导丝的远侧位置定位回到分支之前的连接处的路径上，或者缩回回到目标点。在另一个示例中，导丝可以被旋转和缩回，直到导丝的远侧部分被定位回到分支之前的路径上的接合处或缩回至目标点。校正动作的另一个示例是调节引导导管远端的位置，以将导丝沿正确的路径重新引导。导丝的远侧部分也可以“摆动”以经过即将到来的偏离路径的分支。在一个实施例中，导管程序系统自动执行校正动作以重新定位导丝的远侧部分。在另一个实施例中，操作员通过使用导管程序系统的用户界面提供输入命令来控制导丝以调节导丝远侧部分的位置。在一个实施例中，操作员可以重复采取校正动作，或者由导管程序系统自动执行校正动作，直到导丝的位置得到校正。例如，如果导丝的第一次缩回没有将导丝的远侧部分置于路径上，则导丝可以再次缩回。在实施例中，可以接连地采取不同类型的校正动作，直到导丝的远侧部分的位置在路径上。例如，导丝可以首先缩回，并且然后可以旋转和缩回。一旦导丝远侧部分的位置在框816处得到校正，导丝沿着路径的推进就重新开始，并且该过程在框804处继续，以跟踪装置通过路径的移动。

返回到框806，如果导丝在路径上，则导丝沿着路径的移动继续。在框807处，如果剩余路径长度正在减小，则导丝沿着路径的移动继续。导丝或其他细长医疗器械在被推进通过脉管系统时可能会经历脱垂。在框808处，如果检测到导丝的远侧部分脱垂，则在框818处生成警报。该警报可以在显示器（例如，图1所示显示器120、122）上显示给导管程序系统的操作员和/或该警报可以听到。在实施例中，可以通过使用成像系统检查导丝的远侧部分来检测脱垂。图10图示了根据实施例的示例性类型的丝脱垂。在图10中，示出了开放脱垂1002和闭合的完整环脱垂1006。开放脱垂1002是导丝的远侧部分1004弯曲但没有完整环的状况。在一个实施例中，可以通过检查导丝的远侧部分1004的曲率来检测开放脱垂1002。闭合脱垂1006是导丝的远侧部分1008有完整环的状况。在实施例中，使用形态填充来检测闭环脱垂1006。从“填充的”图像中减去远侧部分1006的图像，以检查环孔。在另一个实施例中，可以使用来自先前图像的信息来检测脱垂，例如，以检测导丝的远侧部分是否正在转变为脱垂。在框820处，可以校正检测到的脱垂。在框820处，导管程序系统可以被配置成向操作员提供关于如何进行校正脱垂的建议技术。例如，可以使用诸如“转向节（knuckling）”技术的各种导航技术来校正脱垂、停止和后退装置、停止和旋转装置、或者旋转和缩回装置。在一个实施例中，导管程序系统自动执行校正动作以校正导丝远侧部分的脱垂。在另一个实施例中，操作员通过使用导管程序系统的用户界面提供输入命令来控制导丝。在一个实施例中，校正动作可以由操作员重复进行，或者由导管程序系统自动进行，直到脱垂被校正。例如，如果导丝的第一次缩回没有校正脱垂，则导丝可以再次缩回。在实施例中，可以接连地采取不同类型的校正动作，直到脱垂得到校正。例如，可以首先停止并倒退导丝，并且然后可以使用转向节技术。一旦在框820处导丝远侧部分的脱垂得到校正，则导丝沿着路径的推进就重新开始，并且该过程在框804处继续，以跟踪装置通过路径的移动。在框810处，如果剩余路径长度等于零，则导丝的远侧部分已经到达目标位置或点。导丝的移动停止，并且导航在框812处结束。

返回图4，在框410处，如果到达目标位置，例如，剩余路径长度等于零，则在框412处结束设装置的导航。如果在框410处还没有到达目标，则导航过程在框408处继续。

用于根据上述方法导航装置通过路径到目标位置并生成到目标位置的路径遮盖物的计算机可执行指令可以存储在计算机可读介质的形式上。计算机可读介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机可读介质包括但不限于随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）、闪存或其他存储技术、光盘ROM（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）或其他光存储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其他磁存储装置、或可用于存储期望的指令并可由系统10访问（包括通过互联网或其他计算机网络访问形式）的介质（如图1所示）的任何其他介质。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其它实例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质差异的等同结构元素，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。根据替代实施例，任何过程或方法步骤的顺序和次序可以改变或重新排序。

在不脱离本发明的精神的情况下，可以对本发明进行许多其他的改变和修改。从所附权利要求中，这些和其他变化的范围将变得显而易见。

Claims (68)

1.一种使用导管程序系统沿着路径向目标位置递送细长医疗装置的方法，所述方法包括：

生成所述路径的遮盖物；

基于一组实时图像跟踪所述细长医疗装置的远侧部分的位置；

至少基于所述细长医疗装置的远侧部分的位置来确定剩余路径长度，所述剩余路径长度是所述细长医疗装置的远侧部分和所述目标位置之间的距离，其中，所述剩余路径长度随着所述细长医疗装置的远侧部分接近所述目标位置而减小；

在所述细长医疗装置的移动期间更新所述剩余路径长度；

确定所述细长医疗装置的远侧部分是否偏离路径；

如果所述细长医疗装置的远侧部分偏离路径，则调节所述细长医疗装置的位置；以及

以至少基于所述剩余路径长度确定的速度向目标位置推进所述细长医疗装置。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在与遮盖物相关联的图像上显示遮盖物。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述路径的遮盖物包括为生理周期的每个阶段生成遮盖物。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括在对应于与所述遮盖物相关联的心脏周期的阶段的图像上显示每个遮盖物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细长医疗装置的速度与剩余路径长度成比例。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述细长医疗装置的远侧部分是否偏离路径是基于所述剩余路径长度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，调节所述细长医疗装置的位置包括：如果所述剩余路径长度是负数，则调节所述细长医疗装置的位置。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述细长医疗装置的位置包括缩回所述细长医疗装置。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述细长医疗装置的位置包括旋转和缩回所述细长医疗装置。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细长医疗装置是导丝。

11.根据权利要求2所述的方法，其中，其上显示所述遮盖物的图像是所述感兴趣区域的固定参考图像。

12.根据权利要求2所述的方法，其中，其上显示遮盖物的图像是感兴趣区域的实时图像。

13.根据权利要求1的方法，其中，所述一组实时图像是荧光图像。

14.根据权利要求65所述的方法，还包括如果检测到脱垂，则调节所述细长医疗装置的位置。

15.根据权利要求1所述的方法，还包括生成连接到所述路径的一组分支的遮盖物，并在与所述遮盖物相关联的图像上显示所述一组分支的所述遮盖物。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，生成一组分支的遮盖物包括为生理周期的每个阶段生成遮盖物。

17.根据权利要求7所述的方法，其中，如果所述细长医疗装置的远侧部分行进到分支中，则所述剩余路径长度转变为负数。

18.根据权利要求7所述的方法，其中，如果所述细长医疗装置的远侧部分行进经过所述目标位置，则所述剩余路径长度转变为负数。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述细长医疗装置的远侧部分到达所述目标位置时，所述剩余路径长度等于零。

20.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果所述细长医疗装置的远侧位置偏离路径，则生成警报。

21.根据权利要求65所述的方法，还包括如果检测到脱垂，则生成警报。

22.一种用于沿着路径向目标位置递送细长医疗装置的系统，所述系统包括：

成像系统；以及

耦合到所述成像系统的导管程序系统，其包括：

床边系统，其包括细长医疗装置和被配置成驱动所述细长医疗装置的驱动组件；以及

耦合到所述床边系统的工作站，所述工作站包括：

用户界面；

以及耦合到所述床边系统、所述用户界面和所述成像系统的控制器，所述控制器被编程为：

生成所述路径的遮盖物；

基于由所述成像系统采集的一组实时图像来跟踪所述细长医疗装置的远侧部分的位置；

至少基于所述细长医疗装置的远侧部分的位置来确定剩余路径长度，所述剩余路径长度是所述细长医疗装置的远侧部分和所述目标位置之间的距离，其中，所述剩余路径长度随着所述细长医疗装置的远侧部分接近所述目标位置而减小；

在所述细长医疗装置移动期间更新所述剩余路径长度；

确定所述细长医疗装置的远侧部分是否偏离路径；

如果所述细长医疗装置的远侧部分偏离路径，则调节所述细长医疗装置的远侧部分的位置；以及

使用所述驱动组件以至少基于所述剩余路径长度确定的速度向目标位置推进所述细长医疗装置。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述工作站还包括显示器，并且其中，所述控制器还被编程为在与显示器上的遮盖物相关联的图像上显示遮盖物。

24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述控制器还被编程为针对生理周期的每个阶段生成遮盖物。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述工作站还包括显示器，并且其中，所述控制器还被编程为在对应于与所述显示器上的遮盖物相关联的心脏周期的阶段的图像上显示每个遮盖物。

26.根据权利要求22所述的系统，其中，所述细长医疗装置的速度与所述剩余路径长度成比例。

27.根据权利要求22所述的系统，其中，确定所述细长医疗装置的远侧部分是否偏离路径是基于所述剩余路径长度。

28.根据权利要求27所述的系统，其中，调节所述细长医疗装置的位置包括：如果所述剩余路径长度是负数，则调节所述细长医疗装置的位置。

29.根据权利要求22所述的系统，其中，通过使用所述驱动组件缩回所述细长医疗装置来调节所述细长医疗装置的位置。

30.根据权利要求22所述的系统，其中，通过使用所述驱动组件旋转和缩回所述细长医疗装置来调节所述细长医疗装置的位置。

31.根据权利要求22所述的系统，其中，所述细长医疗装置是导丝。

32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述导丝的尖端是不透射线的。

33.根据权利要求23所述的系统，其中，其上显示遮盖物的图像是感兴趣区域的固定参考图像。

34.根据权利要求23所述的系统，其中，其上显示遮盖物的图像是感兴趣区域的实时图像。

35.根据权利要求22所述的系统，其中，所述成像系统是荧光透视系统。

36.根据权利要求35的系统，其中，所述一组实时图像是荧光图像。

37.根据权利要求66所述的系统，其中，所述控制器还被编程为：如果检测到脱垂，则调节所述细长医疗装置的位置。

38.根据权利要求22所述的系统，其中，所述工作站还包括显示器，并且其中所述控制器还被编程为生成连接到所述路径的一组分支的遮盖物，并且在与所述显示器上的所述遮盖物相关联的图像上显示所述一组分支的每个遮盖物。

39.根据权利要求38所述的系统，其中，生成一组分支的遮盖物包括为生理周期的每个阶段生成遮盖物。

40.根据权利要求28所述的系统，其中，如果所述细长医疗装置的远侧部分行进到分支中，则所述剩余路径长度转变为负数。

41.根据权利要求28所述的系统，其中，如果所述细长医疗装置的所述远侧部分行进经过所述目标位置，则所述剩余路径长度转变为负数。

42.根据权利要求22所述的系统，其中，当所述细长医疗装置的远侧部分到达所述目标位置时，所述剩余路径长度等于零。

43.根据权利要求27所述的系统，其中，所述控制器还被编程为：如果所述剩余路径长度是负数，则生成警报。

44.根据权利要求65所述的系统，其中，所述控制器还被编程为如果检测到脱垂，则生成警报。

45.一种用于生成到目标位置的计算路径的遮盖物并跟踪沿着所述路径移动的细长医疗装置的位置的方法，所述方法包括：

采集感兴趣区域的一组对比度增强图像；

基于来自所述一组对比度增强图像的至少一个图像生成脉管图像；

识别所述脉管图像上的源点和目标点；

至少基于所述一组对比度增强图像来计算从所述源点到所述目标点的脉管路径；

为所述脉管路径生成路径遮盖物；

基于所述一组对比增强图像中的至少造影剂流来确定至少一个子脉管是否连接到所述脉管路径；

如果至少一个子脉管连接到所述路径，则为所述至少一个子脉管生成子脉管遮盖物；

在与所述路径遮盖物相关联的图像上应用和显示路径遮盖物，并且如果确定至少一个子脉管连接到所述脉管路径，则在与所述路径遮盖物相关联的图像上为所述至少一个子脉管应用和显示子脉管遮盖物。

46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述一组对比度增强图像对应于生理周期的至少一个阶段。

47.根据权利要求46所述的方法，其中，计算所述脉管路径包括为所述生理周期的每个阶段计算从所述源点到所述目标点的脉管路径。

48.根据权利要求47所述的方法，其中，为所述脉管路径生成遮盖物和为所述至少一个分支生成遮盖物包括为所述生理周期的每个阶段生成遮盖物。

49.根据权利要求48所述的方法，还包括在对应于与所述路径遮盖物相关联的生理周期阶段的图像上显示所述脉管路径的路径遮盖物和所述至少一个分支的子脉管遮盖物。

50.根据权利要求45所述的方法，其中，所述细长医疗装置是导丝。

51.根据权利要求45所述的方法，还包括识别所述脉管图像上的至少一个约束点，并且其中，所计算的路径穿过所述源点、所述目标点和所述至少一个约束点。

52.根据权利要求45所述的方法，其中，在其上显示路径遮盖物的图像是感兴趣区域的固定参考图像。

53.根据权利要求45所述的方法，其中，在其上显示路径遮盖物的图像是感兴趣区域的实时图像。

54.根据权利要求45的方法，其中，所述一组实时图像是荧光图像。

55.一种用于生成到目标位置的计算路径的遮盖物并跟踪沿所述路径移动的细长医疗装置的位置的系统，所述系统包括：

成像系统；以及

耦合到所述成像系统的工作站，所述工作站包括：

用户界面；

至少一个显示器；以及

耦合到所述用户界面、所述至少一个显示器和所述成像系统的控制器，所述控制器被编程为：

从所述成像系统接收感兴趣区域的一组对比度增强图像；

基于来自所述一组对比度增强图像的至少一个图像生成脉管图像；

接收对所述脉管图像上的源点和目标点的识别；

至少基于所述一组对比度增强图像来计算从所述源点到所述目标点的脉管路径；

基于所述一组对比增强图像中的至少造影剂流来确定至少一个子脉管是否连接到所述脉管路径；

为所述脉管路径生成路径遮盖物；

如果至少一个子脉管连接到所述脉管路径，则为所述至少一个子脉管生成子脉管遮盖物；

在与显示器上的路径遮盖物相关联的图像上显示路径遮盖物，并且如果至少一个子脉管连接到所述脉管路径，则在与显示器上的路径遮盖物相关联的图像上显示所述至少一个子脉管的子脉管遮盖物。

56.根据权利要求55所述的系统，其中，所述一组对比度增强图像对应于生理周期的至少一个阶段。

57.根据权利要求56所述的系统，其中，计算所述路径包括针对生理周期的每个阶段计算从所述源点到所述目标点的路径。

58.根据权利要求57所述的系统，其中，为所述路径生成遮盖物和为所述至少一个分支生成遮盖物包括为所述生理周期的每个阶段生成遮盖物。

59.根据权利要求58所述的系统，其中，所述控制器还被编程为在对应于与所述遮盖物相关联的生理周期的阶段的图像上显示所述路径的遮盖物和所述至少一个分支的遮盖物。

60.根据权利要求55所述的系统，其中，所述细长医疗装置是导丝。

61.根据权利要求55所述的系统，其中，所述控制器还被编程为接收对所述脉管图像上的至少一个约束点的识别，并且其中，计算的路径穿过所述源点、所述目标点和所述至少一个约束点。

62.根据权利要求55所述的系统，其中，其上显示遮盖物的图像是感兴趣区域的固定参考图像。

63.根据权利要求55所述的系统，其中，其上显示遮盖物的图像是感兴趣区域的实时图像。

64.根据权利要求55的系统，其中，所述一组实时图像是荧光图像。

65.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述一组实时图像中监视所述细长医疗装置的远侧部分，以识别脱垂。

66.根据权利要求22所述的系统，其中，所述控制器还被编程为：在所述一组实时图像中监视所述细长医疗装置的远侧部分，以识别脱垂。

67.根据权利要求45所述的方法，还包括基于一组实时图像来确定所述细长医疗装置的远侧部分的位置；以及

在与路径遮盖物相关联的图像中显示所述细长医疗装置的远侧部分的位置。

68.根据权利要求55所述的系统，其中，所述控制器被配置成基于一组实时图像来确定所述细长医疗装置的远侧部分的位置；并且

在所述显示器上显示所述路径的遮盖物中细长医疗装置的远侧部分的位置。

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