用于提供支持介入設(shè)備的定位的圖像表示的醫(yī)療成像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提出了一種用于提供在介入期間支持諸如導(dǎo)絲頂端(4)的介入設(shè)備在感興趣區(qū)域中定位的圖像表示的醫(yī)療成像設(shè)備和方法。其中,將執(zhí)行下述過程步驟:(S1)采集包括感興趣區(qū)域的實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像(1);(S2)使用包括可調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備的實(shí)況圖像采集設(shè)備采集實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像;(S3)識別所述介入設(shè)備(4)在所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像內(nèi)的位置(5);(S4)基于所識別的所述介入設(shè)備的位置調(diào)整所述準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置,以隨后在所述準(zhǔn)直器設(shè)備處于經(jīng)調(diào)整的設(shè)置中的情況下使用所述實(shí)況圖像采集設(shè)備采集表示所述感興趣區(qū)域的另外的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像;以及(S5)通過將來自所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的信息合并到所述實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像中提供所述圖像表示。由此,所述介入設(shè)備可以連續(xù)地被跟蹤,并且所述準(zhǔn)直器設(shè)備可以將視場限制到所述介入設(shè)備的位置,由此顯著降低所施加的X射線劑量。使用可能具有比所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像更高的圖像對比度的所述實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像,背景解剖信息可以被引入到最終的圖像表示中。
【專利說明】用于提供支持介入設(shè)備的定位的圖像表示的醫(yī)療成像設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于提供在醫(yī)療介入程序期間支持介入設(shè)備在感興趣區(qū)域中定位的圖像表示的醫(yī)療成像設(shè)備。此外,本發(fā)明還涉及一種醫(yī)療成像系統(tǒng)、一種醫(yī)療成像方法、一種計(jì)算機(jī)程序以及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),所有這些均適于提供用于在醫(yī)療介入設(shè)備定位期間支持例如外科醫(yī)生的圖像表示。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)療介入程序期間,可能必須將一個(gè)或多個(gè)介入設(shè)備準(zhǔn)確地定位到患者內(nèi)的感興趣區(qū)域內(nèi)。例如,在心導(dǎo)管插入術(shù)過程中,可能必須將導(dǎo)絲頂端定位到血管系統(tǒng)內(nèi)的精確位置處。為了在這樣的定位中幫助醫(yī)師,通常提供醫(yī)療成像設(shè)備以顯示圖像表示,醫(yī)師可以從該圖像表示推導(dǎo)有關(guān)感興趣區(qū)域內(nèi)的患者解剖結(jié)構(gòu)和介入設(shè)備的當(dāng)前位置這兩者的信
肩、O
[0003]常規(guī)地,在介入程序期間,X射線成像設(shè)備用于提供熒光透視圖像或者熒光透視圖像的序列。在(一幅或多幅)熒光透視圖像中,醫(yī)師可以觀察介入設(shè)備的實(shí)際位置,因?yàn)檫@樣的介入設(shè)備通常包括X射線不透明部分。
[0004]多幅X射線熒光透視圖像的采集意味著患者要遭受必要的X射線暴露。然而,通過患者身體傳輸?shù)腦射線劑量應(yīng)當(dāng)盡可能低。為了降低X射線暴露,US7340033B2提出了使用包括可調(diào)整準(zhǔn)直器的X射線圖像采集設(shè)備,以根據(jù)采集的X射線圖確定感興趣區(qū)域并調(diào)整其上的準(zhǔn)直器。在其中,能夠選擇對于輻射場而言足夠大的感興趣區(qū)域,以覆蓋作為心跳和/或呼吸的結(jié)果而出現(xiàn)的感興趣器官的所有那些位置。
[0005]此外,X射線熒光透視圖像可能受到對比度差的影響,從而使得患者的解剖結(jié)構(gòu)可能難以在這樣的熒光透視 圖像中觀察,而且可能難以確定介入設(shè)備相對于患者的解剖結(jié)構(gòu)所定位的位置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]需要一種可以至少部分克服上述缺陷的醫(yī)療成像設(shè)備。具體而言,需要一種能夠在醫(yī)療介入程序期間,降低將介入設(shè)備定位到感興趣區(qū)域中的過程中對患者的X射線暴露的醫(yī)療成像設(shè)備。此外,需要一種提供指示介入設(shè)備在患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置的詳細(xì)圖像表示的醫(yī)療成像設(shè)備。此外,需要對應(yīng)的適于提供這樣的有利圖像表示的醫(yī)療成像系統(tǒng)、醫(yī)療成像方法、計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0007]可以通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題滿足這樣的需要。在從屬權(quán)利要求中定義了有利的實(shí)施例。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提出了一種用于提供在介入程序期間支持介入設(shè)備在感興趣區(qū)域中定位的圖像表示的醫(yī)療成像設(shè)備。所述醫(yī)療成像設(shè)備適于執(zhí)行下述步驟:
[0009](i)采集包括所述感興趣區(qū)域的實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像;
[0010](ii)使用包括可調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備的實(shí)況圖像采集設(shè)備采集包括所述感興趣區(qū)域的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像,所述準(zhǔn)直器設(shè)備處于先前設(shè)定的設(shè)置中;
[0011](iii)識別所述介入設(shè)備在所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像內(nèi)的位置;
[0012](iv)基于所識別的所述介入設(shè)備的位置調(diào)整所述準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置,以隨后在所述準(zhǔn)直器設(shè)備處于經(jīng)調(diào)整的設(shè)置中的情況下使用所述實(shí)況圖像采集設(shè)備采集包括所述感興趣區(qū)域的另外的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像;
[0013](V)通過將來自所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的信息合并到所述實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像中,提供所述圖像表示。
[0014]應(yīng)注意,可以按照所指示的順序執(zhí)行上文提到的步驟。具體而言,一幅或多幅實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像和實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像可以表示患者內(nèi)的相同感興趣區(qū)域,其中,所述(一幅或多幅)實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像可以在開始實(shí)際介入程序之前被采集,而所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像在介入程序期間被 采集。例如,(一幅或多幅)所述實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像可以是血管造影圖像,而所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像可以是熒光透視圖像。具體而言,多幅實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像可以被采集,其中,上文提到的步驟(ii)到(V)連續(xù)地被重復(fù),從而使得圖像表示的序列可以通過將來自多幅實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中的每幅的信息與對應(yīng)的實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像合并被提供。
[0015]本發(fā)明的第二方面涉及一種醫(yī)療成像系統(tǒng),其包括:用于采集高對比度圖像的實(shí)況前圖像采集設(shè)備;用于采集低對比度圖像的實(shí)況圖像采集設(shè)備,所述實(shí)況圖像采集設(shè)備包括可調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備;上文提到的醫(yī)療成像設(shè)備;以及用于顯示所述醫(yī)療成像設(shè)備提供的圖像表示的顯示器。
[0016]本發(fā)明的第三方面涉及一種包括相對于本發(fā)明的第一方面在上文中定義的方法步驟的醫(yī)療成像方法。
[0017]本發(fā)明的第四方面涉及一種計(jì)算機(jī)程序,其適于當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行這樣的方法。
[0018]本發(fā)明的第五方面涉及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),例如,提出了 CD-ROM,其中,所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有存儲于其上的如上一段描述的計(jì)算機(jī)程序。然而,所述計(jì)算機(jī)程序也可以通過網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn),并且可以從這樣的網(wǎng)絡(luò)被下載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。因此,所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是用于使計(jì)算機(jī)程序可用于下載到包括存儲于其上的這樣的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的介質(zhì)。
[0019]可以基于下述思想看出本發(fā)明的主旨:
[0020]所提出的醫(yī)療成像設(shè)備結(jié)合了用于提供指示介入設(shè)備在感興趣區(qū)域內(nèi)的位置的信息性圖像表示,由此幫助外科醫(yī)生準(zhǔn)確定位所述介入設(shè)備的兩個(gè)特征:
[0021](a)所述介入設(shè)備的位置可以連續(xù)地被跟蹤,并且X射線圖像采集模式可以依賴于所述介入設(shè)備的當(dāng)前位置被調(diào)節(jié)。其中,實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像被采集并且所述介入設(shè)備在各自實(shí)況圖像內(nèi)的位置被確定。基于所述介入設(shè)備的這樣確定的位置,諸如X射線吸收遮光器或者X射線衰減楔裝置的準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置被調(diào)整。換言之,例如,可以將準(zhǔn)直器設(shè)備的遮光器或楔的位置設(shè)置為使得隨后實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的采集被限制于與所述介入設(shè)備的所確定的位置相鄰的感興趣區(qū)域的部分區(qū)域。根據(jù)這樣的限制,僅使所述感興趣區(qū)域的部分區(qū)域受到用于采集隨后實(shí)況圖像的X射線的作用。因此,可以顯著降低通過患者傳輸?shù)目傮wX射線劑量。[0022](b)然而,已經(jīng)認(rèn)識到準(zhǔn)直器設(shè)置的連續(xù)調(diào)整,即對例如遮光器或楔的連續(xù)重新定位可能形成令人厭煩的所采集的實(shí)況圖像的視覺印象。因此,提出了額外采集感興趣區(qū)域的一幅或多幅實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像,并且使各自實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像與對應(yīng)的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像合并,以最終提供圖像表示,在所述圖像表示中,周圍解剖結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可以主要基于實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像被表示,而關(guān)于介入設(shè)備的當(dāng)前位置的細(xì)節(jié)可以基于當(dāng)前實(shí)況圖像被表不。
[0023]其中,利用比實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像更高的圖像對比度采集(一幅或多幅)實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像可以是有益的。例如,實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像可以是利用相對高的X射線劑量采集的血管造影圖像,而同時(shí)X射線吸收造影劑存在于感興趣區(qū)域內(nèi)??梢栽诓淮嬖谠煊皠┑那闆r下在介入程序期間將實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像采集為熒光透視圖像。其中,由于連續(xù)跟蹤介入設(shè)備的當(dāng)前位置并且調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置,以使得僅在與介入設(shè)備的這樣的當(dāng)前位置相鄰的限制區(qū)域中采集實(shí)況圖像,因此顯著降低了總體X射線劑量。
[0024]可以通過這樣的方式提供呈現(xiàn)給例如外科醫(yī)生的用于支持介入設(shè)備在感興趣區(qū)域中定位的最終圖像表示:將實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像和實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像合并,從而在所提供的圖像表示中,與所識別的介入設(shè)備的位置相鄰的區(qū)域主要基于實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像被表示,而遠(yuǎn)離所識別的介入設(shè)備的位置的區(qū)域主要基于實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像被表示。換言之,介入設(shè)備的位置主要基于當(dāng)前的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像被可視化,而關(guān)于感興趣區(qū)域內(nèi)的患者的解剖結(jié)構(gòu)的信息主要基于先前采集的通常具有比實(shí)況圖像更高的對比度的實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像被提供。
[0025]利用這樣的技術(shù),可以通過將實(shí)況圖像采集限制到介入設(shè)備周圍的實(shí)際區(qū)域,同時(shí)通過利用先前采集的且可能在診斷條件下采集的實(shí)況前的、可能更加豐富的內(nèi)容恢復(fù)被遮蔽的背景,降低總體輻射劑量。
[0026]必須注意,本文參考不同主題描述了本發(fā)明實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)。具體而言,一些實(shí)施例是相對于方法類型的特征描述的,而其他實(shí)施例是相對于設(shè)備類型的特征描述的。然而,本領(lǐng)域的技術(shù)人員從以上和以下描述將總結(jié)出,除非另行指出,除了屬于一種類型主題的特征的任何組合之外,涉 及不同主題的特征的任何組合也被視為與本申請一同公開。具體而言,能夠?qū)⑻卣鹘M合,以提供超過特征的簡單加和的協(xié)同效應(yīng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的如上定義的特征和實(shí)施例以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)也能夠從下文將描述的實(shí)施例的范例推導(dǎo)出,并參考實(shí)施例被解釋,但本發(fā)明不限于此。在下文中將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0028]圖1示出了可以使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療成像設(shè)備或醫(yī)療成像方法的X射線成像系統(tǒng)。
[0029]圖2示出了描述由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療成像設(shè)備執(zhí)行的方法步驟的圖表。
[0030]附圖僅是示意性的而不是按比例繪制的。
[0031]附圖標(biāo)記列表
[0032]I實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像
[0033]2實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像[0034]3介入設(shè)備/注射頂端
[0035]4介入設(shè)備/導(dǎo)絲頂端
[0036]5預(yù)測位置
[0037]6 楔
[0038]7遮光器
[0039]8未遮蔽區(qū)域
[0040]9圖像表示
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1示意性地示出了 X射線醫(yī)療成像系統(tǒng)10,其可以在介入程序期間使用以提供圖像表示,由此根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例支持外科醫(yī)生將介入設(shè)備定位到患者內(nèi)。
[0042]成像系統(tǒng)10包括具有X射線源12的X射線圖像采集設(shè)備,X射線源12被提供以生成X射線輻射。X射線源12包括準(zhǔn)直器13,準(zhǔn)直器13包括遮光器和楔(未示出),以便將X輻射準(zhǔn)直到感興趣區(qū)域上?;颊吲_14被提供以接收待檢查患者。此外,X射線圖像探測模塊16相對于X射線源12被定位。在成像程序期間,患者被定位在患者臺14上,即處于X射線源12和探測模塊16之間。X射線由X射線源12發(fā)射,并在由探測模塊16探測前被傳輸通過患者。
[0043]探測模塊16向數(shù)據(jù)處理單元18發(fā)送數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理單元18連接到X射線源12和探測模塊16兩者。數(shù)據(jù)處理單元18適于根據(jù)上文和下文簡述的處理步驟采集解剖結(jié)構(gòu)圖像并對其進(jìn)行處理。因而,數(shù)據(jù)處理單元18包括數(shù)據(jù)接口以采集實(shí)況前和實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像,并且適于檢測介入設(shè)備 在實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中的位置,以便據(jù)此控制X射線源12的準(zhǔn)直器13聚焦到這樣的位置上。此外,數(shù)據(jù)處理單元18適于合并實(shí)況前和實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像。因此,數(shù)據(jù)處理單元18可以充當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療成像設(shè)備19。
[0044]此外,數(shù)據(jù)處理單元18被連接至顯示設(shè)備20,以向操作X射線成像系統(tǒng)的人員,即諸如心臟病專家或心臟外科醫(yī)生的臨床醫(yī)生顯示信息。例如,可以在顯示設(shè)備20上顯示指示介入設(shè)備在患者內(nèi)的當(dāng)前位置的圖像表示。所述顯示設(shè)備也可以用于顯示兩種圖像,例如,醫(yī)療成像設(shè)備19提供的指示介入設(shè)備的當(dāng)前位置的圖像表示,以及未被進(jìn)一步處理的且提供了關(guān)于操作位點(diǎn)的良好實(shí)況信息的實(shí)況圖像這兩者。此外,接口單元22被提供以便使操作人員能夠進(jìn)行信息輸入。
[0045]應(yīng)注意,圖1所示的例子是所謂的C型X射線圖像采集設(shè)備。當(dāng)然,本發(fā)明也可以涉及其他類型的醫(yī)療成像系統(tǒng)。
[0046]在下文中,將參考圖2所示的圖表描述由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療成像系統(tǒng)執(zhí)行的操作模式和過程步驟。
[0047]為了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療成像方法,按照下文執(zhí)行兩種數(shù)據(jù)輸入。
[0048]首先,采集實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像I或者實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像的序列(步驟(SI))。其中,實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像表示患者內(nèi)的感興趣區(qū)域。例如,表示心臟血管區(qū)域。通常在介入程序的周圍之前或者周圍中,即在介入相位前或者介入相位附近采集實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像,在所述相位中,諸如導(dǎo)絲的介入設(shè)備將被定位到感興趣區(qū)域內(nèi)。實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像通常能夠是血管造影圖像。優(yōu)選采集形成實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像序列的血管造影圖像序列。一般而言,該序列不包含任何將在實(shí)際介入程序期間被操縱的諸如導(dǎo)絲頂端的介入設(shè)備,但是其可以包含將不會在介入程序期間被操縱的諸如導(dǎo)管注射頂端的設(shè)備。
[0049]一般而言,實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像或者實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像序列所表征的感興趣區(qū)域與隨后在介入程序期間利用實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像表征的感興趣區(qū)域相同。然而,在(一幅或多幅)實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像中,能夠通過提高的對比度增強(qiáng)特征,因?yàn)檫@樣的圖像是利用了比隨后的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像采集更高的X射線劑量被采集的。此外,在(一幅或多幅)實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像的采集期間,造影劑可以存在于感興趣區(qū)域內(nèi)。例如,在先前的步驟中,可以向患者的血管中注射造影劑。由此可以增強(qiáng)暴露條件,從而能夠?qū)崿F(xiàn)與隨后采集的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像采集相比更好的圖像對比度。
[0050]可以利用與隨后在介入程序期間用于采集實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的成像系統(tǒng)相同的成像系統(tǒng)10采集(一幅或多幅)實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像?;蛘撸梢詫⒃谙嗤幕蛘吡硪?X射線醫(yī)療成像系統(tǒng)上,甚至從諸如CT (計(jì)算機(jī)斷層攝影)或MR (磁共振)的另一模態(tài)采集的來自3D體積的DRR (數(shù)字重建放射影像)序列或投影序列用于采集(一幅或多幅)實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像。在MR情況中,“X射線類的實(shí)況前圖像序列”的重構(gòu)可能需要某些額外的計(jì)算?;蛘?,“MR類”背景也可以足以在X射線介入程序期間進(jìn)行引導(dǎo)。在DRR情況中,可以不必計(jì)算完整的DRR作為背景圖像,而是僅計(jì)算相關(guān)的血管或器官以作為引導(dǎo)介入設(shè)備的路線圖。實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像可以是2D、3D、4D甚至更多維的。通常,在諸如心房纖顫(AF)程序的電生理學(xué)(EP)程序中,經(jīng)常借助于對CT體積中的心臟部分的實(shí)況前分割,該部分通常為左心房,這可以用作實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像生成的來源。因此,與直接采集數(shù)據(jù)相反,能夠通過分割或者建模數(shù)據(jù)構(gòu)成實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像。在AF中,通常能夠?qū)碜訡T體積的經(jīng)分割的左心房投影到并且以各種方式繪制到與實(shí)況圖像平面相容的2D平面上。因此“實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像”這一表述中的術(shù)語圖像應(yīng)廣義地被理解為表示解剖結(jié)構(gòu)并且相同于隨后與實(shí)況圖像的合并的數(shù)據(jù)源。
[0051]另一種典型的介入是經(jīng)皮主動(dòng)脈瓣置換術(shù)(PVR)。在這類程序中,通常從CT體積分割主動(dòng)脈交叉和主動(dòng)脈根.。這種分割還能夠用于產(chǎn)生實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像。
[0052]采集感興趣區(qū)域的第一實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像2作為第二數(shù)據(jù)輸入(步驟(S2))。針對這種圖像采集,將使用包括可調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備的圖像采集設(shè)備。通常,使用X射線熒光透視成像設(shè)備,這樣的熒光透視成像設(shè)備包括準(zhǔn)直器設(shè)備,所述準(zhǔn)直器設(shè)備包括X射線吸收遮光器設(shè)備和X射線衰減楔設(shè)備中的至少一個(gè)。然而,所述準(zhǔn)直器設(shè)備也可以包括其他類型的可控X射線吸收或X射線衰減設(shè)備,所述其他類型的可控X射線吸收或X射線衰減設(shè)備可以被控制從而使其X射線吸收或X射線衰減屬性可以局部變化。在此,X射線吸收可以意為沒有X射線通過X射線吸收設(shè)備傳輸;x射線衰減可以意為X射線部分通過X射線吸收設(shè)備傳輸。使用具有遮光器和/或楔設(shè)備的準(zhǔn)直器的范例,通過將所述遮光器和/或楔引入到X射線源發(fā)射的X射線束中,可以使這樣的X射線束準(zhǔn)直,即可以限制X射線束的橫向尺寸,從而可以限制從其采集實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的成像區(qū)域。盡管為了采集第一實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像,可以使準(zhǔn)直器設(shè)備處于完全打開的狀態(tài),從而對感興趣區(qū)域的整個(gè)區(qū)域成像,但是隨后的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像則可以利用準(zhǔn)直器設(shè)備的限制設(shè)置被采集,從而僅對與先前識別的介入設(shè)備的位置相鄰的感興趣區(qū)域的部分區(qū)域成像。通常在介入設(shè)備存在于感興趣區(qū)域內(nèi)的情況下采集(一幅或多幅)實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像。例如,在心導(dǎo)管插入術(shù)中,這種介入設(shè)備能夠是導(dǎo)管注射頂端3和導(dǎo)絲頂端4。在AF程序中,介入設(shè)備實(shí)際上可以是多個(gè),并且由特定數(shù)量的電極和導(dǎo)管構(gòu)成。在PVR介入中,所述設(shè)備通常由待部署的人工瓣膜構(gòu)成。然而,所述設(shè)備也能夠包括監(jiān)測超聲探頭。一般而言,術(shù)語設(shè)備因此能夠指在介入期間被操縱且在感興趣區(qū)域內(nèi)的若干單獨(dú)的實(shí)體。這些實(shí)體可以是假體、輸送工具、測量工具等。
[0053]在第一實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的采集之后,在實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中識別諸如導(dǎo)絲頂端3和/或注射頂端4的(一個(gè)或多個(gè))感興趣介入設(shè)備的位置(步驟(S3))。換言之,可以在實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像序列內(nèi)對(一個(gè)或多個(gè))介入設(shè)備進(jìn)行跟蹤??梢曰趯Πㄔ诘谝粚?shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中的位置信息、形狀信息和/或輻射含量的分析確定(一個(gè)或多個(gè))介入設(shè)備的位置。為了識別(一個(gè)或多個(gè))介入設(shè)備的當(dāng)前位置,可以使用常規(guī)分割工具。這樣的分割工具優(yōu)選允許對(一個(gè)或多個(gè))介入設(shè)備的實(shí)時(shí)識別。然而,也可以通過非成像材料確定(一個(gè)或多個(gè))設(shè)備的位置的確定,例如,通過通常為電磁跟蹤器(EM跟蹤器)的主動(dòng)定位器。當(dāng)使用時(shí),那些跟蹤器直接被安裝到(一個(gè)或多個(gè))感興趣設(shè)備上。
[0054]應(yīng)當(dāng)從廣義上理解術(shù)語位置。其可以指所述設(shè)備的精確點(diǎn)的位置,但是其也可以指所述設(shè)備上的若干點(diǎn),或甚至是對應(yīng)于所述設(shè)備的實(shí)況圖像的所有像素。當(dāng)涉及若干設(shè)備時(shí),可以對每個(gè)獨(dú)立設(shè)備定位,或者相反,所有這些設(shè)備的全局表示位置可能就足夠了,所述位置通常為重心位置。
[0055]此外,在介入設(shè)備的位置的識別中,可以涉及基于當(dāng)前位置參數(shù)或運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(一個(gè)或多個(gè))介入設(shè)備的未來位置的預(yù)測。出于這種目的,可以分析(一個(gè)或多個(gè))介入設(shè)備的軌跡,并且可以構(gòu)建其預(yù)測的未來位置的概率圖。這可以允許預(yù)測設(shè)備移動(dòng),從而能夠預(yù)測(一個(gè)或多個(gè))介入設(shè)備的未來位置5。通常的時(shí)間濾波方法可以用于生成這樣的預(yù)測。
[0056]在已經(jīng)識別了介入設(shè)備的當(dāng)前位置,以及任選地所述介入設(shè)備的預(yù)測位置之后,基于這樣識別的位置,調(diào)整包括在實(shí)況圖像采集設(shè)備中的準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置(步驟S4)。當(dāng)準(zhǔn)直器設(shè)備包括遮光器7和楔6設(shè)備中的至少一個(gè),以局部降低從X射線源通過患者流向X射線探測器的X輻射流時(shí),準(zhǔn)直器設(shè)備的這樣的設(shè)置可以指示遮光器7或楔6設(shè)備的定位。換言之,通過調(diào)整準(zhǔn)直器 設(shè)備的設(shè)置,可以應(yīng)用連續(xù)的遮擋或楔入,即遮光器7或楔6的重新定位,以為了在盡可能只留取視場的同時(shí)保持介入設(shè)備在隨后采集的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像內(nèi)可視。
[0057]一旦獲知了介入設(shè)備3、4的預(yù)測位置5,就能夠?qū)?yán)密的遮蔽/楔入和在隨后的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中介入設(shè)備將保留在未遮蔽,即未準(zhǔn)直的區(qū)域內(nèi)的概率之間的折中方案進(jìn)行優(yōu)化。例如,可以在預(yù)測位置5的周圍定義安全邊緣,并且可以對準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置進(jìn)行調(diào)整,從而將準(zhǔn)直器設(shè)備的楔6和遮光器7重新定位,以便保持盡可能小的未遮蔽區(qū)域8。同時(shí),可以將楔6和遮光器7進(jìn)行定位,從而使介入設(shè)備3、4在采集下一實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像之前移動(dòng)到未遮蔽區(qū)域之外的風(fēng)險(xiǎn)最小化。在已經(jīng)準(zhǔn)備了介入設(shè)備3、4的預(yù)測位置的概率圖的情況下,可以將要為遮光器/楔的放置考慮的安全邊緣與這樣的概率圖的等值輪廓直接相關(guān)。
[0058]假使檢測到在隨后的圖像采集中介入設(shè)備移出了準(zhǔn)直的、未遮蔽的區(qū)域8,那么可以將準(zhǔn)直器完全打開,從而在整個(gè)實(shí)況圖像中可以發(fā)現(xiàn)所述介入設(shè)備,之后可以將遮光器或楔重新定位。
[0059]在調(diào)整了準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置之后,可以重復(fù)包括步驟(S2)到(S4)的整個(gè)過程,從而可以在實(shí)況圖像采集設(shè)備的準(zhǔn)直器設(shè)備處于經(jīng)調(diào)整的設(shè)置中的情況下采集未遮蔽的區(qū)域8的后續(xù)實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像。換言之,基于時(shí)間點(diǎn)(t-Ι)上的先前實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像采集的介入設(shè)備3、4的預(yù)測位置可以用于準(zhǔn)確有效地針對隨后的時(shí)間點(diǎn)(t)上的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像采集放置準(zhǔn)直器設(shè)備的遮光器/楔。
[0060]之后,可以將包括在實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中的信息合并到實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像中,以便提供圖像表示9,在圖像表示9中關(guān)于介入設(shè)備3、4的當(dāng)前位置的信息以及關(guān)于感興趣區(qū)域中的背景解剖結(jié)構(gòu)的信息都清晰可視(步驟(S5))。
[0061]將兩種解剖結(jié)構(gòu)圖像合并可能需要復(fù)雜的計(jì)算,然而,所述計(jì)算是普遍已知為所謂的逆路線(inverse-road)映射技術(shù),例如,在PCT申請PCT/IB2010/054208中描述的。基本上,可以確定鏈接(一幅或多幅)實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像和(一幅或多幅)實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的空間時(shí)間變換。一般而言,可以依賴于包括在感興趣區(qū)域中的器官的運(yùn)動(dòng)分析和/或幾何結(jié)構(gòu)采集這樣的空間時(shí)間變換。例如,所述器官可以是患者的心臟,并且所述運(yùn)動(dòng)分析可以包括呼吸和心臟相位分 析。生成所述空間時(shí)間變化所考慮的幾何結(jié)構(gòu)可以和患者臺、X射線源和/或X射線探測器的位置相關(guān)。類似地,可以或多或少地?cái)嘌栽谶@一過程中牽涉到了對介入設(shè)備的跟蹤。任選地,也可以應(yīng)用例如使用電磁傳感器的主動(dòng)跟蹤方法。
[0062]一旦獲知了所述空間時(shí)間變換,就可以將其應(yīng)用于與(一幅或多幅)實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像中不存在的被跟蹤的介入設(shè)備相鄰的區(qū)域,所述介入設(shè)備即通常在實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中被操縱的那些介入設(shè)備,例如導(dǎo)絲頂端4。由此,與所識別的介入設(shè)備4的位置相鄰的區(qū)域中的第二實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的部分被表示在最終的圖像表示中。換言之,在通過合并實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像和實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像提供的最終圖像表示中,與所識別的介入設(shè)備4的位置相鄰的區(qū)域主要基于實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像被表示。遠(yuǎn)離所識別的介入設(shè)備4的位置的區(qū)域主要基于實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像被表示。通??梢源_定這樣的透明度水平:在該水平之下僅示出來自實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像的背景解剖結(jié)構(gòu),且在該水平之上將實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中所示的介入設(shè)備和實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像所示的解剖背景良好地融合到一起。
[0063]或者,可以使用關(guān)于介入設(shè)備的識別位置的信息,以便在最終提供的圖像表示內(nèi)將介入設(shè)備的模型或者對應(yīng)位置上的位置標(biāo)識可視化。
[0064]盡管上文僅相對于第一和后續(xù)實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像描述了由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的醫(yī)療成像設(shè)備執(zhí)行的過程步驟,但是在介入程序期間可以通過連續(xù)地重復(fù)識別介入設(shè)備的位置、調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置并且使用經(jīng)調(diào)整的準(zhǔn)直器設(shè)置采集后續(xù)實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的過程步驟,采集多幅實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像。通過使實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像中的每幅與實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像或者從實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像序列中選出的圖像合并,可以提供圖像表示序列。在這樣的序列中,可以隨著對介入設(shè)備的連續(xù)跟蹤而清晰地表示出介入設(shè)備的運(yùn)動(dòng),并且之后將聚焦于被跟蹤的介入設(shè)備的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像疊加到相應(yīng)的實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像上,由于能夠使用更高的X射線劑量和/或造影劑,因而所述實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像能夠具有比實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像更高的圖像對比度。
[0065]作為選擇,所提出的醫(yī)療成像設(shè)備還可以包括基于設(shè)備的自動(dòng)暴露控制(AEC),在圖2中指示為(S6)。AEC可以適于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所提出的成像方法。這意味著,總的圖像繪制以及介入設(shè)備檢測和跟蹤過程都可以通過適當(dāng)?shù)乜刂戚椛浔┞侗粌?yōu)化。能夠考慮若干可能性。例如,可以執(zhí)行準(zhǔn)直區(qū)域(即通過楔入或遮擋而遮蔽的區(qū)域)從AEC所考慮的測量場的明顯的實(shí)時(shí)排除。額外地或備選地,可以執(zhí)行對AEC的精細(xì)調(diào)節(jié),從而可以從視覺的角度優(yōu)化總的繪制的場景,即實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像提供的背景解剖結(jié)構(gòu)連同實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像提供關(guān)于介入設(shè)備的圖像信息。此外,可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)AEC,從而達(dá)到在所產(chǎn)生的復(fù)合場景(即背景解剖信息加上介入設(shè)備信息)的最佳繪制與對介入設(shè)備的檢測能力之間的折中。所有這樣可能的控制當(dāng)然都可以是動(dòng)態(tài)的,即,利用來自實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像I和實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像2以及介入設(shè)備跟蹤/預(yù)測模塊這兩者的實(shí)時(shí)信息連續(xù)地被更新。
[0066]最后,將換種說法總結(jié)本發(fā)明的實(shí)施例的重要方面和特征。本發(fā)明的各方面依賴于兩個(gè)主要特征:
[0067]a)—方面,提出在目標(biāo)介入期間跟蹤感興趣的介入設(shè)備并且在圖像的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)輻射到那些介入設(shè)備的位置或預(yù)測位置的限制。這樣的調(diào)節(jié)可以盡可能嚴(yán)密,從而既優(yōu)化輻射的降低又優(yōu)化將介入設(shè)備保持在連續(xù)調(diào)節(jié)的未遮蔽視場內(nèi)的概率。
[0068]b)另一方面,為了抑制顯然因連續(xù)移動(dòng)準(zhǔn)直器設(shè)備的遮光器或楔而產(chǎn)生的令人厭煩的視覺印象,提出借助于逆路線映射技術(shù)的生成。由此,僅介入設(shè)備的周圍從實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像被獲取,并將被顯示在實(shí)況前的未嚴(yán)密遮擋的背景解剖結(jié)構(gòu)圖像之上,所述實(shí)況前的未嚴(yán)密遮擋的背景解剖結(jié)構(gòu)圖像通常但未必是填充了造影劑的血管造影圖像。
[0069]換言之,設(shè)備跟蹤用于確定并預(yù)測感興趣的介入設(shè)備的位置;圖像水平控制被包括以應(yīng)用動(dòng)態(tài)的嚴(yán)密準(zhǔn)直,從而將輻射僅集中到被跟蹤的介入設(shè)備周圍的介入焦點(diǎn)上;僅在那些被跟蹤的介入設(shè)備的附近中的實(shí)況圖像數(shù)據(jù)被保留;它們被投影并疊加到實(shí)況前背景解剖結(jié)構(gòu)圖像序列上,所述實(shí)況前背景解剖結(jié)構(gòu)圖像序列可能構(gòu)成更加豐富的背景設(shè)置,因?yàn)槠淇梢允且愿叩膭┝坎⑶依脻撛诘脑煊皠┎杉摹?br>
[0070]借助所提出的技術(shù),可以將實(shí)況輻射代價(jià)優(yōu)化到僅使介入設(shè)備可視,同時(shí)利用實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像內(nèi)容恢復(fù)被遮蔽的背景,所述實(shí)況前圖像內(nèi)容可能在對比度信息方面更加豐富,并且可能是在診斷條件下采集的。
[0071]所提出的本發(fā)明可以用于多種X射線介入應(yīng)用中。具體而言,其可以用于復(fù)雜的心臟經(jīng)皮導(dǎo)管插入術(shù)程序中,在其中外科醫(yī)生必須處理強(qiáng)烈的呼吸運(yùn)動(dòng)和心臟運(yùn)動(dòng)兩者。然而,其也可以應(yīng)用于許多要求更低的應(yīng)用中,例如血管或者可能的神經(jīng)介入。
[0072]最后,必須注意,本文中的詞語“包括”不排除其他元件或步驟,并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不得解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提供在介入程序期間支持介入設(shè)備(3、4)在感興趣區(qū)域中定位的圖像表示(9)的醫(yī)療成像設(shè)備(19),所述醫(yī)療成像設(shè)備適于執(zhí)行下述步驟: (i )采集(SI)包括所述感興趣區(qū)域的實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像(I); (ii)使用包括可調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備(13)的實(shí)況圖像采集設(shè)備(10),在所述準(zhǔn)直器設(shè)備處于先前設(shè)定的設(shè)置中的情況下,采集(S2)包括所述感興趣區(qū)域的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像(2); (iii)識別(S3)所述介入設(shè)備在所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像內(nèi)的位置(5); (iv)基于所識別的所述介入設(shè)備的位置調(diào)整(S4)所述準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置,以隨后在所述準(zhǔn)直器設(shè)備處于經(jīng)調(diào)整的設(shè)置中的情況下使用所述實(shí)況圖像采集設(shè)備采集包括所述感興趣區(qū)域的另外的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像; (V)通過將來自所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的信息合并到所述實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像中,提供(S5)所述圖像表示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中,在步驟(vi)中,所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像和所述實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像被合并,從而使得在所提供的圖像表示中,與所識別的介入設(shè)備的位置相鄰的區(qū)域是主要基于所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像來表示的,并且遠(yuǎn)離所識別的介入設(shè)備的位置的區(qū)域是主要基于所述 實(shí)況前解剖圖像來表示的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備,其中,連續(xù)地重復(fù)步驟(ii)到(V),以提供序列的圖像表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備,其中,在所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的重復(fù)采集中,所述準(zhǔn)直器的設(shè)置被調(diào)整,從而使得所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的采集被限制于所述感興趣區(qū)域中與所識別的介入設(shè)備的位置相鄰的部分未遮蔽區(qū)域(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其中,所述實(shí)況圖像采集設(shè)備包括X射線成像設(shè)備,其中,所述準(zhǔn)直器設(shè)備包括X射線吸收設(shè)備(7)和X射線衰減設(shè)備(6)中的至少一個(gè),以局部降低X輻射流,并且其中,所述準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置涉及所述X射線吸收設(shè)備(7)和X射線衰減設(shè)備(6)中的至少一個(gè)的定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其中,在步驟(iii)中,識別所述介入設(shè)備的位置涉及基于當(dāng)前位置參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)對所述介入設(shè)備的將來位置(5)進(jìn)行預(yù)測。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其中,步驟(V)還包括所述合并之前對所述實(shí)況前圖像和所述實(shí)況圖像中的至少一種進(jìn)行時(shí)空變換中的至少一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其中,所述實(shí)況前圖像是利用比所述實(shí)況圖像更高的圖像對比度采集的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其中,所述實(shí)況前圖像是血管造影圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其中,所述實(shí)況圖像是熒光透視圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備,其中,在步驟(iii)中,所述介入設(shè)備的位置是基于對包括在所述實(shí)況解剖圖像中的位置信息、形狀信息和輻射含量的分析,而被確定的。
12.—種醫(yī)療成像系統(tǒng),包括: 用于采集高對比度圖像的實(shí)況前圖像采集設(shè)備(10); 用于采集低對比度圖像的實(shí)況圖像采集設(shè)備(10),所述實(shí)況圖像采集設(shè)備包括可調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備(13); 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療成像設(shè)備(19);以及 用于顯示所述醫(yī)療成像設(shè)備提供的圖像表示(9 )的顯示設(shè)備(20 )。
13.一種用于提供在介入程序期間支持介入設(shè)備(3、4)在感興趣區(qū)域中定位的圖像表示(9)的醫(yī)療成像方法,所述醫(yī)療成像方法包括下述步驟: (i )采集(SI)表示所述感興趣區(qū)域的實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像(I); (i i )使用包括可調(diào)整準(zhǔn)直器設(shè)備的實(shí)況圖像采集設(shè)備(10 )采集(S2 )表示所述感興趣區(qū)域的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像(2); (iii)在所述準(zhǔn)直器設(shè)備處于先前設(shè)定的設(shè)置中的情況下識別(S3)所述介入設(shè)備在所述實(shí)況圖像內(nèi)的位置(5); (iv)基于所識別的所述介入設(shè)備的位置調(diào)整(S4)所述準(zhǔn)直器設(shè)備的設(shè)置,以隨后在所述準(zhǔn)直器設(shè)備處于經(jīng)調(diào)整的設(shè)置中的情況下使用所述實(shí)況圖像采集設(shè)備采集表示所述感興趣區(qū)域的另外的實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像; (V)通過將來自所述實(shí)況解剖結(jié)構(gòu)圖像的信息合并到所述實(shí)況前解剖結(jié)構(gòu)圖像中,提供(S5)所述圖像表示。
14.一種計(jì)算機(jī)程序,適于當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行時(shí),執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法。
15.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),包括存儲于其上的根據(jù)權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)程序。
【文檔編號】A61B6/06GK103429158SQ201280013012
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月15日
【發(fā)明者】R·弗洛朗, B·P·A·J·霍恩阿爾特, H·斯特格胡伊斯 申請人:皇家飛利浦有限公司