專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在受試者內(nèi)定位感興趣對(duì)象的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在受試者內(nèi)定位感興趣對(duì)象的設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
常常需要在如人體的受試者內(nèi)定位如導(dǎo)管的感興趣對(duì)象的特定領(lǐng)域是電生理學(xué) (EP)。于是，在本發(fā)明和心臟電生理學(xué)(EP)，更具體而言是X射線(xiàn)引導(dǎo)的消融和起搏器放置 程序，之間有著特別的關(guān)系。為了在3D中自動(dòng)定位EP導(dǎo)管(例如用于電解剖學(xué)或消融映射)，可能需要在二維 X射線(xiàn)圖像中跟蹤它們并從2D信息外推出3D位置。這種方法的示例包括如US 7050844 中那樣，在立體或雙平面X射線(xiàn)系統(tǒng)提供的兩個(gè)同時(shí)圖像中進(jìn)行跟蹤，從而可以從兩個(gè)視 角推斷出3D位置。然而，由于若干原因，一般情況下，在2D X射線(xiàn)圖像中跟蹤EP導(dǎo)管是困難的，這些 原因包括為了允許實(shí)時(shí)成像而不使患者暴露于過(guò)量的輻射，熒光檢查圖像中的X射線(xiàn)劑量 一般是低的，于是，圖像質(zhì)量較差?？赡軙?huì)把熒光檢查圖像中很多可見(jiàn)的對(duì)象誤認(rèn)為EP導(dǎo)管(例如，ECG導(dǎo)聯(lián)和貼片、 縫線(xiàn)、注射導(dǎo)管等)?？赡芡瑫r(shí)使用很多EP導(dǎo)管(例如為了映射各種形狀的導(dǎo)管、消融導(dǎo)管和參考導(dǎo) 管)，但并非需要跟蹤它們?nèi)浚鼈兛赡茉诟櫮切┨貏e感興趣的時(shí)產(chǎn)生干擾。于是，如通常在EP程序中那樣，使用很多各種類(lèi)型和形狀的導(dǎo)管(例如，參考、映 射或消融)，存在可能與導(dǎo)管混淆的額外對(duì)象，并且所提供的熒光檢查圖像的圖像質(zhì)量相當(dāng) 差，因此，經(jīng)典的探測(cè)和跟蹤方法可能在正確獲取感興趣對(duì)象時(shí)失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序，其允許在受試者內(nèi)定位感 興趣對(duì)象，在對(duì)圖像質(zhì)量、易混淆對(duì)象和/或干擾對(duì)象的敏感性方面更為魯棒。優(yōu)選地，本 發(fā)明提供了一種用于定位的手段，其更為準(zhǔn)確而無(wú)需增加圖像處理所需的工作量，或提供 期望的定位準(zhǔn)確度而減小對(duì)如計(jì)算能力或計(jì)算時(shí)間的資源需求。在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于在受試者內(nèi)定位感興趣對(duì)象的設(shè)備，其 包括配準(zhǔn)單元，用于將所述受試者的三維表示與二維圖像配準(zhǔn)，所述三維表示包括與所述 受試者的多個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)片段，其中所述配準(zhǔn)單元適于在所述圖像中限定與所述 多個(gè)片段對(duì)應(yīng)的多個(gè)面積，使得所述多個(gè)面積中的至少一個(gè)面積與所述多個(gè)區(qū)域中的相應(yīng) 區(qū)域相關(guān)聯(lián)；以及用于定位所述對(duì)象的定位單元，其中所述定位單元適于通過(guò)處理所述圖 像從所述圖像中提取所述對(duì)象的指示，其中所述圖像的處理限于多個(gè)面積中與預(yù)定對(duì)象區(qū) 域相關(guān)聯(lián)的對(duì)象面積。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種用于在受試者內(nèi)定位感興趣對(duì)象的方法，其包括如下步驟將受試者的三維表示與二維圖像配準(zhǔn)，所述三維表示包括與所述受試者的 多個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)片段，由此在所述圖像中限定與所述多個(gè)片段對(duì)應(yīng)的多個(gè)面積， 使得所述多個(gè)面積中的至少一個(gè)面積與所述多個(gè)區(qū)域中的相應(yīng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)；以及通過(guò)處理 所述圖像從所述圖像中提取所述對(duì)象的指示從而定位所述對(duì)象，其中所述圖像的處理限于 所述多個(gè)面積中與預(yù)定對(duì)象區(qū)域相關(guān)聯(lián)的對(duì)象面積。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種包括程序代碼段的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代 碼段用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)令計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。在EP的背景中，本發(fā)明利用來(lái)自患者3D掃描的解剖學(xué)信息以便幫助在熒光檢查 圖像中空間定位EP導(dǎo)管并排除不感興趣的大部分對(duì)象和結(jié)構(gòu)，以便使得自動(dòng)導(dǎo)管探測(cè)、跟 蹤和標(biāo)記更魯棒。本發(fā)明基于以下見(jiàn)地例如，可以在2D熒光檢查圖像(二維圖像的特例)上配準(zhǔn) 心臟解剖結(jié)構(gòu)的3D模型(作為受試者的三維表示的示例)，其中投射在二維X射線(xiàn)圖像上 的(由三維模型提供的)心臟的分割界定了針對(duì)不同解剖部分的感興趣區(qū)域。然后，可以使 用對(duì)感興趣區(qū)域的這種識(shí)別來(lái)幫助在二維熒光檢查圖像序列中探測(cè)和跟蹤與感興趣區(qū)域 相關(guān)的感興趣對(duì)象，例如如導(dǎo)管的介入工具，條件是感興趣對(duì)象被定位在已知解剖結(jié)構(gòu)中， 即在感興趣區(qū)域中。可以通過(guò)不同手段提供對(duì)象的所提取指示。一種可能性是該指示僅指示對(duì)象的位 置(例如對(duì)象的中心點(diǎn)或另一預(yù)定特征的位置)。另一種可能性是該指示包括關(guān)于對(duì)象輪 廓線(xiàn)的信息或由輪廓線(xiàn)構(gòu)成，輪廓線(xiàn)例如可以在圖像中被突出顯示。此外，該指示可以是指 示對(duì)象的圖像的分割或子圖像。此外，該指示還可以包括以上可能性中一些或全部的組合。本發(fā)明的有用實(shí)現(xiàn)方式的示例可以包括下列在AF程序中，通過(guò)排除所有被探測(cè)為處于相關(guān)區(qū)域的投影之外例如左心房之外 的對(duì)象，可以使得映射和消融導(dǎo)管的探測(cè)更容易?？梢岳闷鸩鲗?dǎo)聯(lián)和其他導(dǎo)管不起源于同一解剖結(jié)構(gòu)(即結(jié)構(gòu)區(qū)域)的事實(shí)， 將它們區(qū)分開(kāi)(或自動(dòng)標(biāo)記)。一旦在給定視圖中完成2D-3D配準(zhǔn)，就可以將X射線(xiàn)系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)中的所有變化 應(yīng)用于配準(zhǔn)矩陣。通過(guò)這樣的調(diào)整，所投射的感興趣區(qū)域始終保持與X射線(xiàn)視圖一致，即三 維表示的片段和示出對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)區(qū)域的二維面積之間的關(guān)系保持正確。優(yōu)選地，尤其在將本發(fā)明用于EP目的的背景中，將3D數(shù)據(jù)與2D X射線(xiàn)圖像配準(zhǔn)， 使得對(duì)應(yīng)的體積投影密切匹配2D圖像。這在X射線(xiàn)提供的3D空間中給出了患者的位置， 由此給出可以在3D體積中分割的所有解剖結(jié)構(gòu)的位置。例如，自動(dòng)探測(cè)冠狀竇中的參考導(dǎo) 管可以限于該解剖區(qū)域到熒光檢查圖像上的投影，這是正面視圖中非常有限的區(qū)域?？梢?進(jìn)行更為廣泛的計(jì)算，因?yàn)樗阉鲄^(qū)域減小了，并且由于處在不同解剖面積中這樣簡(jiǎn)單的原 因就可以排除所有其他導(dǎo)管，甚至是非常類(lèi)似的導(dǎo)管。在這里特別參考在電生理學(xué)背景中的實(shí)施方式例示和解釋了本發(fā)明。但是，必須 注意，本發(fā)明不僅限于電生理學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明還可以有利地應(yīng)用于其他領(lǐng)域，例如支架的放 置以及微創(chuàng)手術(shù)(例如，穿刺活檢、射頻消融)。此外，本發(fā)明還可以用于非醫(yī)療背景下，例 如用于與機(jī)器人相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中。盡管本發(fā)明的特別有利方面涉及到醫(yī)療領(lǐng)域以及對(duì)醫(yī)務(wù)人員在介入程序中的支持，但要在其中定位感興趣對(duì)象的受試者不限于人或動(dòng)物體。因此，配準(zhǔn)片段所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu) 區(qū)域可以包括但未必限于身體的解剖區(qū)域或結(jié)構(gòu)。此外，多個(gè)片段可以覆蓋或不覆蓋完整的受試者或受試者部分。例如，三維表示可 以包括僅針對(duì)受試者的特定區(qū)域的片段，例如，僅對(duì)應(yīng)于心臟的特定要素的片段。雖然如 此，即使在僅提供了例如心臟的單個(gè)明確片段的情況下，也可以將這考慮成多個(gè)片段，包括 對(duì)應(yīng)于心臟的第一片段以及與第一片段互補(bǔ)、與身體其余部分對(duì)應(yīng)的第二片段。此外，分割也可以是非排他性的，S卩，不同片段可以部分對(duì)應(yīng)于同一結(jié)構(gòu)區(qū)域。例 如，可以提供對(duì)應(yīng)于血液通路的片段以及對(duì)應(yīng)于胸廓的另一片段。此外，片段可以包括一個(gè) 或多個(gè)進(jìn)一步的子片段，其進(jìn)而可以交疊或包括進(jìn)一步的片段，例如，對(duì)應(yīng)于血液通路的片 段包括對(duì)應(yīng)于心臟或特定靜脈(區(qū)域)的子片段。為了實(shí)現(xiàn)有利的效果，三維表示不必一定是受試者的完美或精確表示，因?yàn)榧词?是在所述分割和受試者的結(jié)構(gòu)區(qū)域之間表現(xiàn)出一定量誤差的近似表示也可以被使用。對(duì)于 所述表示和圖像之間的配準(zhǔn)而言也是如此。不過(guò)，所述表示和所述配準(zhǔn)越準(zhǔn)確，就可以提供 越精確的圖像處理限制。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，該設(shè)備還包括接口，所述接口適于允許由用戶(hù)選擇所述 受試者的多個(gè)區(qū)域中的對(duì)象區(qū)域作為預(yù)定對(duì)象區(qū)域。優(yōu)選地，該設(shè)備允許以更多方式確定 為了定位感興趣對(duì)象而進(jìn)行的圖像處理所限于的區(qū)域或?qū)?yīng)的對(duì)象面積。利用該接口，用 戶(hù)能夠輸入和/或操控信息，基于這種信息，將受試者的對(duì)象區(qū)域之一識(shí)別為預(yù)定對(duì)象區(qū) 域。于是，用戶(hù)可以使根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備適應(yīng)于用戶(hù)當(dāng)前所處的情況的特定需要。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，該設(shè)備還包括用于采集所述受試者的三維表示的三 維掃描器。通過(guò)為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備提供三維掃描器，有可能將用于產(chǎn)生三維表示的數(shù)據(jù) 的采集與本發(fā)明的定位方面耦合在一起。這種耦合消除了檢查三維表示和本發(fā)明的參數(shù)之 間的兼容性的需要，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備使用的三維表示是由如要檢查的患者的醫(yī)療數(shù)據(jù) 庫(kù)的外源提供的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)這種需要。根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選方面，該設(shè)備還包括分割單元，其用于將所述三維表示分 割成與所述受試者的多個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)片段。根據(jù)這一優(yōu)選方面，可以使分割單元 特別適應(yīng)于本發(fā)明的任何特殊需要，即，分割單元可以是專(zhuān)用單元，其被設(shè)計(jì)成滿(mǎn)足針對(duì)本 發(fā)明而優(yōu)化的特定規(guī)格。必須要指出，即使在根據(jù)本發(fā)明的方面提供三維掃描器和/或分割單元的情況 下，這些方面仍然可以包括如下選項(xiàng)可以從某種外源向根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備輸入相應(yīng)信息 (即，三維表示和/或其分割)。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，該設(shè)備還包括成像單元，其用于采集所述二維圖像， 其中所述成像單元優(yōu)選為熒光鏡。已發(fā)現(xiàn)將成像單元包括在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中是有利 的，尤其是允許在2D圖像采集和感興趣對(duì)象的定位之間進(jìn)行更直接和實(shí)時(shí)的聯(lián)系。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，該方法還包括采集受試者的三維表示和采集二維圖像的步驟。還可以與用于所述表示的數(shù)據(jù)的真實(shí)采集、所述分割的產(chǎn)生和所述圖像的采集分 離地提供本發(fā)明的設(shè)備和方法。然而，如果掃描器(例如與計(jì)算斷層攝影或磁共振成像設(shè) 備相關(guān))、分割單元和/或熒光鏡(例如)被組合到本發(fā)明的設(shè)備中，則可以彼此相對(duì)地調(diào)節(jié)設(shè)備的單元和/或方法的步驟以改善性能。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，所述定位單元適于處理所述受試者的熒光檢查圖 像。本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用領(lǐng)域是在提供普通熒光檢查圖像的電生理學(xué)領(lǐng)域中。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，在介入程序中執(zhí)行所述二維圖像的采集和所述對(duì)象 的定位，并且在介入前程序中執(zhí)行所述受試者的三維表示的采集。例如，為了提供在如用于 治療心房纖顫的射頻消融的介入程序期間對(duì)感興趣對(duì)象的跟蹤，優(yōu)選實(shí)時(shí)地即幾乎即時(shí)地 和連續(xù)地執(zhí)行受試者(身體)內(nèi)部真實(shí)情況的二維圖像或投影的獲得以及對(duì)象的定位。在 這種情況下，優(yōu)選在介入之前提供包括其分割的所述表示。于是，時(shí)間限制更少，并可以在 開(kāi)始治療或診斷程序之前完成改善其質(zhì)量可能需要的對(duì)配準(zhǔn)進(jìn)行的任何調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選方面，感興趣對(duì)象是介入工具，尤其是導(dǎo)管或起搏器探頭。 如上所述，本發(fā)明在醫(yī)療介入程序領(lǐng)域，尤其是包括要定位的導(dǎo)管的程序中特別有用。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，該設(shè)備還包括用于標(biāo)記所述對(duì)象的標(biāo)記單元，其中 所述標(biāo)記單元適于在所述多個(gè)面積中與預(yù)定標(biāo)記面積相關(guān)聯(lián)的面積中定位所述對(duì)象的情 況下產(chǎn)生要與所述對(duì)象相關(guān)聯(lián)的預(yù)定指示。根據(jù)這個(gè)方面，也可以從解剖區(qū)域的投影推斷 出根據(jù)其位置的例如一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管的自動(dòng)標(biāo)記。本發(fā)明的特別有用的應(yīng)用是有可能在2D 熒光檢查中探測(cè)到的設(shè)備上——例如在EP程序中冠狀竇(⑶)導(dǎo)管上——自動(dòng)放置標(biāo)記。 對(duì)應(yīng)于CS區(qū)域的投影的感興趣區(qū)域不僅有助于探測(cè)導(dǎo)管，它還給出該區(qū)域中被探測(cè)導(dǎo)管 的識(shí)別，其可以自動(dòng)呈現(xiàn)為標(biāo)記。于是，例如，利用足夠小的對(duì)應(yīng)感興趣體積的投影，可以更 容易地探測(cè)和標(biāo)記在參考部位(例如冠狀竇、肺靜脈)中定位的EP導(dǎo)管。要指出的是，標(biāo) 記區(qū)域可以不同于對(duì)象區(qū)域。這種狀況的示例是利用對(duì)應(yīng)于患者心臟的對(duì)象區(qū)域/片段來(lái) 定位導(dǎo)管，而對(duì)于心臟的區(qū)域，提供進(jìn)一步的(子)片段以便允許根據(jù)其在心臟內(nèi)部的位置 對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行更詳細(xì)的標(biāo)記。尤其在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)權(quán)利要求1 所述的用于定位的設(shè)備、根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于定位的方法和根據(jù)權(quán)利要求12所述的 計(jì)算機(jī)程序具有與從屬權(quán)利要求中限定的類(lèi)似和/或等同的優(yōu)選實(shí)施例。此外，要理解，從屬權(quán)利要求和/或這里所述優(yōu)選實(shí)施例的其他特征與相應(yīng)獨(dú)立 權(quán)利要求的任何組合也可以構(gòu)成本發(fā)明的有利實(shí)施例。


參考下文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見(jiàn)并得到闡明。在下 述附圖中圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明用于在受試者內(nèi)定位感興趣對(duì)象的設(shè)備；圖2示出了流程圖，其示意性地例示了根據(jù)本發(fā)明用于在受試者內(nèi)定位感興趣對(duì) 象的方法；以及圖3示出了受試者的圖像，包括不同感興趣對(duì)象的子圖像以及與受試者的區(qū)域相 關(guān)聯(lián)的相應(yīng)面積的指示。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例用于在受試者20內(nèi)定位感興趣對(duì)象
715的示范性設(shè)備10。對(duì)象15被提供于受試者20內(nèi)部，其中至少要相對(duì)于受試者20的一 個(gè)或多個(gè)特定區(qū)域確定對(duì)象15在受試者20內(nèi)部的位置。設(shè)備10包括充當(dāng)三維掃描器的磁共振成像(MRI)設(shè)備40(本發(fā)明的其他實(shí)施例 可以涉及例如計(jì)算斷層攝影(CT)或旋轉(zhuǎn)血管造影術(shù))、耦合到3D成像設(shè)備40的分割單元 45、充當(dāng)成像單元的熒光鏡50 (2D成像設(shè)備的另一示例為超聲波系統(tǒng))、耦合到分割單元45 和熒光鏡50的配準(zhǔn)單元25 (根據(jù)另一實(shí)施例，配準(zhǔn)單元可以替換地或額外地耦合到如MRI 40的3D成像設(shè)備)、耦合到配準(zhǔn)單元25的定位單元30、耦合到定位單元30的接口 35以及 耦合到定位單元30和接口 35的標(biāo)記單元55。為了允許用戶(hù)在其他步驟中進(jìn)行校正，根據(jù) 修改的實(shí)施例(未示出)，接口還耦合到分割單元和/或配準(zhǔn)單元?？梢允褂脦追N配準(zhǔn)方法配準(zhǔn)可以使用分段模型，但也可以基于圖像(如在心臟 在X射線(xiàn)圖像中不可見(jiàn)的情況中，結(jié)果后來(lái)被應(yīng)用于分割的面積)，或甚至可以使用患者身 體內(nèi)部或優(yōu)選為外部的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記。MRI設(shè)備40優(yōu)選在向受試者20內(nèi)引入對(duì)象15之前采集受試者20的三維掃描，并 將掃描傳遞到分割單元45，分割單元45處理掃描以產(chǎn)生受試者20的模型或表示，包括指示 受試者20的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)片段，其要被傳遞到配準(zhǔn)單元25。熒光鏡50提供受試者20的至少一個(gè)二維圖像，其指示受試者20的內(nèi)部構(gòu)造，其 中圖像包括作為感興趣對(duì)象15的指示的子圖像。熒光鏡將圖像或一系列圖像傳遞到配準(zhǔn) 單元25。配準(zhǔn)單元25接收三維表示(可以是來(lái)自3D成像設(shè)備40的體積和/或來(lái)自分割 單元45的其分割)以及來(lái)自熒光鏡50的至少一個(gè)圖像，并執(zhí)行該表示與圖像的配準(zhǔn)，其中 在圖像中限定多個(gè)面積，這些面積對(duì)應(yīng)于來(lái)自分割單元45的表示中提供的多個(gè)片段，這些 片段進(jìn)而對(duì)應(yīng)于受試者20內(nèi)的相應(yīng)區(qū)域。然后將指示這些面積的數(shù)據(jù)和2D圖像傳遞到定 位單元。在配準(zhǔn)單元25接收到多個(gè)圖像的情況下，即接收到一系列按時(shí)間順序變化的圖像 的情況下，配準(zhǔn)單元25優(yōu)選針對(duì)每個(gè)幀調(diào)整配準(zhǔn)數(shù)據(jù)和/或圖像面積數(shù)據(jù)，以便更新額外 /新圖像的圖像面積和所述表示之間的相關(guān)性。定位單元30接收指示以上面積的數(shù)據(jù)和2D圖像(或多個(gè)圖像)。定位單元30可 以從配準(zhǔn)單元25 (連同面積數(shù)據(jù)一起)或直接從熒光鏡50 (如虛線(xiàn)箭頭所示)接收?qǐng)D像。 此外，定位單元30從接口 35接收關(guān)于對(duì)象區(qū)域的指示(由用戶(hù)(未示出)輸入)，其中感 興趣對(duì)象15是要定位的(根據(jù)另一實(shí)施例，可以省略該指示，其中定位單元適于檢查一個(gè) 或多個(gè)預(yù)定對(duì)象區(qū)域而無(wú)需進(jìn)一步的指示)。基于所提供的輸入(即圖像、面積數(shù)據(jù)和對(duì)象 區(qū)域的選擇)，定位單元30對(duì)圖像執(zhí)行圖像處理，由此從圖像中提取子圖像作為感興趣對(duì) 象15的指示(根據(jù)其他實(shí)施例，該指示例如可以是分割、輪廓線(xiàn)和/或位置)。這種圖像處 理限于與所選對(duì)象區(qū)域?qū)?yīng)的對(duì)象面積。由于要處理的數(shù)據(jù)的這種限制，圖像處理可以更快和/或更精確和/或更魯棒，而 無(wú)需額外的計(jì)算能力。此外，根據(jù)備選實(shí)施例(未示出)，接口耦合到配準(zhǔn)單元，根據(jù)對(duì)本發(fā)明的圖像處 理的限制，配準(zhǔn)單元向定位單元僅傳遞縮減的圖像。根據(jù)另一備選實(shí)施例，配準(zhǔn)單元提供一組參數(shù)作為圖像中面積的限定，并將該組 參數(shù)傳遞到定位單元，而定位單元從分割單元接收所述表示(由虛線(xiàn)所示)并基于所提供
8的該組參數(shù)、所述表示和2D圖像提供受限的處理。根據(jù)這一備選實(shí)施例，配準(zhǔn)單元提供虛 擬配準(zhǔn)，即描述配準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，而真實(shí)配準(zhǔn)是由定位單元提供的。一旦定位了感興趣對(duì)象15，就向標(biāo)記單元55傳遞關(guān)于定位的數(shù)據(jù)，標(biāo)記單元55可 以耦合到分割單元45以便接收關(guān)于所述表示的分割數(shù)據(jù)。圖2示出了流程圖，其示意性地例示了根據(jù)本發(fā)明用于在受試者內(nèi)定位感興趣對(duì) 象的方法。圖2所例示的定位方法包括兩個(gè)總體階段，即，治療和/或診斷程序之前的介入前 階段100和介入階段105，其中在治療和/或診斷程序期間實(shí)時(shí)執(zhí)行定位。在步驟110中， 獲得并處理(包括分割)受試者的三維表示。在接下來(lái)的步驟——步驟115中，采集示出 受試者內(nèi)部的感興趣對(duì)象的受試者的二維圖像。在接下來(lái)的步驟——步驟120中，將受試者的三維表示(包括與受試者的多個(gè)結(jié) 構(gòu)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)片段)與二維圖像配準(zhǔn)，由此在圖像中限定與多個(gè)片段對(duì)應(yīng)的多個(gè)面 積，使得多個(gè)面積中的至少一個(gè)面積與多個(gè)區(qū)域中的相應(yīng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)?；谶@樣獲得的所述表示和圖像之間的配準(zhǔn)，在步驟125中定位感興趣對(duì)象，其 中定位單元適于通過(guò)處理圖像從圖像中提取對(duì)象的子圖像，其中圖像的處理限于多個(gè)面積 中與預(yù)定對(duì)象區(qū)域相關(guān)聯(lián)的對(duì)象面積。在介入程序期間可以連續(xù)或在預(yù)定時(shí)間點(diǎn)重復(fù)步驟115到125的序列。圖3示出了受試者的圖像，包括不同感興趣對(duì)象的子圖像以及與受試者的區(qū)域相 關(guān)聯(lián)的相應(yīng)面積的指示。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖像采集系統(tǒng)被配置成產(chǎn)生解剖區(qū)域還包 含例如導(dǎo)管和/或起搏器導(dǎo)聯(lián)的介入工具的熒光檢查圖像。圖3中例示了這樣的熒光檢查 圖像200。另外的圖像采集系統(tǒng)被配置成產(chǎn)生同一解剖區(qū)域(在這種情況下為心臟)的3D 體積。對(duì)該心臟或其一部分(心房、冠狀靜脈……)進(jìn)行分割并給出3D模型。在3D和2D 數(shù)據(jù)集之間進(jìn)行配準(zhǔn)，然后能夠?qū)?D分割投射在2D圖像上，如圖3中的面積205、210和 215所示。面積205對(duì)應(yīng)于左心房域，面積210指示冠狀竇域，面積215與下腔靜脈域相關(guān)。 此外，還可以在圖3中看到多個(gè)導(dǎo)管220、225和230。在一個(gè)幀上定位模型允許探測(cè)給定解 剖部位中的參考導(dǎo)管或?qū)?lián)。這個(gè)部位可以是其中具有長(zhǎng)導(dǎo)管/導(dǎo)聯(lián)的冠狀竇或其中具有 “套索(lasso)”導(dǎo)管的一個(gè)或幾個(gè)肺靜脈的口，如圖3所示。根據(jù)本發(fā)明，與常規(guī)處理相比，進(jìn)行圖像處理以定位如導(dǎo)管220、225、230的給定 對(duì)象所需的計(jì)算機(jī)能力和/或計(jì)算時(shí)間減小了，因?yàn)橐幚淼膱D像面積被減小到(對(duì)應(yīng)于) 在其中提供感興趣對(duì)象的感興趣區(qū)域(的對(duì)象面積)。定位也更加容易，因?yàn)樵诙ㄎ黄陂g可 以忽略不在所考慮面積中的其他導(dǎo)管。一旦在一個(gè)幀上探測(cè)到導(dǎo)管/導(dǎo)聯(lián)，就能夠在2D熒光檢查序列上跟蹤它。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需或所用的程序(包括算法)和裝置，尤其是 用于采集包括其分割的三維表示、用于采集受試者的二維圖像、用于將三維表示與二維圖 像配準(zhǔn)以及用于從圖像中提取感興趣對(duì)象的指示所需或所用的程序和裝置。因此，這里將 省略對(duì)這些方面的詳細(xì)解釋。欲了解關(guān)于心房纖顫程序的更多背景信息，可以參考例如Jasbir Sra和Masood Akhtar 在 Curr Probl Cardiol，2007 年 12 月，669 至Ij 767 頁(yè)的文章"Mapping Techniques For Atrial Fibrillation Ablation，，。例如，可以在 Jasbir Sra、David Krum、AngelaMalloy、Melissa Vass、Barry Belanger>Elisabeth Soubelet、Regis Vaillant 禾口 Masood Akhtar 的文章"Registration of Three-Dimensional Left Atrial Computed Tomographic Images With Projection Images Obtained Using Fluoroscopy，，(發(fā)表于 Circulation, 2005 ；112 :3763-3768)中找到關(guān)于配準(zhǔn)的更多背景信息。電生理學(xué)(EP)是介入心臟病學(xué)的特定領(lǐng)域，其中醫(yī)師使用心內(nèi)導(dǎo)管來(lái)定位和治 愈心臟節(jié)律的電功能障礙，通常是在X射線(xiàn)熒光檢查引導(dǎo)下進(jìn)行的。非常有挑戰(zhàn)性的EP程 序是用于治療心房纖顫(也稱(chēng)為AF)的射頻消融。另一個(gè)重要程序是放置起搏器以進(jìn)行心 臟再同步治療(CRT)，其中必須要將起搏器導(dǎo)聯(lián)放入冠狀靜脈中。特別在常規(guī)設(shè)備和方法的 背景中，電生理學(xué)家需要專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)來(lái)熟練了解解剖學(xué)以及通往所有感興趣部位的進(jìn)入通 道以及一些實(shí)踐，以選擇正確的設(shè)備并操控它們到達(dá)目標(biāo)?？梢岳萌S(3D)成像設(shè)備(例如CT、MRI)或通過(guò)在介入剛開(kāi)始時(shí)局部(對(duì)于 AF而言是左心房(LA)和肺靜脈(PV)的口，對(duì)于CRT而言是冠狀靜脈和竇)注射造影劑來(lái) 記錄患者的解剖結(jié)構(gòu)，但醫(yī)師必須執(zhí)行智力配準(zhǔn)以在這種信息不再可見(jiàn)的實(shí)況熒光檢查圖 像中導(dǎo)航。對(duì)于AF程序而言，在測(cè)量電勢(shì)時(shí)知道導(dǎo)管的精確位置是找到導(dǎo)致纖維性顫動(dòng)的 源(異位病灶(ectopic foci)、再入回路(re-entry loop))的關(guān)鍵。更為重要的是消融部 位的解剖學(xué)映射，以便執(zhí)行期望的消融模式(例如PV隔離或LA中的屋頂線(xiàn)消融)。當(dāng)前通過(guò)熒光檢查引導(dǎo)的常規(guī)EP程序，尤其是AF，常常要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)。這種程 序的主要任務(wù)是確定心房?jī)?nèi)部的電勢(shì)路徑，以便知道消融哪里。在3D中精確定位EP導(dǎo)管 并顯示疊加在3D心房解剖結(jié)構(gòu)上的所記錄電勢(shì)或消融部位(也稱(chēng)為電-解剖映射或消融 映射)對(duì)于電生理學(xué)家有很大幫助。盡管已經(jīng)在附圖和上述說(shuō)明中詳細(xì)例示和描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)將這樣的例示 和描述看作是示范性或示例性的，而不是限定性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。通過(guò)研究附圖、公開(kāi)內(nèi)容和隨附的權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在實(shí)踐所要求 保護(hù)的本發(fā)明的過(guò)程中理解并實(shí)現(xiàn)針對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排 除多個(gè)。可以通過(guò)單個(gè)處理器或其他單元實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的幾項(xiàng)的功能。在互不相同 的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的事實(shí)不指示不能有利地采用這些措施的組合。可以將計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)/分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，例如，所述介質(zhì)可以是光存儲(chǔ)介 質(zhì)或者與其他硬件一起提供或者作為其他硬件的部分的固態(tài)介質(zhì)，但是，也可以使所述計(jì) 算機(jī)程序通過(guò)其他形式分布，例如，通過(guò)因特網(wǎng)或者其他有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)電信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制其范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在受試者00)內(nèi)定位感興趣對(duì)象(15，220，225，230)的設(shè)備，包括 -配準(zhǔn)單元(25)，其用于將所述受試者的三維表示與二維圖像(200)配準(zhǔn)(120)，所述三維表示包括與所述受試者的多個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)片段，其中所述配準(zhǔn)單元適于在所 述圖像中限定與所述多個(gè)片段對(duì)應(yīng)的多個(gè)面積005，210，215)，使得所述多個(gè)面積中的至 少一個(gè)面積與所述多個(gè)區(qū)域中的相應(yīng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)，以及-定位單元(30)，其用于定位(12 所述對(duì)象，其中所述定位單元適于通過(guò)處理所述圖 像從所述圖像中提取所述對(duì)象的指示，其中所述圖像的處理限于所述多個(gè)面積中與預(yù)定對(duì) 象區(qū)域相關(guān)聯(lián)的對(duì)象面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括接口(35)，其適于允許由用戶(hù)選擇所述受試者的所述多個(gè)區(qū)域中的對(duì)象區(qū)域作 為所述預(yù)定對(duì)象區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括三維掃描器(40)，其用于采集(110)所述受試者的所述三維表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括分割單元(45)，其用于將所述三維表示分割(110)成與所述受試者的所述多個(gè) 結(jié)構(gòu)區(qū)域?qū)?yīng)的所述多個(gè)片段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括成像單元(50)，其用于采集(11 所述二維圖像，其中所述成像單元優(yōu)選為熒光鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述定位單元適于處理所述受試者的熒光檢查圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括-標(biāo)記單元(55)，其用于標(biāo)記所述對(duì)象，其中所述標(biāo)記單元適于當(dāng)在所述多個(gè)面積中 與預(yù)定標(biāo)記區(qū)域相關(guān)聯(lián)的面積中定位所述對(duì)象時(shí)產(chǎn)生要與所述對(duì)象相關(guān)聯(lián)的預(yù)定指示。
8.一種用于在受試者00)內(nèi)定位感興趣對(duì)象(15，220，225，230)的方法，包括如下步驟-將所述受試者的三維表示與二維圖像(200)配準(zhǔn)(120)，所述三維表示包括與所述受 試者的多個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)片段，由此在所述圖像中限定與所述多個(gè)片段對(duì)應(yīng)的多個(gè) 面積(205，210,215),使得所述多個(gè)面積中的至少一個(gè)面積與所述多個(gè)區(qū)域中的相應(yīng)區(qū)域 相關(guān)聯(lián)，以及-通過(guò)處理所述圖像從所述圖像中提取所述對(duì)象的指示從而定位(12 所述對(duì)象，其 中所述圖像的處理限于所述多個(gè)面積中與預(yù)定對(duì)象區(qū)域相關(guān)聯(lián)的對(duì)象面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括如下步驟 -采集(110)所述受試者的所述三維表示，以及 -采集(115)所述二維圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在介入程序(10 中執(zhí)行所述二維圖像的采集和所述對(duì)象的定位，并且 其中在介入前程序(100)中執(zhí)行所述受試者的所述三維表示的采集。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述感興趣對(duì)象為介入工具，尤其是導(dǎo)管(205，210，21 或起搏器探頭。
12. 一種包括程序代碼段的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼段用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì) 算機(jī)上被執(zhí)行時(shí)令計(jì)算機(jī)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在受試者內(nèi)定位感興趣對(duì)象的設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序。該設(shè)備包括配準(zhǔn)單元(25)，用于將所述受試者的3D表示與2D圖像(200)配準(zhǔn)(120)，所述3D表示包括與所述受試者的多個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)片段，其中所述配準(zhǔn)單元適于在所述圖像中限定與所述多個(gè)片段對(duì)應(yīng)的多個(gè)面積(205，210，215)，使得所述多個(gè)面積中的至少一個(gè)面積與所述多個(gè)區(qū)域中的相應(yīng)區(qū)域相關(guān)聯(lián)；以及用于定位(125)所述對(duì)象的定位單元(30)，所述定位單元通過(guò)處理所述圖像從所述圖像中提取所述對(duì)象的指示，其中所述處理限于所述多個(gè)面積中與預(yù)定對(duì)象區(qū)域相關(guān)聯(lián)的對(duì)象面積。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102077248SQ200980124246
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
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