最接近可获得路线图选择

摘要

提出了一种用于血管路线图绘制的系统和方法，所述系统包括用于生成荧光检查图像的X-射线成像设备、存储有多个对比增强图像的数据库、用户接口元件和处理设备。所述对比增强图像中的每个都与生成所述图像所基于的成像参数存储在一起。所述用户接口元件可以被配置为，例如通过在任意位置和取向上手动调节所述成像设备，来选择任意预期成像参数。所述处理设备可以被配置为从所述多个对比增强图像中识别出利用特定成像参数生成的所存储的对比增强图像，其中，所述特定成像参数与所述预期成像参数的偏差尽可能小，因而所述处理设备可以被配置为识别最接近的可获得路线图。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于血管路线图绘制的方法和系统。尤其地，本发明涉及一种用于选择最接近可获得心脏路线图的方法和系统。此外，本发明涉及一种用于运行该方法的计算机程序。

背景技术

在例如导管在进入位点处被插入到血管系统中之后，其沿大血管被送进到需要处置的血管结构。经由导管注射造影剂并且导管实验室X-射线设备记录血管造影序列，所述血管造影序列示出在填充有造影剂时的血管。能够利用变化的成像器几何配置来重复诊断血管造影采集。诊断和介入规划是基于这样的诊断血管造影的。

在介入期间，柔性的、部分或完全射线不透明导丝被送进到受影响的血管结构(例如冠状动脉中的狭窄、神经血管动脉瘤，或动静脉畸形)。荧光检查低剂量X-射线监控对导丝进行可视化，并在送进导丝的同时允许介入医师的手眼协调。当被定位时，导丝充当用于递送介入设备(例如用于扩张和支架递送的气囊、用于动脉瘤凝血的可拆卸弹簧圈)的导轨。介入设备的递送和部署也是通过荧光检查控制的。

可以使用血管造影到实况图像中的叠加技术(被称作路线图绘制)。在这样的流程中，血管结构自身由于其不是射线不透明的而在介入期间不可见。因此，对导丝和介入设备的导航和精确定位是繁琐、耗时的，并且需要额外的造影剂骤增，以使设备相对于相关血管的位置清楚。由于散射，在对诊断血管造影和介入荧光检查图的采集期间患者和医务人员两者都被暴露于X-射线。期望导航支持来减少介入时间并提升定位准确度。常规地，利用相似的成像器几何配置采集到的静态诊断血管造影被显示在实况介入荧光检查图旁边。为了在血管内对导丝和设备的导航，需要对静态血管造影与实况荧光检查图的主观视觉融合。改进的背景丰富的可视化能在导航中提供重要支持。作为一种途径，能够将经预处理的血管造影叠加到荧光检查图像流上，使得血管和介入设备被同步显示在一个屏幕上。

导航系统因此能够通过提供被显示在实况荧光检查图片旁边或被叠加在实况荧光检查图片上的心脏路线图，来帮助心脏病学医师。理想地，该心脏路线图表示在血管造影期间采集的血管网络，具有与当前实况图像相同的心脏相位，并且关于呼吸动作和患者运动配准。

在WO2004034329A2中，描述了一种用于实现心脏路线图绘制的基本方法，其依赖于对心脏和呼吸周期的提取，并且依赖于在血管造影图像(充满状态中)与实况图像之间对那些周期的匹配。

路线图绘制是个非常重要的特征，因为它(有希望)提供介入设备关于血管解剖学的准确定位(否则在大部分的PCI(经皮冠状动脉介入)时间期间是不可见的)。

路线图绘制在心脏介入的情况中甚至更为有趣，因为在其他情况下由心脏病学医师执行的在血管造影(通常为一个选定图像)与动态荧光检查图序列之间的脑力配准是个令人疲惫且不准确的过程。

US5077769描述了一种控制面板，其包括可编程电致发光触摸屏和操纵杆，其被安装为能由放射科医师在PTCA流程期间操作。床边监视器在流程期间显示荧光检查图和路线图信息。放射科医师能够通过操作操纵杆，调节路线图信息与荧光检查图信息的相对权重。该系统基于相机机架的角度取向来自动选择合适的路线图，或者备选地选择合适的机架位置以对应于被用于产生令人满意的路线图的机架位置。

然而，包含来自血管造影序列的路线图绘制掩模的增强的荧光检查图序列有几个严重缺点。

完全不可能将完整的血管造影叠加到荧光检查图像，因为这创建了背景混合以及各种令人不悦的视觉效果。

其他缺点与荧光检查图相关。导航图像(实施荧光检查图序列)噪声非常大，并且其可能包含强呼吸运动。

发明内容

动态2D心脏路线图绘制需要可获得的路线图，所述路线图根据在造影剂到冠状动脉中的注射期间的暴露图像而被创建和计算。易于使用可以是本申请的主要特征。在利用导丝、C-型臂和患者台进行导航时，考虑中的一个特别的问题可以被看作是：可获得的那些中的哪个路线图最适合于在当前位置的使用？

此外，介入心脏病科医师处于产出压力之下，意味着他们想要在尽可能短的时间内处置患者。因此，没有时间手动检查可获得的一组运行(run)。

事实上，要求的是拥有对以上问题的自动应答/动作。

本发明提出将针对荧光检查图像的成像设备的成像参数自动适应到已生成的对比增强图像的成像参数。本发明的目标是提供一种消除或至少减少上述缺点的方法和设备。

该目标通过各自的独立权利要求中的每个的主题得以实现。在各自的从属权利要求中描述了另外的实施例。

大体上，根据本发明的用于血管路线图绘制的系统包括用于生成荧光检查图像的X-射线成像设备、在其中存储有多个对比增强图像的数据库、用户接口元件以及处理设备。所述对比增强图像中的每个都与生成所述图像所基于的成像参数存储在一起。所述用户接口元件可以被配置为，例如通过在任意位置和取向上手动调节所述成像设备，选择任意预期成像参数。

所述处理设备可以被配置为确定所述成像设备的当前成像参数。所述处理设备还可以被配置为从所述多个对比增强图像中识别存储的对比增强图像，所述存储的对比增强图像是利用特定成像参数生成的，其中，所述特定成像参与所述预期成像参数的偏差尽可能小，因此，所述处理设备还可以被配置为识别最接近可获得路线图。所述处理设备还可以被配置为自动控制所述成像设备以便针对所识别的对比增强图像的所述特定成像参数来调节所述成像设备的成像参数。

所述成像参数可以包括所述X-射线源和所述X-射线探测器的位置、所述X射线源和所述X-射线探测器的取向、所述X-射线源的设置和所述X-射线探测器的设置、患者台的位置、视场、帧速、左/右冠状动脉、对比增强图像的生成的时间和日期，以及最小可能透视缩短。

根据一实施例，所述系统的所述处理设备可以还被配置为确定所述成像设备的备好待用状态。亦即，所述处理设备例如对所述成像设备的调节动作进行监测，并在所述调节动作一完成就提供反馈。所述用户接口元件可以被配置为指示由所述处理设备提供的所述成像设备的状态。

根据另一实施例，所述处理设备可以还被配置为生成路线图散点图，所述路线图散点图包括具有接近所述预期成像参数的成像参数的可获得对比增强图像。所述用户接口元件可以提供快速浏览(skipthrough)所述可获得对比增强图像(即路线图)，和/或从所述多个可获得路线图中选择一个的可能。

所述系统的所述处理设备可以还适合于在述荧光检查图像中探测器械的至少一部分。所述处理设备可以因此能够自动确定荧光检查图像中的感兴趣解剖区域。

注意，所述器械一方面可以是柔性或刚性导管或针头或电极，并且另一方面也可以是活检设备、套管或套管针。其也能够是内假体，例如支架、封堵器(例如卵圆孔未闭封堵器)、人造瓣膜等等。

此外，所述处理设备可以适合于组合荧光检查图像与对比增强图像，并在监视器上显示所组合的图像，例如作为所述对比增强图像在所述荧光检查图像上的叠加。

根据另一实施例，所述系统的所述处理设备适合于识别一组对比增强图像中的周期运动并且适合于识别一组荧光检查图像中的周期运动，其中，所述处理设备还适合于组合选择的荧光检查图像与对应运动周期的对比增强图像。这能够通过纯粹基于图像的方法来实现，或者通过外部非成像系统(例如ECG，心电图)信号的使用来实现。

根据另一方面，一种用于血管路线图绘制的方法，包括以下步骤：接收针对荧光检查图像的预期成像参数，确定利用特定成像参数生成的对比增强图像，其中所述特定成像参数与所述预期成像参数的偏差尽可能小，并且自动控制成像设备以便针对所述特定成像参数调节所述成像设备的成像参数。

由于被用于导航目的的图像现在可能是对比增强图像，如血管造影或动脉脉搏图或脑室造影片，因此在导航时的图像质量变成在对比增强成像时的图像质量，其可能比荧光检查图像质量要好得多。

由于可以出于该目的仅选择最佳填充的例如血管造影心脏周期，因此呼吸运动现在可以被减少到单个心脏周期。如果请求患者屏气(即使相对的)，在约1秒(＝1个心脏周期)期间的呼吸运动几乎可以被减少到零。

所述方法还可以包括以下步骤：利用所述特定成像参数生成荧光检查图像，其中，所述图像可以包括处于解剖学部分中的器械；从数据库接收具有相同的特定成像参数的对比增强图像；以及组合所述荧光检查图像与所述对比增强图像。

根据一实施例，所述方法还包括提供所述成像设备的备好待用状态的步骤。

根据另一实施例，所述方法还包括提供路线图散点图的步骤，所述路线图散点图包括具有接近所述预期成像参数的成像参数的可获得对比增强图像。

所述方法可以还包括显示所组合的图像的步骤。

因此，代替在荧光检查的范围内进行导航，导航能在血管造影的范围内发生，实质上没有噪声并且没有呼吸运动，并且具有对血管的最佳观看，可能具有对介入设备的额外叠加。

注意，可以手动地或借助于使用合适的图像处理计算机软件的自动流程，在荧光检查图像中探测器械中的感兴趣部分。

所述方法的结果，即得到的组合图像，可以被显示在合适的设备上，例如在监视器上。

根据本发明的所述方法可以有利地被成像系统用于导管实验室中的PCI(经皮冠状动脉介入)，以处置心脏狭窄。

根据本发明的另外一方面，提供一种用于血管路线图绘制的计算机程序，当计算机程序在根据本发明的所述系统的处理设备上运行时，引起所述系统执行根据本发明的所述方法。因此，可以基本上自动地，或者至少主要是自动地执行根据本发明所述的方法。因此，所述计算机程序可以包括用于收集并至少暂时地存储由合适的系统生成的至少一个对比增强图像的指令的集合，其中，生成该对比增强图像所基于的所述成像参数相对于预期成像参数最接近。所述计算机程序可以还包括用于针对所述对比增强图像的所述成像参数来调节成像设备的指令的集合，以及用于收集并至少暂时地存储由合适的系统基于所述对比增强图像的成像参数生成的至少一个实况荧光检查图像的指令的集合。

这样的计算机程序优选地被载入数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器因此被装备为执行本发明的所述方法。另外，本发明涉及一种计算机可读介质，例如CD-ROM，所述计算机程序可以被存储在所述计算机可读介质中。然而，所述计算机程序也可以被提供在诸如万维网的网络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。

必须指出，本发明的实施例是参考不同主题来描述的。尤其地，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，本领域技术人员将从以上和以下的描述获悉，除非另外指明，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合以外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为被本申请所公开。

本发明的上述方面以及另外的方面、特征和优点也能够从本文后面要描述的实施例的范例推断出，并参考也在附图中示出的实施例的范例来解释，但本发明并不限于此。

附图说明

图1示出了根据一实施例的用于血管路线图绘制的系统；

图2示出了根据一实施例的方法的流程图；

图3示出了对针对可获得的路线图的成像参数的可视化的范例；

图4示出了对用于调节成像设备的输入掩码的可视化的范例；

图5示出了对路线图散点图的示范性可视化；

图6示出了对用于选择可获得的路线图的输入掩码的可视化的范例；

图7示出了由所描述的方法提供的图像。

附图标记列表：

100数据库

200用户接口元件

210对当前成像参数的指示

220对选定路线图的指示

230对最接近路线图的指示

240对较远路线图的指示

250用于对成像系统的位置控制的按钮

260用于对成像系统的自动位置控制的按钮

270用于快速浏览路线图的列表的按钮

300监视器

400X-射线设备

410X-射线源

420X-射线探测器

500患者台

600处理设备

700对比增强图像

710荧光检查图像

720器械的部分

具体实施方式

在下文中，描述了一种快速且容易的方式来满足以上要求。提供了用于在空间和时间两者上，寻找所谓的最接近可获得路线图的自动化方式。可以自动地选择并激活路线图，为医师提供了借助于自动位置控制自动来到建议位置的可能。

图1示出了根据本发明的示范性系统，该系统包括处理设备600，其一方面被连接到成像系统400以及患者台500，并且另一方面与数据库100、用户接口元件200和监视器300连接。

成像系统400可以是X-射线系统，其相对于被定位在台500上的患者被布置为使得可以生成感兴趣区域的荧光检查图像。处理设备600可以借助于成像系统400来控制荧光检查图像的生成。成像系统400可以包括X-射线源410以及针对X-射线辐射的探测器420，其中，X-射线源410以及X-射线探测器420两者可以被布置在C型臂处，以确保两者相对于彼此的恰当取向。

数据库100可以提供多个对比增强图像。那些图像中的每个可以是先前生成的，并且可以与成像参数一起被存储，成像参数限定关于各自的图像是如何被生成的。数据库可以作为处理设备600的部分在物理上位于系统中，但也可以位于例如网络中。

用户接口元件200可以是交互性操作元件，提供输入命令的可能，但也提供有关系统的状态的信息。下文描述用户接口元件的范例。

该系统还包括监视器300，用于对根据所描述的实施例生成的图像进行图示。应理解，也可以在监视器上示出有关可获得路线图的信息或者有关系统中的每个部分的当前位置和取向以及状态的信息。

在处理设备600中，可以提供例如为工作存储器的单元，用于执行血管路线图绘制的计算机程序可以被存储在其上和/或在其上运行。

图2中的流程图图示这样的血管路线图绘制的原理，包括以下步骤。应理解，关于该方法所描述的步骤是主要步骤，其中这些主要步骤可以被分化或划分成几个子步骤。此外，在这些主要步骤之间也可以有子步骤。因此，子步骤仅在该步骤对于对根据本发明的方法的原理的理解而言重要时才被提及。

在步骤S1中，系统可以接收表示预期成像参数的输入。例如，成像系统可以针对适于生成患者的感兴趣区域的图像的任意位置和取向而被调节。这样的调节可以在成像系统的控制单元执行，其中，控制单元被集成在用户接口元件中。另外，可以直接输入诸如成像方向的参数。

在步骤S2中，确定最接近可获得路线图。亦即，将数据库中存储的对比增强图像的成像参数与预期成像参数进行比较，并将具有与预期成像参数的最小偏差的成像参数识别为最接近成像参数。

在步骤S3中，自动选择利用最接近成像参数生成的对比增强图像。

备选地，也可以在步骤S2中确定多个可获得路线图，包括其成像参数能够被认为接近预期成像参数的路线图。在步骤S4中，可以生成散点图，散点图图示可获得的路线图中具有与预期成像参数有关的各自成像参数的一个或多个。

基于步骤S4的路线图散点图，可以在步骤S5中手动选择对比增强图像中的一个。

在步骤S6中，确定当前成像参数。

从步骤S6中确定的当前成像参数开始，在步骤S7中，将成像系统的成像参数调节为所选择的对比增强图像的成像参数。如果调节完成，则可以在步骤S8中指示备好待用状态。只要调节尚未完成，就可以例如在用户接口元件上和/或在系统的监视器上，指示非备好待用状态。

在步骤S9中，生成至少一个荧光检查图像。在生成了一组实况荧光检查图像的情况中，步骤S9也可以包括对ECG信号和/或图像处理技术的使用，以确定当前荧光检查图像与所选择的对比增强图像中的哪个具有相同的心脏周期，即其对应于哪个，以及其通过哪个进行几何变换(通常平移足以补偿呼吸运动)。该步骤的输出可以为血管造影帧索引，以及匹配几何变换参数。可以简单地从血管造影图像中所提取的运动周期选择最好地对应于当前荧光检查图像(相同心脏周期)的血管造影帧。

在步骤S10中，从数据库接收对比增强图像，其中，成像参数是自动(步骤S3中)或手动(步骤S5中)选择的。

在步骤S11中，可以组合两个图像，即新的荧光检查图像和先前生成并存储的对比增强图像。可以通过应用几何变换参数来简单地配准图像。

在步骤S12中，例如在监视器上显示结果。

图3图示可了以为医师提供关于成像系统的状态的信息的两个可视化的范例。情形(a)处于状态“准备好叠加”：实况条件(由附图标记210指示)匹配当前选择的路线图条件(由附图标记220指示)。所选择的路线图可以被示为绿色。情形(b)处于状态“未备好叠加”：系统已移动到另一位置。然而，本申请自动选择了最近邻的路线图：例如红色符号可以指示所选择的路线图(由附图标记230指示)，其与圆圈210(系统的实际位置)最接近。在两条灰线中，可见最接近路线图的旋转和角度参数不同于成像系统的各自参数(实况)。

注意，“最近邻”具有空间和时间两者的意义，即在最接近几何位置处创建的上一个路线图。

在最接近路线图的激活后，自动位置控制变得生效，如图4中所示。医师然后能够容易地将C型弧导航到所建议的位置，例如通过使用按钮250。备选的可能是通过自动路线图选择。如果医师将C型弧移动到容易获得路线图的位置，则系统自动选择该路线图(当然，因为这是最接近的路线图)，使其生效并且系统跳至“路线图就绪”状态。此外，可以提供按钮260。按压(并保持)按钮260将自动移动成像系统到所建议的，即最近的位置(具有特定成像参数)。

图5示出了包括三个可获得路线图230、240的路线图散点图的范例，其中最接近的路线图230例如被着色。本申请在这样的“智能图”(散点)中那个示出该选择过程，示出全部可获得路线图230、240，具有对系统是否“针对路线图就绪”(绿色或红色)的指示的当前选择的一个，以及系统的当前位置210(例如橙色圆圈)。

如图6中的范例中所示，可以提供按钮，其支持在可获得路线图的列表中容易的路线图选择。

图7示出利用心脏路线图绘制技术获得的典型结果，其中，先前记录的血管造影图像700被叠加在包括器械720的一部分的实况荧光检查图像710上。

下文中，总结上述方法和系统的各方面。

心脏导航应用的实施例可以被装备有用于自动选择并激活“最接近可获得路线图”的工具。

在一个实施例中，自动位置控制可以自动变为活跃的，使得医师能够容易地将X-射线几何配置转向到自动提出的位置。

在一个实施例中，通过经由优选的位置选择自动发送X-射线几何配置，自动选择并激活最新的对应路线图。

在一个实施例中，对系统的用户界面增加软件按钮，其支持手动在路线图之间的切换。

在一个实施例中，可获得路线图的绘制(散点)可以示出为彩色的激活的路线图、几何配置的实际位置，以及剩下的非活跃路线图。

在一个实施例中，自动位置控制也可以能够自动地将患者台转向到优选位置。

在一个实施例中，EPX被自动调整为对对应的路线图的采集模式，即FOV、帧速、LCA/RCA，它们是在叠加期间也应当匹配的特征。

在一个实施例中，针对最优可获得路线图的选择标准可以不同，即不必须基于最接近的位置，而是基于可获得路线图的其他性质，例如具有最小可能透视缩短的路线图，考虑到血管中的某个病变。

在一实施例中，路线图绘制可以与XperSwing采集组合使用，并且对优选位置的选择取决于从Swing采集选出的最佳视图。

本发明能够被应用于在PCI介入期间使用的任意X-射线介入系统。应理解，本发明不限于该应用领域。其也能够在，例如EP引导以及其他路线图绘制应用期间使用。大体上，其能够被用于在其中导航是关键要素的任何应用。

尽管已在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但要将这样的图示和描述视为说明性或示范性的而非限制性的，本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员在实践要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和权利要求，能够理解并实现对所公开实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”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权利要求中记载的若干项的功能。

尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或者作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统。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。