CN102869306A - 用于产生感兴趣对象的成角视图的医学观察***和方法 - Google Patents

Abstract

在具有X射线图像采集设备的医学观察***中，数据处理单元适合于在三维图像集上产生两个不同的视图，其中，第一视图对应于X射线图像采集设备的观察方向而第二图像具有对第一观察方向的旋转偏移。所述第一视图可包括实况X射线图像，以例如用于监测支架放置。所述第二视图10支持临床医师以清楚地判断孔口连接点是否被阻塞，这在前后位图像中并不能清楚看见。

Description

用于产生感兴趣对象的成角视图的医学观察***和方法

技术领域

本发明涉及医学成像领域。具体而言，本发明涉及一种用于产生感兴趣对象的成角视图的医学观察***和方法。

背景技术

腹主动脉瘤可以通过血管内容动脉瘤修复、例如通过放置腹主动脉瘤支架植入物（stentgraft）（下文称之为“支架”）来进行微创处置，该支架借助于经皮***导管放置。在支架放置期间，重要的是所放置支架不阻塞肾动脉口从而不阻碍向肾脏的血流。支架放置通常可以通过在动脉内推进支架到期望位置并在此展开的形式的微创处置实现。普遍借助于例如X射线图像采集装置监控该程序并指导临床医师，其中，通过图像采集设备、例如C臂类型的图像采集设备获得的实际X射线图像被覆盖在早先用相应血管中存在的造影剂获得的图像上。

不幸的是，肾动脉到主动脉的精确连接点在一个固定观察角度的视图中并不是总可见的。当在使用标准前后位投影的情况下连接点位于主动脉的背面时尤其如此。结果，推进支架到其在主动脉中的期望位置可能必须多次手动改变相应检查装置的观察方向，以防止肾动脉的阻塞。

WO 2008/047270A1示出了一种用于显示被检查对象的图像的方法，其中，将所显示的三维图像与对应于所选投影角的二维图像的显示组合。

发明内容

用于产生感兴趣对象的视图的、尤其是用于导引血管内设备目的的已知方法的主要缺陷在于必须多次改变观察方向以能够清楚地判断是否恰当地安置设备。

因此，有利的是给出这样一种用于提供感兴趣对象的视图的医学观察***和方法，其能够简化并流畅化对来自主动脉的支血管或此类血管的孔口（ostia）的监测，尤其是当导航并展开血管内设备时。

为了更好地解决这些顾虑中的一个或多个，本发明的第一方面给出了一种用于提供感兴趣对象的视图的医学观察***，其包括X射线图像采集设备。

本发明的下述描述假设存在待检查病理结构的三维重建。通常，此三维重建可在手术前通过本领域技术人员公知的一个或若干方法来获得。此重建可在C臂X射线图像采集设备从若干观察方向采集的X射线图像的基础上实现。或者，为此目的可以使用用于诊断目的和治疗规划的CT扫描或类似操作。然而，本发明的主旨并不限于采集结构的三维表示的类型。

假设三维数据集中病理解剖结构的可见性，根据第一方面，医学观察***包括数据处理单元和输出单元，其中，医学观察***适合于接收表示解剖结构的三维数据集中的至少一部分和实况X射线图像。

数据处理单元适合于根据预定的第一观察角度在第一平面上产生三维数据集的第一二维投影。数据处理单元还适合于根据预定的第二观察角度在第二平面上产生三维数据集的第二二维投影。另外，数据处理单元还适用于在配准过程后将实况X射线图像覆盖在第一二维投影上，所述配准过程可以实现为本领域技术人员公知的任何普通配准过程。连同覆盖的X射线图像的第一投影和第二投影被提供为观察图像数据集并优选被提供为观察图像数据流。

输出单元适合于输出观察图像数据到显示设备、另外的处理单元、存储单元或类似设备。

本发明的要点在于在由三维图像数据表示的感兴趣对象上以两个不同的观察角度显示两个不同视图。第二二维投影可称为“成角视图”，其中，第一二维投影可称之为“第一视图”。成角视图到第一视图的旋转偏移可设定为恒定的角度和旋转轴，或可由用户选择并改变。这样，可创建从与X射线图像不同的固定角度显示感兴趣解剖结构的虚拟双平面视图。这补充了实况X射线图像中的解剖结构信息。

使用C臂图像采集设备作为根据本发明的医学观察***的X射线图像采集设备允许基于来自变动方向的二维X射线图像产生三维图像并且以已知方式进一步转化成三维X图像重建。为了在二维显示设备上显示来自给定观察角度的三维图像数据，执行三维图像数据在观察平面上的投影。实际观察平面的取向与C臂图像采集设备的取向之间的关系是可变的，普遍在此类医学观察***中使用至少两个不同的显示模式。第一显示模式可为“跟随C弧”模式，其中观察平面的取向跟随C臂几何结构观察入射角。由此，当移动C臂时观察平面总是对应于C臂的观察角度。另一方面，可认为与跟随C弧模式相反的“三维自动位置控制”模式相对于观察平面的取向移动C臂。由此，从给定入射角创建的实况X射线图像应当描绘出与通过观察平面所显示的相同的场景。该模式能够用于规划视图，而无需实际辐射或注射造影剂，并且用于评价给定观察入射角的三维形态学。根据本发明，可以有利地操作医学观察***，使得第一视图对应于跟随C弧模式。

根据本发明的示范性实施例，成角视图以预定偏移角倾向于第一视图，其中，旋转轴是患者的头脚轴。该偏移角可位于30°到150°的范围，以允许判断对到孔口或类似的连接点的逼近。由此，无需通过触发输入装置来改变观察方向，因为总是从两个不同的观察方向监测感兴趣区域。

根据本发明的示范性实施例，定义偏移角所关于的旋转轴是患者的左右轴。该偏移角亦可位于30°到150°的范围，以允许判断对到连接点的逼近。

根据本发明的示范性实施例，偏移范围给定为90°，其对放置腹主动脉瘤支架是有益的。

根据本发明的示范性实施例，数据处理单元适合于产生观察图像数据，其中第一视图和成角视图以相同比例并排安置。

根据本发明的示范性实施例，数据处理单元还适合于产生至少一条参照线，至少一条参照线从第一视图中血管内设备的推进最多的边缘以水平方式在成角视图上延伸。由此临床医师得以支持判断支架或其他血管内设备相对于诸如孔口的连接点的任何重要参照点的位置。参照线的产生可通过将实况X射线图像与先前的实况X射线图像比较以检测血管内设备及其推进方向来执行。因为此类设备通常包括清楚的对比，所以可相当容易地检测到该设备的轮廓。或者，临床医师可定义实况X射线图像中的元件，其中，该元件的运动然后可通过数据处理单元进行监测，以在获得后序X射线图像期间将参照线链接到该元件。

为更好地处理上述顾虑中的一个或多个，本发明的第二方面提供了一种用于产生感兴趣对象的成角视图的方法，该方法主要包括如下步骤：选择观察方向、移动X射线图像采集设备以对应该观察方向、获得X射线图像、产生对应于所选观察角度的第一视图、覆盖X射线图像、产生以对第一观察方向的偏移角表示的成角视图以及另外任选地产生参照线以标记成角视图中的血管内设备。

在本发明的另一个示范性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，该计算机程序单元是适合于控制例如根据上述方面之一的医学观察***的设备的计算机程序的一部分，该计算机程序在由处理单元执行时适合于执行根据本发明的相应方法步骤。

计算机程序单元因此可存储在亦可为本发明实施例的一部分的计算单元、计算设备或电子设备上。计算单元可以适合于执行或发动执行与上述设备相关联的方法步骤。此外，其可适合于操作上述设备的部件。计算机程序单元可被载入到数据处理器的工作存储器中，该数据处理器因而可以被装备成执行根据本发明的方法。

本发明的该示范性实施例涵盖以下两者：适合于从一开始使用本发明的计算机程序单元，和适合于通过以更新方式整合以将现有程序转换为使用本发明的程序而使用本发明的计算机程序单元。

另外，计算机程序单元还能够提供所有必需步骤以完成如上所述根据本发明的方法的示范性实施例的步骤。

根据本发明的另外的示范性实施例，给出了例如CD-ROM或类似的计算机可读介质，其中，计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序单元，前面段落描述了该计算机程序单元。

但是，计算机程序单元也可由如万维网的网络给出并是可以从这样的网络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范性实施例，提供了一种用于使计算机程序单元可下载使用的介质，该计算机程序单元适合于执行根据本发明前述实施例之一的方法。

人们能够想到并且理解在本公开中描述的本发明中包括从视图产生方法步骤导出的额外的实施例。

人们应当注意到，本发明的示范性实施例是关于不同主题进行描述的。具体而言，一些示范性实施例是关于方法类型权利要求进行描述的，而其他实施例是关于装置类型权利要求进行描述的。

人们应当注意到，本发明的示范性实施例是关于不同主题进行描述的。具体而言，一些示范性实施例是关于装置类型权利要求进行描述的，而其他实施例是关于方法类型权利要求进行描述的。但是，本领域技术人员将从说明书中认识到，除非另有说明，除了属于一种主题类型的特征的任意组合以外，本申请将被认为还公开了关于不同主题的特征之间的任意组合、尤其是装置类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任意组合。但是，所有特征都能够进行组合以提供比这些特性的简单加和更多的协同效果。

附图说明

图1示出了根据本发明的医学观察***。

图2以第一视图和成角视图示出了感兴趣对象的产生视图。

图3以示意性方框图示出了根据本发明的方法。

附图标记列表

10  医学观察***

12  X射线辐射源

14  患者台

16  X射线探测模块

18  数据处理单元

20  输出单元

22  界面单元

24  第一视图

26  旋转轴

28  成角视图

30  第一参照线

32  血管内设备

34  第二参照线

36  选择观察方向

38  移动X射线图像采集设备

40  获得X射线图像

42  产生第一投影

44  覆盖X射线图像

46  产生成角视图

48  改变偏移角

50  产生第一参照线

52  产生第二参照线

具体实施方式

图1示意性示出了一种用于产生感兴趣对象的成角视图的医学观察***。

医学观察***10包括具有X射线辐射源12的X射线图像采集设备，该X射线辐射源12被提供用于产生X射线辐射。患者台14被提供用于接收待检查对象。另外，X射线图像探测模块16位于X射线辐射源12的对面。在辐射程序期间，被检查对象位于X射线辐射源12和探测模块16之间。后者向数据处理单元18发送数据，该数据处理单元18与X射线图像探测模块16和X射线辐射源12两者连接。数据处理单元18示范性地位于患者台14下面以节省检查室内的空间。显然，该数据处理单元亦可位于诸如不同的房间或不同的实验室的不同位置。此外，输出单元20示范性地装配有显示器，因此可被布置在患者台14的附近以为操作医学观察***的人员显示信息，该人员可为诸如心脏病学专家或心脏外科医师的临床医师。优选地，显示器进行可移动地安装以允许根据检查情形进行个别调整。还有，界面单元22被布置成由用户输入信息。

不需要使用独立的输出单元20，也可以将输出单元20包括在数据处理单元18中，其中执行覆盖和组合过程并且可以将其提供在适当的输出端口处以用于另外的目的。

基本上，图像探测模块16通过将该对象暴露于X射线辐射来产生图像，其中，上述图像在数据处理单元18中进行进一步处理。应当注意，所示示例是关于所谓的C型X射线图像采集设备的。X射线图像采集设备包括C形的臂，其中探测模块16被布置在C臂的一端而X射线辐射源12位于C臂的相对端。C臂进行可移动地安装并可围绕位于患者台14上的感兴趣对象进行旋转。换言之，能够以不同观察方向采集图像。

数据处理单元18可适合于执行根据本发明的方法，因而能够被认为是或包括用于产生关于感兴趣对象的成角视图的数据处理单元。由此，提供数据处理器和优选地用于存储最优观察方向的存储器件、以及相关软件，其中该相关软件引导用于根据上述方法的示范性实施例产生感兴趣对象的成角视图的一个程序单元。该软件可借助于计算机可读介质或通过网络被转移到数据处理单元18，并且该软件可实现为全新的操作***或更新。

图2示出了可在根据本发明的医学观察***的输出单元20处提供的感兴趣对象的示范性产生视图。在左侧示出了对应于X实现图像采集设备的观察方向的第一视图。在血管内设备的放置期间，该第一视图可能不足以判断血管内设备是否阻塞孔口或类似的连接点。因此，定义旋转轴26，成角视图28的观察方向可关于该旋转轴旋转至偏移角α。示范性地，旋转轴26对应于患者台14上的患者的头脚轴。应当理解，亦可使用旋转轴26的另一种定义，例如左右轴。

图2以并排方式示出了第一视图24和成角视图28，其中，偏移角α示范性地被设定为围绕旋转轴26的90°。视图24、28两者具有相同比例。

假设向量

表示在感兴趣对象、尤其是患者的感兴趣解剖结构的三维表示的空间中X射线图像采集设备的观察方向。成角视图28的观察方向可由下述等式进行描述：

${\stackrel{\→}{v}}^{\′}=R\·\stackrel{\→}{v}$

其中，

表示成角视图28的观察方向，矩阵R表示表示出旋转偏移α的3乘3的成角矩阵，该矩阵可如下定义：

$R=\left(\begin{array}{ccc}c+t\·{a_x}^2& t\·a_x\·a_y+s\·a_z& t\·a_x\·a_z-s\·a_y\\ t\·a_x\·a_y-s\·a_z& c+t\·{a_y}^2& t\·a_y\·a_z+s\·a_x\\ t\·a_x\·a_z+s\·a_z& t\·a_y\·a_z-s\·a_x& c+t\·{a_z}^2\end{array}\right)$

其中， $\stackrel{\→}{a}={(a_x,a_y,a_z)}^T$ 是旋转轴26；

c=cos(α)；

s=sin(α)以及

t=1–c。

数据处理单元18适合于产生成角视图28以及第一视图24。向量的任何变化因此将直接导致成角视图28的观察方向的变化。

另外，产生对应于在血管内正在推进的血管内设备32的推进最多的边缘的参照线30可能是有利的。参照线30在第一视图24和成角视图28上延伸，从而临床医师可迅速识别血管内设备何时可以处于阻塞血管连接点的位置。

产生血管内设备推进最少的边缘的参照线34以标记由成角视图内的血管内设备占据的血管的区段也可能是有利的。

在图3中，进一步详细描述了根据本发明的方法。在选择36观察方向并移动38X射线图像采集设备之后，获得40对应于该观察方向的X射线图像。产生42对应于所选观察方向的三维数据集的第一投影，并且将所获得的X射线图像覆盖44在该第一视图上。

为了支持第一视图，产生46成角视图，成角视图由基于成角观察方向的三维数据集的二维投影表示，其中，X射线图像采集设备的所选观察方向向量和成角观察方向向量围成偏移角α。为了调整成角视图，可以改变48偏移角α。

为了改善第一视图和成角视图之间的连接，可产生50至少一个第一参照线30，其中，参照线30可对应于血管内设备32的推进最多的边缘。另外，可产生52至少一个第二参照线34，该参照线34可对应于血管内设备32的推进最少的边缘。

根据本发明的方法可以重复，开始于选择36观察角度、获得40的X射线图像、改变48偏移角或任何其他方法步骤。

在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除数个。单独的处理器或其他单元可完成权利要求书中记载的若干项的功能。多个不同从属权利要求中记载有一些手段，并不表明使用这些手段的组合不能带来优势。

计算机程序可被存储和/或分布在与其他硬件一起供应或作为其他硬件一部分的适当介质、例如光存储介质或固态介质上，但是亦可以例如通过因特网或者其他有线或无线电信***的其他形式进行分布。

应当注意，本发明的示范性实施例是关于不同主题进行描述的。具体而言，一些示范性实施例是关于方法类型权利要求进行描述的，而其他实施例是关于设备类型权利要求进行描述的。但是，本领域技术人员将从说明书中认识到，除非另有说明，除了属于一种主题类型的特征的任意组合之外，本申请将被认为还公开了关于不同主题内容的特征之间的任意组合。但是，所有特征都能够进行组合以提供比这些特性的简单加和更多的协同效果。

尽管已经在说明书和附图中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应被认为是说明性的或示范性的，而不是限制性的。本发明并不局限于所公开的实施例。根据对说明书、附图和权利要求书的研究，实施所要求保护的发明的本领域技术人员能够理解并实现所公开实施例的其他变型。

权利要求中任何附图标记都不应解释为限制了范围。

Claims (10)

1.一种医学观察***（10），包括：

-具有辐射源（12）和X射线图像探测模块（16）的X射线图像采集设备；

-数据处理单元（18）；以及

-输出设备（19）；

其中，所述数据处理单元（18）适合于检索三维图像数据集、产生对应于第一观察方向的所述三维图像数据集的第一二维投影并且将实况X射线图像覆盖在所述第一二维投影上，以构建第一视图；

其中，所述数据处理单元（18）适合于产生对应于第二观察方向的所述三维图像数据集的第二二维投影，以构建第二视图；

其中，第一观察方向向量和第二观察方向向量围成偏移角α；

其中，所述输出设备（19）适合于以并排方式输出具有相同比例的所述第一视图和第二视图的组合。

2.根据权利要求1所述的医学观察***（10），

其中，所述偏移角α被测量为关于患者的头脚轴（26）的旋转角。

3.根据权利要求2所述的医学观察***（10），

其中，所述偏移角α在介于30°到150°之间的范围。

4.根据权利要求2所述的医学观察***（10），

其中，所述偏移角α是90°。

5.根据权利要求1至4之一所述的医学观察***（10），

其中，所述数据处理单元（18）适合于产生至少一条参照线，所述至少一条参照线在所述第一视图和所述第二视图上延伸并对应于要由所述医学观察***（10）监测的血管内设备的边缘。

6.一种用于产生感兴趣对象的成角视图的方法，包括如下步骤：

-选择（36）观察方向；

-移动（38）X射线图像采集设备以对应于所选观察方向；

-获得（40）X射线图像；

-产生（42）对应于所选观察方向的三维数据集的第一投影，以构建第一视图；

-将所获得的X射线图像覆盖（44）在所述第一视图上；

-产生（46）基于成角观察方向的三维数据集的二维投影，以构建成角视图；

-其中，所述X射线图像采集设备的所选观察方向向量和成角观察方向向量围成偏移角α。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

-产生（50）与要由根据本发明的方法监测的血管内设备（32）的边缘相对应的至少一条第一参照线（30）。

8.一种用于产生感兴趣对象的成角视图的数据处理单元（18），所述数据处理单元（18）包括数据处理器，该数据处理器适合于执行如权利要求6所述的方法。

9.一种计算机可读介质，其上存储有用于产生感兴趣对象的成角视图的计算机程序，

所述计算机程序在由数据处理单元（18）执行时适合于控制如权利要求6所述的方法。

10.一种用于产生感兴趣对象的成角视图的程序单元，

所述程序单元在由数据处理单元（18）执行时适合于控制如权利要求6所述的方法。

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