CN113613562A - 对x射线成像***进行定位 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对X射线成像***进行定位。为了提供对用于脊柱介入的X射线成像***进行改进的相对定位，提供了用于对X射线成像***进行定位的设备(10)。所述设备包括数据存储单元(12)、处理单元(14)和输出单元(16)。所述数据存储单元被配置为存储和提供对象的感兴趣脊柱区域的3D图像数据(18)，所述感兴趣脊柱区域包括脊柱结构的部分，所述脊柱结构包括至少一个椎骨。所述处理单元被配置为：选择所述脊柱结构的至少一个椎骨作为目标椎骨；在所述3D图像数据中分割至少所述目标椎骨；其中，所述分割包括识别所述目标椎骨的至少一个解剖特征；基于所述至少一个解剖特征的空间布置来定义预定参考线的位置；并且基于所述参考线来确定X射线成像***的目标观看方向。所述输出单元被配置为提供针对X射线成像***的所述目标观看方向。

Description

对X射线成像***进行定位
技术领域
本发明涉及用于对X射线成像***进行定位的设备、用于脊柱介入的医学成像装置以及用于对脊柱结构进行X射线成像的方法。
背景技术
在微创流程期间，或者也在开放性流程期间，X射线成像(例如，荧光透视成像)用于导航或者在使用导航***的情况下用于检查。为了能够解读X射线图像，使用了某些投影，这些投影可能要求X射线成像***(例如，C型臂设备)相对于对象的解剖结构的某个部分的特定取向。例如，在脊柱相关的介入期间，可以提供在椎骨的真实AP(前后，即，从对象的前面到后面)视图。所提供的标准视图的另一示例是椎骨的真实侧视图或提供椎骨的所谓的Scotty狗标志的视图。这些观看方向会要求X射线成像***与对象相关的精确对齐。作为示例，这可以通过手动调节来提供，并且会要求多幅X射线图像，在操作者发现C型臂的正确位置之前，这种调节会使患者和操作者剂量增加。对于沿着脊柱的每个椎骨水平来说，这种位置能够是不同的，这也会很繁琐。
发明内容
因此会需要对用于脊柱介入的X射线成像***的改进的相对定位。
本发明的目的通过独立权利要求的主题得以解决；进一步的实施例被包括在从属权利要求中。应当注意，本发明的以下描述的方面也适用于用于对X射线成像***进行定位的设备、用于脊柱介入的医学成像装置以及用于对脊柱结构进行X射线成像的方法。
根据本发明，提供了一种用于对X射线成像***进行定位的设备。所述设备包括数据存储单元、处理单元和输出单元。所述数据存储单元被配置为存储和提供对象的感兴趣脊柱区域的3D图像数据，所述感兴趣脊柱区域包括脊柱结构的部分，所述脊柱结构包括至少一个椎骨。所述处理单元被配置为选择所述脊柱结构的至少一个椎骨作为目标椎骨。所述处理单元被配置为在所述3D图像数据中分割至少所述目标椎骨。所述分割包括识别所述目标椎骨的至少一个解剖特征。所述处理单元还被配置为基于所述至少一个解剖特征的空间布置来定义预定参考线的位置。所述处理单元还被配置为基于所述参考线来确定X射线成像***的目标观看方向。所述输出单元被配置为提供针对X射线成像***的所述目标观看方向。
这提供了一种观看方向，其中，脊柱结构(特别是所选择的椎骨)以期望或要求的方式示出，例如，其中发生最小的结构重叠以及其中示出最小的失真。因此，所确定的目标观看方向可以表示最优观看方向。然后能够将这种最优观看方向用于成像步骤。通过确定经调整的最优观看方向，能够支持用户并且能够促进工作流程，因为仅要求来自用户的最小输入或动作。特别地，基于现有数据和定位信息来确定最优观看方向，使得不再需要试错成像就能够实现所期望的X射线视图。因此，对对象和操作者都实现了X射线剂量的减小。因此，本发明涉及X射线成像以及如何在最优观看方向方面实现对成像***的良好定位。
根据示例，还提供了输入单元。所述输入单元被配置为提供所述3D图像数据与所述X射线成像***之间的空间关系。另外，所述处理单元被配置为确定所述X射线成像***的当前观看方向与所述目标观看方向的空间关系。所述处理单元还被配置为将所述空间关系转换成移动向量。所述处理单元还被配置为根据所述移动向量来控制所述X射线成像***和所述对象关于彼此的移动。
根据示例，所述处理单元被配置为：识别所述至少一个椎骨的终板的表面作为所述至少一个解剖特征，并且识别所述至少一个椎骨的一对椎弓根部分，并且识别所述至少一个椎骨的所述终板之间的棘突。所述处理单元还被配置为将在所述椎弓根部分之间延伸，延伸通过所述棘突以及还有平行于所述终板的所述表面延伸的线定义为所述参考线。
根据本发明，还提供了一种用于脊柱介入的医学成像装置。所述装置包括成像***，所述成像***具有X射线源和X射线探测器，所述X射线探测器被配置为采集对象的解剖结构的X射线图像。所述装置还包括用于对根据前述示例中的一个示例的X射线成像***进行定位的设备。所述X射线源与所述X射线探测器一起和对象是能关于彼此移动的。所述X射线源与所述X射线探测器一起和所述对象是能根据由用于对X射线成像***进行定位的所述设备确定的目标观看方向来移动的。
根据示例，所述成像***还被配置为提供所述对象的解剖结构的3D数据。另外，所述处理单元被配置为基于所述3D数据来计算所述3D图像数据。
根据示例，为了提供所述3D图像数据与所述成像***之间的空间关系，由所述成像***提供至少一幅当前2D X射线图像并且所述至少一幅当前2D X射线图像与所述3D图像数据进行配准。在所述至少一幅当前2D X射线图像中识别特征，并且所述至少一幅当前2D X射线图像的所述特征与所述3D图像数据中的匹配特征进行配准。所确定的目标观看方向是根据所述3D图像数据与所述至少一幅当前2D X射线图像的所述配准来调整的。在每个椎骨基础上，所述至少一幅当前2D X射线图像与所述3D图像数据进行配准。
根据示例，探测作为所述特征的多个螺钉。所述处理单元被配置为基于来自不同方向的至少两幅2D X射线图像来计算所述螺钉的3D重建。所述处理单元还被配置为将所重建的螺钉与所述3D图像数据进行配准。
在示例中，X射线图像(例如，荧光透视图像)还用于创建螺钉的3D模型。
根据本发明，还提供了一种用于对脊柱结构进行X射线成像的方法。所述方法包括以下步骤：
a1)提供对象的感兴趣脊柱区域的3D图像数据，所述感兴趣脊柱区域包括脊柱结构的部分，所述脊柱结构包括至少一个椎骨；
b)选择所述脊柱结构的至少一个椎骨作为目标椎骨；
c)在所述3D图像数据中分割至少所述目标椎骨；其中，所述分割包括识别所述目标椎骨的至少一个解剖特征；
d)基于所述至少一个解剖特征的空间布置来定义预定参考线的位置；以及
e1)基于所述参考线来确定X射线成像***的目标观看方向。
根据示例，还提供了以下步骤：
a2)提供所述3D图像数据与所述X射线成像***之间的空间关系；
e2)确定所述X射线成像***的当前观看方向与所述目标观看方向的空间关系，并且将所述空间关系转换成移动向量；以及
f)根据所述移动向量将所述X射线成像***和所述对象关于彼此进行移动。
根据示例，步骤c)中的所述分割包括识别：
c1)所述至少一个椎骨的终板的表面；以及
c2)所述至少一个椎骨的一对椎弓根部分；以及
c3)所述至少一个椎骨的所述终板之间的棘突。
步骤d)中对所述参考线的所述定义包括将在所述椎弓根部分之间延伸以及延伸通过所述棘突以及平行于所述终板的所述表面延伸的线定义为所述参考线。
在示例中，上述组c1)、c2)和c3)中只有两个被识别，并且在步骤d)中对参考线的定义包括将实现以下准则中的至少两个的线定义为参考线：
在椎弓根部分之间延伸，以及
延伸通过棘突，以及
平行于终板的表面延伸。
根据一个方面，对目标观看方向的确定基于在分割步骤中定义的解剖界标。这些界标提供独立确定的参考线，然后取用该参考线来基于一般定义或一般准则来设定目标观看方向。因此，对目标观看方向的调整以及因此对特定对象的对齐是通过分割加上对参考线的定义来提供的。
在示例中，提供了一种医学***，所述医学***包括能够拍摄解剖结构的三维图像的医学成像***以及能够从一个或多个方向拍摄2D X射线荧光图像的可能不同的医学成像***。任选地跟踪该成像***或者将该成像***与导航***集成在一起。另外，提供了能够分割相关的解剖结构的分割算法，并且在每个椎骨基础上，配准方法将来自一个或多个方向的2DX射线荧光图像配准到3D解剖结构。另外，通过使用所选择的流程(步骤)、所选择的规划和/或手术器械的位置(例如如果使用追踪***的话)来提供通过探测相关/活动椎骨而自动应用正确的刚性配准的算法。
在另一示例中，所述***能够基于分割结果、所选择的流程(步骤)、所选择的规划和/或设备的位置(例如如果使用追踪***的话)来计算最优的C型臂位置和/或患者台位置。
在另外的示例中，机器人***通过基于从一个或多个方向进行的重复X射线荧光透视连续施加重新配准来执行准确的手术。
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。
附图说明
下面将参考以下附图来描述本发明的示例性实施例：
图1示意性地示出了用于对X射线成像***进行定位的设备的示例。
图2示出了用于脊柱介入的医学成像装置的示例。
图3示出了用于对脊柱结构进行X射线成像的方法的示例的基本步骤。
图4示出了图3的方法的示例。
图5示出了图3的方法的另外的示例。
图6示出了作为3D数据集的投影的经分割的脊柱结构的示例。
图7示出了具有经分割的脊柱的X射线图像。
图8示出了计算的取向的示例。
图9示出了用于2D-3D荧光配准算法的另外的工作流程的步骤。
图10示出了脊柱分割过程的步骤。
图11示意性地图示了在采集了一幅荧光图像之后针对配准用户界面的屏幕截图。
图12示意性地图示了在采集了两幅荧光图像之后的屏幕截图。
具体实施方式
现在将参考附图来更详细地描述某些实施例。在以下描述中，即使在不同的附图中，相似的绘图附图标记也用于相同的元件。在描述中定义的事项(例如，详细构造和元件)被提供为辅助对示例性实施例的全面理解。而且，由于众所周知的功能或构造将会以不必要的细节模糊实施例，因此会不详细描述众所周知的功能或构造。此外，在元件列表之前的诸如“……中的至少一个”的表述修改整个元件列表而不修改列表的个体元件。
图1示意性地示出了用于对X射线成像***进行定位的设备10的示例。设备10包括数据存储单元12、处理单元14和输出单元16。数据存储单元12被配置为存储和提供对象的感兴趣脊柱区域的3D图像数据18，该感兴趣脊柱区域包括脊柱结构的部分，该脊柱结构包括至少一个椎骨。处理单元14被配置为选择脊柱结构的至少一个椎骨作为目标椎骨。处理单元14还被配置为在3D图像数据中分割至少目标椎骨。该分割包括识别目标椎骨的至少一个解剖特征。处理单元14还被配置为基于至少一个解剖特征的空间布置来定义预定参考线的位置。处理单元14还被配置为基于参考线来确定X射线成像***的目标观看方向。输出单元16被配置为提供针对X射线成像***的目标观看方向。
在示例中，3D图像数据是基于旋转血管造影来提供的。
在一个选项中，3D图像数据被提供为术前图像数据。
在另一选项中，3D图像数据被提供为术中图像数据。
如图1中的虚线所示，作为一个选项，提供输入单元20。输入单元20被配置为提供3D图像数据与X射线成像***之间的空间关系。处理单元14被配置为确定X射线成像***的当前观看方向与目标观看方向的空间关系。处理单元14还被配置为将该空间关系转换成移动向量。处理单元14被配置为根据移动向量来控制X射线成像***和对象关于彼此的移动。
提供由处理单元对X射线成像***的移动的控制作为一个选项。还能够由单独的单元或设备(例如，X射线成像***的致动单元或移动单元和/或可移动对象支撑物(例如，患者台)的致动单元或移动单元)来提供这种控制。
在未进一步详细示出的示例中，处理单元14被配置为：识别至少一个椎骨的终板的表面作为至少一个解剖特征，并且识别至少一个椎骨的一对椎弓根部分，并且识别至少一个椎骨的终板之间的棘突。处理单元14还被配置为将在椎弓根部分之间延伸，延伸通过棘突，以及平行于终板的表面延伸的线定义为参考线。
在未进一步详细示出的示例中，提供了接口单元，所述接口单元被配置为接收用户的输入以用于选择脊柱结构的至少一个椎骨作为目标椎骨。
接口单元能够由键盘、鼠标、切换按钮、触摸屏或任何其他合适的设备来提供。
在另外的选项中，对一个或多个目标椎骨的选择是基于在使用手术(术前)数据进行的介入规划流程期间的流程(路径)规划来提供的。
在另外的选项中，对一个或多个目标椎骨的选择是基于设备(例如，用于***椎骨的Jamshidi针、探针等)的当前位置来提供的。设备的位置是使用被跟踪设备或具有深度学习的光学图像分析来确定的。
在未进一步详细示出的示例中，数据存储单元12被配置为：存储关于对象的确定的目标观看方向，并且将所存储的确定的目标观看方向用于另外的对象。处理单元14被配置为：将另外的对象空间配准到X射线***，并且针对另外的对象的当前空间布置来调整所确定的目标观看方向。
图2示出了用于脊柱介入的医学成像装置100。该装置包括成像***102，该成像***102具有X射线源104和X射线探测器106，该X射线探测器106被配置为采集对象的解剖结构的X射线图像。另外，提供了根据前述示例中的一个示例的用于对X射线成像***进行定位的设备10的示例。X射线源104与X射线探测器106一起和对象是能关于彼此移动的。X射线源104与X射线探测器106一起和对象是能根据由用于对X射线成像***进行定位的设备10确定的目标观看方向来移动的。
在示例中，成像***是X射线成像***。
在示例中，X射线成像***包括C型臂结构108，其中，X射线源102和X射线探测器104被附接到C型臂110的相对端。
作为另外的选项，提供了患者台112作为对象支撑物。在图2中也以简化方式图示了目标114。此外，可以提供照明装备116和额外的显示器118。
用于对X射线成像***进行定位的设备10被示为具有显示器122和接口仪器的控制台120，该接口仪器例如为键盘124、平板电脑126、鼠标128和其他输入设备(例如，控制面板130)。
在一个选项中，成像***还被配置为提供对象的解剖结构的3D数据。处理单元14被配置为基于3D数据来计算3D图像数据。
在示例中，医学***被配置为自动定位C型臂。术语“自动”指的是由处理单元14提供的确定和由处理器控制C型臂的转向以实现目标观看方向的过程。当然，可以提供碰撞控制仪器和其他安全性特征。在一个选项中，对象支撑物(例如，患者台112)是能移动的。
在示例中，为了执行微创脊柱手术，荧光透视成像与3D术中成像和导航相结合。脊柱的3D术中数据被分割到模型中，在该模型中标示了不同的部分，例如，每个椎骨、椎骨板和椎弓根。
由于所确定的目标观看方向，因此基于参考线来提供对C型臂的定位以得到所要求的X射线投影图像会消耗较少的时间。因为不需要单独的X射线图像来对齐X射线成像***，因此减小了患者和操作者的剂量。3D图像数据与患者(一方面)和与X射线成像***(另一方面)的配准进一步降低了X射线投影图像的数量。
在一个选项中，该***能够存储在分割中当前使用的视图，并且能够基于对该对象的数据的分割来重新计算用于下一对象的相同视图。在一个选项中，遮光器被布置为将视图限制到经分割的椎骨。在另一选项中，遮光器被设置为允许该视图还覆盖相邻的椎骨。
在一个选项中，为脊柱手术或其他手术流程或介入流程提供对目标观看方向的确定，在该脊柱手术或其他手术流程或介入流程中，使用“标准化”投影图像，因此能够定义并提供预定的观看方向以供选择。
作为一个选项，为了提供3D图像数据与成像***之间的空间关系，由成像***提供至少一幅当前2D X射线图像，并且至少一幅当前2D X射线图像与3D图像数据进行配准。在至少一幅当前2D X射线图像中识别特征，并且至少一幅当前2D X射线图像的特征与3D图像数据中的匹配特征进行配准。所确定的目标观看方向是根据3D图像数据与至少一幅当前2D X射线图像的配准来调整的。在每个椎骨基础上，至少一幅当前2D X射线图像与3D图像数据进行配准。
在示例中，3D图像数据来自不同的成像***或模态。例如，3D图像数据来自CT扫描器或MRI扫描器。
在另一示例中，3D图像数据来自相同的成像***或模态。例如，3D图像数据来自还用于荧光透视2D实况图像(其也被称为当前图像)的C型臂X射线成像***。
提供在每个椎骨基础上对至少一幅当前2D X射线图像与3D图像数据的配准作为一个选项，以例如允许脊柱的弯曲移动。
在示例中，处理单元14被配置为基于所分割的椎骨的轮廓来确定遮光器或楔子和探测器旋转的位置。
这使得进一步调整了针对对象的X射线剂量。
在一个选项中，特征是多个螺钉。处理单元14被配置为基于来自不同方向的至少两幅2D X射线图像来计算螺钉的3D重建。处理单元14还被配置为将经重建的螺钉与3D图像数据进行配准。
在示例中，螺钉的3D重建是基于模型的。作为对螺钉的补充或替代，也能够使用其他界标、解剖结构或人工界标以用于2D X射线图像与3D图像数据的配准。
在另一示例中，螺钉的(潜在基于模型的)3D重建是基于从两个或更多个方向进行的荧光快照来进行的。通过将螺钉的重建融合到先前采集的图像数据上，可以实现极低剂量的3D验证扫描。
作为示例，先前采集的图像数据基于利用平板探测器C型臂体积采集功能而采集的图像，该平板探测器C型臂体积采集功能与用于提供血管造影图像的装置(例如，C型臂X射线成像***)集成在一起。
作为示例，先前采集的图像数据基于通过旋转血管造影采集的图像、基于X射线成像并使得能够(例如在混合式手术期间或者在使用刚性或固定的C型臂进行的导管介入期间)采集类似CT的3D体积的医学成像技术。C型臂围绕患者旋转并且采集一系列X射线图像，然后通过软件算法将这一系列X射线图像重建成3D图像。该技术也被称为平板体积CT或锥束CT。作为示例，先前采集的图像数据基于由飞利浦提供的XperCT采集的图像。
荧光配准(例如，荧光-XperCT配准)用于确保在由于流程引起的脊柱失真或者由于脊柱弯曲与术前数据的差异引起的脊柱失真的情况下重叠在空间上是正确的。
在一个选项中，提供了光学成像***132。光学成像***132被配置为跟踪对象。处理单元14被配置为将对象的探测到的位置用于将至少一幅2DX射线图像与3D图像数据进行配准的配准步骤。在示例中，光学成像***包括可见光相机。在另一示例中，提供了红外相机。
在示例中，光学成像***132因此是用于跟踪患者的位置的光学导航***。位置的估计结果用于初始化配准算法以a)减少计算时间，b)防止到错误的椎骨水平的错误配准，特别是在2D或3D信息的视场较小的情况下可能发生这种情况。
在另一示例中，X射线***的传感器以及对象支撑物(例如，患者台)用于全局跟踪患者在X射线图像中的位置。位置的估计结果用于初始化配准算法以a)减少计算时间，b)防止到错误的椎骨水平的错误配准，特别是在2D或3D信息的视场较小的情况下可能发生这种情况。
图3示出了用于对脊柱结构进行X射线成像的方法200的示例的基本步骤。方法200包括以下步骤：
在第一步骤202(也被称为步骤a1))中，提供对象的感兴趣脊柱区域的3D图像数据，该感兴趣脊柱区域包括脊柱结构的部分，该脊柱结构包括至少一个椎骨。
在第二步骤204(也被称为步骤b))中，选择脊柱结构的至少一个椎骨作为目标椎骨。
在第三步骤206(也被称为步骤c))中，在3D图像数据中分割至少目标椎骨。该分割包括识别目标椎骨的至少一个解剖特征。
在第四步骤208(也被称为步骤d))中，基于至少一个解剖特征的空间布置来定义预定参考线的位置。
在第五步骤210(也被称为步骤e1))中，基于参考线来确定X射线成像***的目标观看方向。
在一个选项中，手动提供对至少一个椎骨的选择。
在另一选项中，基于录入的对象相关数据(例如，规划的介入的类型和位置)来自动提供对至少一个椎骨的选择。
目标观看方向可以被定义为沿着参考线。
目标观看方向是预定的，使得实现了最优视图。术语“最优”涉及这样一种视图：其中可见最大量的信息并且提供最小的失真或遮挡。应当注意，可以定义一个或多个最优观看方向。作为示例，提供真实AP视图作为最优观看方向。在另外的示例中，目标观看方向提供椎骨的真实侧视图。在另外的示例中，目标观看方向提供给出椎骨的所谓的Scotty狗标志的视图，其中，该结构提供提醒Scotty狗轮廓的轮廓。
因此，该方法提供了能够分割相关解剖结构的分割算法。还提供了基于以下各项的组中的至少一项来计算最佳可能的C型臂位置和/或对象台位置的算法：分割结果、所选择的流程(步骤)、所选择的规划以及设备的位置(例如如果使用跟踪***的话)。
关于脊柱的3D图像日期在空间上确定预定参考线的位置。
图4示出了图3的方法的示例，其中，还提供：
在第一额外子步骤212(也被称为步骤a2))中，提供3D图像数据与X射线成像***之间的空间关系。
在第二额外子步骤214(也被称为步骤e2))中，确定X射线成像***的当前观看方向与目标观看方向的空间关系，并且将该空间关系转换成移动向量。
在额外步骤216中，根据移动向量将X射线成像***和对象关于彼此进行移动。
在一个选项中，基于目标观看方向，针对要被成像的对象的当前位置来调节3D图像数据。
在另一选项中，基于目标观看方向，针对3D图像数据来调节要被成像的对象的当前位置。
在第三选项中，基于目标观看方向将要被成像的对象的当前位置和3D图像数据关于彼此进行调节。
图5示出了图3的方法的另外的示例，其中，步骤c)中的分割包括识别以下各项的步骤218：
c1)至少一个椎骨的终板的表面；以及
c2)至少一个椎骨的一对椎弓根部分；以及
c3)至少一个椎骨的终板之间的棘突。
步骤d)中对参考线的定义包括将在椎弓根部分之间延伸，延伸通过棘突，以及平行于终板的表面延伸的线定义220为参考线。
在示例中，脊柱包括多个椎骨。
在示例中，对于真实AP视图，C型臂的取向基于终板的法线、两个椎弓根以及棘突的取向。
在示例中，针对经分割的特征计算几何平均值以促进对参考线的几何计算。
在示例中，步骤c)还包括：确定终板的表面之间的平面，该平面平行于终板的表面延伸；并且确定平面上的用作针对两个椎弓根的对称轴的线，这条线也延伸棘突。
在示例中，沿着脊柱针对至少两个椎骨重复提供3D图像数据与X射线成像***之间的空间关系。
在示例中，为每个椎骨单独提供空间关系。
在示例中，存储关于对象的确定的目标观看方向，并且将所存储的确定的目标观看方向用于另外的对象。将另外的对象在空间上配准到X射线***，并且针对另外的对象的空间布置来调整所确定的目标观看方向。
在示例中，为了进行重新配准，采集X射线图像，并且将这些图像也用于视觉解读。
目标观看方向提供目标椎骨的最优视图。
在示例中，为了提供3D图像数据与X射线成像***之间的空间关系，由X射线成像***提供至少一幅当前2D X射线图像，并且至少一幅当前2D X射线图像与3D图像数据进行配准。在至少一幅当前2D X射线图像中识别特征，并且至少一幅当前2D X射线图像的特征与3D图像数据中的匹配特征进行配准。所确定的目标观看方向是根据3D图像数据与至少一幅当前2D X射线图像的配准来调整的。在每个椎骨基础上，至少一幅当前2D X射线图像与3D图像数据进行配准。
提供在每个椎骨基础上的配准作为一个选项。
在示例中，特征是目标椎骨。
为了提供将用于沿着目标观看方向进行成像的X射线***之间的空间关系，使用当前2D X射线图像。X射线***的空间位置对于该当前2D X射线图像是已知的。通过将当前2D X射线图像与3D图像数据进行配准，给出了从X射线成像***到3D图像数据的3D空间的空间链路。因此，即使当对象移动时，也能给出当前位置关于3D图像数据的世界的配准。
在示例中，微创脊柱手术被提供有移动X射线***，其中，使用一幅或多幅2D X射线图像(例如，两幅X射线图像)将(例如来自CT或MRI(例如其中根据MRI图像来计算虚拟的类似CT的数据集))术前数据配准到导航***。通过基于荧光透视图像对每个椎骨进行配准来提供手术导航***所要求的配准过程。
提供在每个椎骨基础上的配准作为一个选项。
在示例中，通过使用荧光(荧光透视)X射线图像来提供对脊柱解剖结构的自动准确的每个椎骨配准。该配准实现了例如准确的手术导航，并且还实现了对移动X射线***的自动定位。该配准还适合用于通过利用恒定自动的重新配准进行的准确实时的手术导航来进行的自动准确的机器人引导。能够应用正确的刚性配准，例如通过计算规划路径或跟踪仪器与脊柱分割结果的交叉点选择活动椎骨来自动应用正确的刚性配准。
基于当前的2D X射线图像对目标观看方向的确定能够应用于涉及通常与手术导航和/或机器人引导相结合的2D X射线成像的脊柱手术。它还适用于其中解剖结构与脊柱具有已知空间关系的其他手术类型。
在示例中，由光学成像***跟踪对象，并且将对象的探测到的位置用于将至少一幅2D X射线图像与3D图像数据进行配准的配准步骤。
在示例中，3D图像数据被提供为预采集图像数据或术中图像数据。
在示例中，提供脊柱的3D术中数据，该3D术中数据被分割到模型中，其中，识别(即，标示)不同部分，例如，每个椎骨、椎骨板和椎弓根。
图6示出了作为3D数据集的投影的经分割的脊柱结构300的示例。示出了多个椎骨302。另外，作为示例，能够看到椎弓根螺钉304。
在图7中，针对某个椎骨示出了真实AP视图的荧光透视图像400(前后，即，从对象的前面到后面)。在示例中，真实AP视图被定义为在X射线投影图像中，其中，在两个椎弓根之间看到在一条线上重叠的椎骨的椎骨终板的前缘和后缘以及棘突。真实AP视图对于外科医生来说是有意义的视图，外科医生例如使用真实AP视图来检查设备(例如，K线)相对于椎骨的位置。
荧光透视图像400示出了多个椎骨402，并且还示出了一些介入工具404。两条线406指示多个椎骨中的所选择的椎骨的终板的表面。
图8示出了具有经分割的脊柱的另一X射线图像500，该经分割的脊柱具有多个椎骨。示出了不同的介入工具504。在经分割的脊柱中，选择椎骨502'并且分割包括识别目标椎骨的至少一个解剖特征。作为针对解剖特征的示例，识别至少一个椎骨的终板的两个表面506。另外，识别至少一个椎骨的一对椎弓根部分508。此外，识别至少一个椎骨的终板之间的棘突510。
图9示出了针对2D-3D荧光-XperCT配准算法的另外的工作流程600的步骤。提供X射线图像602并且将其转发到基于机器的配准604。作为示例，X射线图像602被提供为CWIS(收集工作流程集成***)数据606。X射线图像602也例如作为像素608而被提供到梯度差确定610。另外，XperCT体积数据612例如作为体素614被提供并转发到标示的体素的投影616，该标示的体素的投影616例如作为DRR(数字重建射线照片)像素618被提供到梯度差确定610。梯度差确定610基于CMAES(协方差矩阵自适应进化策略)来提供结果作为针对优化器622的适合值620。初始配准624被提供并转发到第一计算步骤626，来自优化器622的结果也被提供到第一计算步骤626。第一计算步骤626的结果例如作为mv(矩阵视觉)矩阵630被提供给第二计算步骤628。第二计算步骤628还被提供有基于机器的配准604的结果，该结果可以被提供为另外的mv(矩阵视觉)矩阵632。第二计算步骤628的结果例如作为又一mv(矩阵视觉)矩阵634被提供给投影616。循环箭头636指示由此提供迭代。
在示例中，这些步骤用于X射线荧光图像，并且结果在优化器622中进行组合。体素标示是在脊柱分割的基础上完成的。
在示例中，脊柱分割过程被提供为配准过程，该配准过程包括全局配准步骤和针对沿着脊柱的每个“水平”(即，椎骨的每个水平)的配准步骤，以确定脊柱的失真。
图10示出了提供脊柱分割处理的又一工作流程700。对于体素标示，在示例中，如图所示提供了以下内容。配准过程包含若干步骤。作为开始，提供体积数据702。另外，预见到椎骨分割704。提供2D3D配准706，例如利用所有经分割的椎骨来提供2D3D配准706。例如，对所有经分割的椎骨都进行全局配准。接下来，提供两个相邻椎骨的配准708，作为一个选项，其后进行针对每个椎骨的2D3D配准710。这样做是为了使算法的捕获范围最大化。然后在移位步骤712中将利用每个椎骨进行的配准移位，执行移位步骤712以确保在配准过程中能够发生椎骨的偏移。除了对具有一个水平的配准步骤进行移位之外，配准的每个步骤都使用前一步的配准结果。如果配准步骤失败，因为并非所有水平都给出良好结果，则使用所有水平的最佳配准结果作为起点来重复配准步骤。在移位之后，分析步骤714检查邻居之间的失真是否是可接受的。组合针对所有椎骨的发现的配准。分析发现的相似性是否比利用移位水平发现的相似性更好以及最佳发现的相似性是否比最差发现的相似性更好。在此之后，基于当前选择的规划路径对椎骨施加配准716。
在示例中，已经针对手术导航设备的规划工作步骤完成了椎骨的分割，因此能够重复使用该结果。
在示例中，配准步骤使用两幅自动位置控制(APC)视图：当前选择的椎骨的“真实AP”视图，以及针对第一视图的旋转视图(>40度)。对于配准本身而言，不要求使用“真实AP”视图，但是该视图也能够由医生用于视觉检查。旋转视图不是完全侧向的，因为在大多数情况下患者台被降低。
在示例中，用户界面(UI)用指令指示用户按下接受按钮，直到C型臂停止并然后采集X射线图像为止。所采集的X射线图像被示出，并且用户被要求再次按下接受按钮，直到C型臂停止并然后采集另一X射线图像为止。在采集X射线图像之后，用户能够开始配准。
图11示意性地图示了在采集一幅荧光图像802之后针对配准用户界面的屏幕截图800。
图12示意性地图示了在采集第一荧光图像902和第二荧光图像904之后针对配准用户界面的屏幕截图900。
将发现的配准应用于规划数据，并且基于当前选择的规划路径来选择发现的配准。这意味着还更新了APC位置。在示例中提供了以下情况：用户能够在视觉上检查配准的结果。它还可以提供以下情况：如果配准失败或者如果配准对于所选择的规划路径不可用，则向用户示出清楚的指示。
术语“对象”还可以被称为个体。“对象”还可以被称为患者，但是应当指出，这一术语并不指示任何病症或疾病是否实际存在于对象中。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，其适于在适当的***上运行根据前述实施例中的一个实施例的方法的方法步骤。
因此，计算机程序单元可以被存储在计算机单元上或者可以被分布在一个以上的计算机单元上，该计算机程序单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行或引起对上述方法的步骤的执行。此外，该计算单元可以适于操作上述装置的部件。该计算单元能够适于自动操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，可以装备数据处理器来执行本发明的方法。
本发明的各方面可以被实施在计算机程序产品中，该计算机程序产品可以是被存储在计算机可读存储设备上的计算机程序指令的集合，该计算机可读存储设备可以由计算机来运行。本发明的指令可以是任何可解读或可运行的代码机构，包括但不限于脚本、可解读程序、动态链接库(DLL)或Java类。该指令能够被提供为完整可执行程序、部分可执行程序、对现有程序的修改(例如，更新)或对现有程序的扩展(例如，插件)。此外，本发明的处理的部分可以被分布在多个计算机或处理器上。
如上面所讨论的，处理单元(例如，控制器)实施控制方法。控制器能够利用软件和/或硬件以多种方式实施，以执行所要求的各种功能。处理器是控制器的一个示例，该控制器采用可以使用软件(例如，微代码)进行编程以执行所要求的功能的一个或多个微处理器。然而，控制器也可以在采用或不采用处理器的情况下实施，并且也可以被实施为用于执行一些功能的专用硬件与用于执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。
可以在本公开内容的各种实施例中采用的控制器部件的示例包括但不限于常规的微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。
本发明的该示例性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及借助于将现有程序更新转换为使用本发明的程序的计算机程序二者。
另外，计算机程序单元可以能够提供所有必要步骤以完成如上所述的方法的示例性实施例的流程。
根据本发明的另外的示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如，CD-ROM，其中，该计算机可读介质具有被存储于所述计算机可读介质上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前面的章节所描述。计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分而供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信***进行分布。
然而，计算机程序也可以存在于网络(如万维网)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。根据本发明的另外的示例性实施例，提供了用于使计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个实施例的方法。
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，除非另有说明，本领域技术人员将从以上和以下的描述中推断出，除属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中得到公开。然而，所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。
虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词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在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。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。

Claims (15)

1.一种用于对X射线成像***进行定位的设备(10)，所述设备包括：
数据存储单元(12)；
处理单元(14)；以及
输出单元(16)；
其中，所述数据存储单元被配置为存储和提供对象的感兴趣脊柱区域的3D图像数据(18)，所述感兴趣脊柱区域包括脊柱结构的部分，所述脊柱结构包括至少一个椎骨；
其中，所述处理单元被配置为：选择所述脊柱结构的至少一个椎骨作为目标椎骨；在所述3D图像数据中分割至少所述目标椎骨；其中，所述分割包括识别所述目标椎骨的至少一个解剖特征；基于所述至少一个解剖特征的空间布置来定义预定参考线的位置；并且基于所述参考线来确定X射线成像***的目标观看方向；并且
其中，所述输出单元被配置为提供针对X射线成像***的所述目标观看方向。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，还提供：
输入单元(20)；
其中，所述输入单元被配置为提供所述3D图像数据与所述X射线成像***之间的空间关系；并且
其中，所述处理单元被配置为：确定所述X射线成像***的当前观看方向与所述目标观看方向的空间关系；并且将所述空间关系转换成移动向量；并且其中，所述处理单元被配置为根据所述移动向量来控制所述X射线成像***和所述对象关于彼此的移动。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理单元被配置为：识别所述至少一个椎骨的终板的表面作为所述至少一个解剖特征，并且识别所述至少一个椎骨的一对椎弓根部分，并且识别所述至少一个椎骨的所述终板之间的棘突；并且
其中，所述处理单元还被配置为将在所述椎弓根部分之间延伸，延伸通过所述棘突，以及平行于所述终板的所述表面延伸的线定义为所述参考线。
4.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，提供了接口单元，所述接口单元被配置为接收用户的输入以用于选择所述脊柱结构的所述至少一个椎骨作为所述目标椎骨。
5.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中，所述数据存储单元被配置为：存储关于对象的确定的目标观看方向，并且将所存储的确定的目标观看方向用于另外的对象；
其中，所述处理单元被配置为：将所述另外的对象空间配准到所述X射线***，并且针对所述另外的对象的当前空间布置来调整所确定的目标观看方向。
6.一种用于脊柱介入的医学成像装置(100)，所述装置包括：
成像***(102)，其具有X射线源(104)和X射线探测器(106)，所述X射线探测器被配置为采集对象的解剖结构的X射线图像；以及
用于对根据前述权利要求中的一项所述的X射线成像***进行定位的设备(10)；
其中，所述X射线源与所述X射线探测器一起和对象是能关于彼此移动的；并且
其中，所述X射线源与所述X射线探测器一起和所述对象是能根据由用于对X射线成像***进行定位的所述设备确定的目标观看方向来移动的。
7.根据权利要求6所述的医学成像装置，其中，所述成像***还被配置为提供所述对象的解剖结构的3D数据；并且
其中，所述处理单元被配置为基于所述3D数据来计算所述3D图像数据。
8.根据权利要求6或7所述的医学成像装置，其中，为了提供所述3D图像数据与所述成像***之间的空间关系，由所述成像***提供至少一幅当前2D X射线图像并且所述至少一幅当前2D X射线图像与所述3D图像数据进行配准；
其中，在所述至少一幅当前2D X射线图像中识别特征，并且其中，所述至少一幅当前2DX射线图像的所述特征与所述3D图像数据中的匹配特征进行配准；
其中，所确定的目标观看方向是根据所述3D图像数据与所述至少一幅当前2D X射线图像的所述配准来调整的；并且
其中，在每个椎骨基础上，所述至少一幅当前2D X射线图像与所述3D图像数据进行配准。
9.根据权利要求8所述的医学成像装置，其中，所述特征是多个螺钉；并且
其中，所述处理单元被配置为：基于来自不同方向的至少两幅2D X射线图像来计算所述螺钉的3D重建；并且将所重建的螺钉与所述3D图像数据进行配准。
10.根据权利要求6至9中的一项所述的医学成像装置，其中，提供：
光学成像***(108)；
其中，所述光学成像***被配置为跟踪所述对象；并且，
所述处理单元被配置为将所述对象的探测到的位置用于将所述至少一幅2D X射线图像与所述3D图像数据进行配准的配准步骤。
11.一种用于对脊柱结构进行X射线成像的方法(200)，包括以下步骤：
a1)提供(202)对象的感兴趣脊柱区域的3D图像数据，所述感兴趣脊柱区域包括脊柱结构的部分，所述脊柱结构包括至少一个椎骨；
b)选择(204)所述脊柱结构的至少一个椎骨作为目标椎骨；
c)在所述3D图像数据中分割(206)至少所述目标椎骨；其中，所述分割包括识别所述目标椎骨的至少一个解剖特征；
d)基于所述至少一个解剖特征的空间布置来定义(208)预定参考线的位置；以及
e1)基于所述参考线来确定(210)X射线成像***的目标观看方向。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，还提供：
a2)提供(212)所述3D图像数据与所述X射线成像***之间的空间关系；
e2)确定(214)所述X射线成像***的当前观看方向与所述目标观看方向的空间关系，并且将所述空间关系转换成移动向量；以及
f)根据所述移动向量将所述X射线成像***和所述对象关于彼此进行移动(216)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，步骤c)中的所述分割包括识别(218)：
c1)所述至少一个椎骨的终板的表面；以及
c2)所述至少一个椎骨的一对椎弓根部分；以及
c3)所述至少一个椎骨的所述终板之间的棘突；
并且其中，步骤d)中对所述参考线的所述定义包括将在所述椎弓根部分之间延伸，延伸通过所述棘突，以及平行于所述终板的所述表面延伸的线定义(220)为所述参考线。
14.一种用于控制根据权利要求1至10中的任一项所述的装置的计算机程序单元，所述计算机程序单元当由处理单元运行时适于执行根据权利要求11至13中的一项所述的方法的步骤。
15.一种存储有根据权利要求14所述的程序单元的计算机可读介质。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3714792A1 (en) 2019-03-26 2020-09-30 Koninklijke Philips N.V. Positioning of an x-ray imaging system
US20220189047A1 (en) * 2020-12-15 2022-06-16 Mazor Robotics Ltd. Registration of time-separated x-ray images
EP4105887A1 (en) * 2021-06-15 2022-12-21 Stryker European Operations Limited Technique of generating surgical information from intra-operatively and pre-operatively acquired image data
US20230169649A1 (en) * 2021-11-26 2023-06-01 GE Precision Healthcare LLC System and Method for Automatic Detection and Correction of Anatomy, View, Orientation and Laterality in X-Ray Image for X-Ray Imaging System
EP4270313A1 (en) 2022-04-28 2023-11-01 Koninklijke Philips N.V. Registering projection images to volumetric images
US12011227B2 (en) * 2022-05-03 2024-06-18 Proprio, Inc. Methods and systems for determining alignment parameters of a surgical target, such as a spine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020054662A1 (en) * 2000-10-02 2002-05-09 Verdonck Bert Leo Alfons Method and X-ray apparatus for optimally imaging anatomical parts of the human anatomy
US20070003007A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Carrano Aaron W Imaging geometry
US20070174769A1 (en) * 2006-01-24 2007-07-26 Sdgi Holdings, Inc. System and method of mapping images of the spine
US20120289826A1 (en) * 2011-05-12 2012-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for localization and identification of structures in projection images
CN104619254A (zh) * 2012-08-17 2015-05-13 皇家飞利浦有限公司 可移动x射线成像***的基于相机的视觉调整
CN106456082A (zh) * 2014-06-06 2017-02-22 皇家飞利浦有限公司 用于脊椎层面的成像***
CN107106043A (zh) * 2015-01-16 2017-08-29 皇家飞利浦有限公司 椎体特征识别

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08289888A (ja) * 1995-04-24 1996-11-05 Ge Yokogawa Medical Syst Ltd 断層撮影計画方法及び断層撮影装置
WO2002027635A2 (en) * 2000-09-29 2002-04-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and system for extracting spine frontal geometrical data including vertebra pedicle locations
JP4640384B2 (ja) * 2007-07-04 2011-03-02 富士フイルム株式会社 画像処理装置及び画像処理方法
WO2017106357A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-22 Nuvasive, Inc. 3d visualization during surgery with reduced radiation exposure
WO2018017038A1 (en) * 2016-07-18 2018-01-25 Stryker European Holding I, Llc Surgical site displacement tracking
JP6659501B2 (ja) * 2016-09-14 2020-03-04 富士フイルム株式会社 軟骨定量化装置、方法およびプログラム
JP7145599B2 (ja) * 2016-10-10 2022-10-03 グローバス メディカル インコーポレイティッド ２ｄ－３ｄ位置合わせの収束を改善するための方法及びシステム
US20200129240A1 (en) * 2017-06-30 2020-04-30 Mirus Llc Systems and methods for intraoperative planning and placement of implants
US11406338B2 (en) * 2017-07-08 2022-08-09 Vuze Medical Ltd. Apparatus and methods for use with image-guided skeletal procedures
EP3714792A1 (en) 2019-03-26 2020-09-30 Koninklijke Philips N.V. Positioning of an x-ray imaging system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020054662A1 (en) * 2000-10-02 2002-05-09 Verdonck Bert Leo Alfons Method and X-ray apparatus for optimally imaging anatomical parts of the human anatomy
US20070003007A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Carrano Aaron W Imaging geometry
CN101238351A (zh) * 2005-06-29 2008-08-06 艾可瑞公司 成像几何关系
US20070174769A1 (en) * 2006-01-24 2007-07-26 Sdgi Holdings, Inc. System and method of mapping images of the spine
US20120289826A1 (en) * 2011-05-12 2012-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for localization and identification of structures in projection images
CN104619254A (zh) * 2012-08-17 2015-05-13 皇家飞利浦有限公司 可移动x射线成像***的基于相机的视觉调整
CN106456082A (zh) * 2014-06-06 2017-02-22 皇家飞利浦有限公司 用于脊椎层面的成像***
CN107106043A (zh) * 2015-01-16 2017-08-29 皇家飞利浦有限公司 椎体特征识别

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