DE102005050000A1

DE102005050000A1 - Verfahren und System zur Registrierung von 3D-Modellen anatomischer Regionen mit Projektionsbilder derselben

Info

Publication number: DE102005050000A1
Application number: DE102005050000A
Authority: DE
Inventors: Regis Vaillant; Jasbir Singh Pewaukee Sra; Jean Cousty; Francois Kotian
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2006-04-20
Also published as: JP4771409B2; US20060078195A1; FR2876272B1; JP2006110344A; US7327872B2; FR2876272A1

Abstract

Es ist ein Bildgebungssystem (100) zur Verwendung in einer medizinischen Eingriffsoperation beschrieben. Ein erstes Bildakquisitionssystem (115) einer ersten Modalität, die einen Katheter (260) in einer anatomischen Region (255) eines Patienten (250) verwendet, ist konfiguriert, um ein erstes Bild der anatomischen Region (255) unter Verwendung der Fluoroskopie zu erzeugen, wobei das erste Bild einen Satz Fluoroskopieprojektionsbilder (182) aufweist. Ein zweites Bildakquisitionssystem (118) einer zweiten, unterschiedlichen Modalität ist dazu konfiguriert, ein 3-D-Modell (184) der anatomischen Region (255) zu erzeugen. Ein anatomisches Referenzsystem (117) steht sowohl für das erste als auch das zweite Bildakquisitionssystem (115, 118) gemeinsam zur Verfügung. Eine Verarbeitungsschaltung (170) ist dazu konfiguriert, ausführbare Instruktionen zur Registrierung des 3-D-Modells (184) mit dem Fluoroskopiebild (182) in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Referenzsystem (117) sowie dem Katheter (260) zugeordneten wahrnehmbaren Parametern sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Bildakquisitionssystem (115, 118) zu verarbeiten.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein ein medizinisches Bildgebungssystem und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Registrierung von 3D-Modellen anatomischer Regionen mit Hilfe von Projektionsbildern derselben.

Bei einer Vielzahl von Eingriffsprozeduren, die die Verbesserung einer elektrischen Behandlung in dem Herzen betreffen, muss der Arzt Katheter und/oder Leitungen oder Elektroden innerhalb der Herzkammern handhaben oder legen. Zu Beispielen für die zwei komplexesten und gebräuchlichsten Prozeduren zählen Vorhofflimmer(VF)-Ablation und biventrikuläres Pacing (biventrikuläre Stimulation).

Vorhofflimmern, eine Arrhythmie, bei der die Herzvorhöfe (obere Kammern des Herzens) aufhören, sich zu kontrahieren, wenn sie flimmern, ist das gewöhnlichste der Herzrhythmusprobleme. Es wird geschätzt, dass alleine in den Vereinigten Staaten von Amerika über zwei Millionen Menschen existieren, die Vorhofflimmern haben. Aktuelle Daten zeigen an, dass es die gewöhnlichste mit Arrhythmie verbundene Ursache für Krankenhauseinweisungen ist. Patienten mit Vorhofflimmern neigen dazu, eine hohe Häufigkeit derartiger Komplikationen, wie Schlaganfall und Stauungsinsuffizienz (kongestive Herzinsuffizienz) zu haben. Vorzeitige Vorhof kontraktionen können als Trigger wirken und Vorhofflimmer-Paroxysmen auslösen. Es ist gezeigt worden, dass diese vorzeitigen Vorhof kontraktionen überwiegend in den Pulmonalvenen von dem linken Herzvorhof ihren Ursprung haben. Da seltene und nicht reproduzierbare vorzeitige Vorhofkontraktionen die Verwendbarkeit abladierender Triggerstellen beschränken können, sind zahlreiche unterschiedliche chirurgische und Katheter basierte Techniken verwendet worden, um die Pulmonalvenen von dem linken Atrium zu isolieren.

Eine der zur Behandlung (Ablation) von Herzflimmern eingesetzten chirurgischen Techniken umfasst Anwendungen von Hochfrequenzwellen, um kleine Narben oder Ritzen an der Herzoberfläche in der Nähe der Verbindung zwischen den Pulmonalvenen und dem linken Herzvorhof zu erzeugen. Die durch die Hochfrequenzwellen erzeugten kleinen Narben haben die Neigung, die wechselnden Impulse des Vorhofflimmerns zu stoppen, indem sie die Impulse umleiten, damit diese einer normalen elektrischen Leitungsbahn durch den Herzen folgen. Gewöhnlich wird diese Art einer chirurgischen Prozedur durch eine Brustinzision durchgeführt. Chirurgen verwenden speziell gestaltete Instrumente, um dem abnormalen Gewebe Hochfrequenzwellen zuzuführen, und zwar gewöhnlich während einer Operation am offenen Herzen, die aus sonstigen Gründen, wie beispielsweise einer Herzklappenoperation oder einer Bypassoperation, durchgeführt wird. Obwohl diese Art einer chirurgischen Technik effektiv ist, wenn der Patient aus einem sonstigen Grund einer Operation am offenen Herzen ausgesetzt ist, sind katheterbezogene Behandlungsverfahren praktikabler, wenn der Patient keine invasive Operation am offenen Herzen aus sonstigen Gründen benötigt.

Eine der Kathetertechniken umfasst eine fluoroskopisch geführte Positionierung eines Katheters in dem linken Herzvorhof, nachdem dieser durch ein Blutgefäß hindurch tritt, und die Anwendung einer Hochfrequenzenergie in Bereichen, die zwei Potenziale zeigen, die Orte beeinflussen, die zur Reizleitung zwischen dem linken Herzvorhof und den Pulmonalvenen in der Lage sind. Es ist ferner gezeigt worden, dass eine Ablation an anderen Orten, wie beispielsweise zwischen der Mitralklappe und den linken Pulmonalvenen sowie zwischen den Pulmonalvenen, wie sie während des chirurgischen Eingriffs vorgenommen wird, die Erfolgsrate einer VF-Ablation erhöhen kann. Die dreidimensionale Rekonstruktion des linken Herzvorhofs unter Verwendung einiger momentan verfügbarer Technologien, die Unmöglichkeit für den Arzt, die Pulmonalvenenostien (Mündungen dieser Venen in den linken Herzvorhof) von der Innenseite zu visualisieren, die variierende Größe der Pulmonalvenen und somit der Pulmonalvenenostien, die Schwierigkeit beim Halten der Mapping- und Ablationskatheter in einem stabilen Zustand an dem Mündungsort der Pulmonalvenen aufgrund der komplexen 3D-Geometrie dieser Bereiche machen allesamt momentane Ansätze zum Mapping und zur Ablation unter Verwendung aktueller fluoroskopisch geführter Techniken sehr beschwerlich und langwierig. Aufgrund dieser Beschränkungen ist, insbesondere bei Patienten mit einem Dauervorhofflimmern, ein chirurgischer Eingriff gegenüber einer Hochfrequenz-Katheterablation bevorzugt worden, und es wird geschätzt, dass weniger als 20% der Patienten mit einem Dauervorhofflimmern, die einer Hochfrequenzablation für das Vorhofflimmern unterworfen werden, von diesem Ansatz profittieren.

Ein Faktor, der der oben erläuterten Beschränkung zugeordnet werden kann, ist, dass die Bedienperson gewöhnlich ein Eingriffswerkzeug hauptsächlich unter Verwendung der Fluoroskopiebilder (Durchleuchtungsbilder) führt. Ein gewöhnliches Problem bei einer derartigen Prozedur ist die Platzierung eines Katheters an einer speziellen Stelle, wie beispielsweise einer der Pulmonalvenen. Diese anatomischen Strukturen werden durch das Röntgensystem nicht gut dargestellt, weil sie gegenüber den umgebenden anatomischen Strukturen keinen Kontrast bieten.

Die medizinische Aufgabe wäre viel leichter, wenn diese anatomischen Zielstrukturen in dem Durchleuchtungsbild in der präzisen anatomischem Weise, von den sie umgebenden anatomischen Strukturen getrennt sichtbar wären.

Eine weitere wichtige Prozedur umfasst, wie oben erwähnt, das biventrikuläre Pacing bei der Behandlung eines Herzfehlers. Trotz eines beträchtlichen Fortschritts bei der Behandlung eines kongestiven Herzfehlers (CHF, Congestive Heart Failure) bleibt er ein Hauptgesundheitsproblem weltweit. Es wird geschätzt, dass 6–7 Millionen Menschen mit CHF in den Vereinigten Staaten von Amerika und in Europa existieren und dass jedes Jahr bei ungefähr 1 Million Patienten CHF diagnostiziert wird.

Trotz wesentlicher Fortschritte bei der Behandlung von CHF unter Verwendung unterschiedlicher pharmakologischer Therapien ist die Lebensqualität von Patienten mit einem CHF schlecht, weil sie häufig in das Krankenhaus eingewiesen werden und Herzfehler eine übliche Ursache für den Tod darstellt. Außerdem sind mit diesem Problem beträchtliche Kosten verbunden.

Eine normale elektrische Aktivierung in dem Herzen umfasst eine Aktivierung der oberen Herzkammern, die als Atrien bezeichnet werden, gefolgt von einer simultanen Aktivierung sowohl der rechten als auch der linken unteren Herzkammern, die Ventrikel genannt werden, durch den linken und rechten Schenkel (Bundel Brunch). Da Patienten mit einem fortgeschrittenen kongestiven Herzfehler eine Erkrankung des Reizleitsystems des Herzens aufweisen können, die eine Rolle bei einer Verschlechterung der Herzfunktion spielen kann, sind in einem Versuch, die Herzfunktion zu verbessern, Pacingtherapien eingeführt worden. Eine häufig beobachtete Herzreizleitungsabnormalität ist der linke Schenkelblock (LBBB, Left Bundle Brunch Block). In einer Studie (Xiao HB, et al.: Differing effects of right ventricular pacing and LBBB on left ventricular function; Br Heart J 1993; 69:166–73) hatten 29% von Patienten mit CHF auch LBBB. Der linke Schenkelblock verzögert die Entleerung (Ejektion) des linken Ventrikels aufgrund einer verzögerten Aktivierung des linken Ventrikels, weil der elektrische Impuls von der rechten zu der linken Seite laufen muss, was eher zu einer sequentiellen denn zu einer simultanen Aktivierung führt, wie vorstehend erläutert. Außerdem können unterschiedliche Regionen des linken Ventrikels (LV) nicht in einer koordinierten Weise kontrahieren.

Eine Herzresynchronisation, die auch als biventrikuläres (Bi-V) Pacing bekannt ist, hat einige vorteilhafte Ergebnisse bei Patienten mit KHF und LBBB gezeigt. Während eines biventrikulären Pacing werden sowohl das rechte als auch das linke Ventrikel (RV, LV) des Herzens simultan stimuliert, um die Herzpumpeffizienz zu verbessern. Es ist ferner kürzlich gezeigt worden, dass selbst einige Patienten, die keine Reizleitungssystemabnormalitäten, wie LBBB, haben, auch von dem biventrikulären Pacing profittieren können. Während eines Bi-V-Pacing wird zusätzlich zu der standardgemäßen Elektrode für das rechte Atrium und das rechte Ventrikel, wie sie bei momentan verfügbaren Defibrillatoren oder Pacemakern (Schrittmachern) verwendet wird, eine zusätzliche Elektrode in dem Koronarsinus positioniert. Die zusätzliche Elektrode wird dann in eine der Abzweigungen des Koronarsinus, die über der epikardialen (äußeren) linken Ventrikeloberfläche liegen, vorgeschoben. Wenn sich all die Elektroden in Stellung befinden, werden die Elektroden des rechten und linken Ventrikels simultan stimuliert, wodurch eine Synchronisation mit der Vorhofkontraktion erreicht wird.

Es gibt jedoch einige Probleme im Zusammenhang mit dieser Lösung. Erstens ist diese Prozedurart zeitaufwändig. Zweitens ist eine Platzierung der LV-Elektrode auf verfügbare Orte beschränkt, die vernünftige Pacing- und Erfassungsparameter ergeben. Und drittens kann eine Kanülierung des Koronarsinus in Folge eines vergrößerten rechten Herzvorhofs, einer Drehung des Herzens oder der Gegenwart der Tebesianischen Klappe (einer Klappe in der Nähe der Öffnung des Koronarsinus) eine Herausforderung darstellen. Es ist auch bei Patienten mit einer frühen Koronararterien-Bypassoperation über eine Koronarsinusverengung (Stenose, Okklusion) berichtet worden, die das Problem weiter kompliziert.

In den meisten Fällen werden Probleme bei der Platzierung der Koronarsinuselektrode zu dem Zeitpunkt der Eingriffsprozedur festgestellt. In dem Fall, dass die Prozedur zur Platzierung der Koronarsinuselektrode aufgegeben wird, wird der Patient zurück in den Operationsraum gebracht, wobei die LV-Elektrode epikardial positioniert wird. Während dieser Prozedur wird an der seitlichen Brustwand ein Einschnitt (Inzision) vorgenommen, und die Elektrode wird auf der Außenseite des linken Ventrikels platziert.

Unglücklicherweise gibt es auch im Zusammenhang mit der epikardialen Elektrodenplatzierung viele Probleme, von denen einige die folgenden umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein:
beschränkte Sicht des posterolateralen (hinten und seitlich befindlichen) Bereiches des linken Ventrikels unter Verwendung der Inzision der Brustwand, auch als Minithoracotomie bezeichnet;
begrenzte Anzahl von Platzierungsorten, die vernünftige Pacing- und Erfassungsparameter ergeben;
Unmöglichkeit, die geeignetesten Stellen und Platzierungen der Elektrode an den geeignetesten Orten zu identifizieren;
mögliche Gefahr einer Beschädigung der Koronararterien und des Venensystems und
Schwierigkeit bei der Identifizierung des idealen Pacingortes in Folge einer oder mehrerer der vorstehend angegebenen Beschränkungen.

Es ist ferner gezeigt worden, dass LV-Pacing alleine so effektiv wie das Bi-V-Pacing sein kann. Aufgrund der instabilen Natur der Koronarsinuselektrode wird jedoch bei den momentan verwendeten Techniken eine Pacing- und Erfassungselektrode oder -leitung gewöhnlich in dem rechten Ventrikel platziert.

Eine Herz-CT kann verwendet werden, um eine „Karte" der Anatomie des Koronarsinus und des linken Ventrikels zu erzeugen, so dass geeignete Orte zur Platzierung einer LV-Pacing-Elektrode entweder an der geeignetesten Abzweigung des Koronarsinus oder an der linken Ventrikelwand epikardial (von der Außenseite) identifiziert werden können. Eine CT- oder MR-Bildgebung kann auch Bereiche, die keine Brutgefäße und Nerven aufweisen, sowie ein Narbengewebe identifizieren. Diese Modalitäten können ferner verwendet werden, um eine asymmetrische Kontraktion der Ventrikel zu ermitteln und unterschiedliche Regionen der Ventrikel zu identifizieren, die nicht in einer koordinierten Weise kontrahieren. Das Vorliegen einer Vernarbung von frühen Herzattacken kann diese unkoordinierte Kontraktion sogar verschlimmern.

Während vorhandene medizinische Prozeduren für bestimmte medizinische Bedingungen geeignet und angemessen sein können, existieren weiterhin Prozedurbeschränkungen. Demgemäß bleibt ein Bedarf in dem Stand der Technik nach einem verbesserten Verfahren und einer verbesserten Vorrichtung zur Registrierung von 3D-Modellen anatomischer Regionen mit Projektionsbildern derselben, um diese Nachteile zu überwinden.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Bildgebungssystem zur Verwendung in einer medizinischen Eingriffsprozedur. Ein erstes Bildakquisitionssystem einer ersten Modalität, die einen Katheter in einer anatomischen Region eines Patienten verwendet, ist dazu konfiguriert, ein erstes Bild der anatomischen Region unter Verwendung der Fluoroskopie (Röntgendurchleuchtung) zu erzeugen, wobei das erste Bild einen Satz Fluoroskopieprojektionsbilder aufweist. Ein zweites Bildakquisitionssystem einer zweiten unterschiedlichen Modalität ist dazu konfiguriert, ein 3D-Modell der anatomischen Region zu erzeugen. Ein anatomisches Referenzsystem ist sowohl dem ersten als auch dem zweiten Bildakquisitionssystem gemeinsam. Eine Verarbeitungsschaltung ist dazu konfiguriert, ausführbare Instruktionen zur Registrierung des 3D-Models mit dem Fluoroskopiebild in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Referenzsystem und unterscheidbaren Parametern, die dem Katheter zugeordnet sind, sowohl in dem ersten als auch dem zweiten Bildakquisitionssystem zu verarbeiten.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Verfahren zur Registrierung eines 3D-Modells einer anatomischen Region eines Patienten mit von einem Eingriffs-Fluoroskopiesystem herrührenden Projektionsbildern derselben. Ein Fluoroskopiebild (Durchleuchtungsbild) der anatomischen Region, das einen Katheter enthält, wird von dem Fluoroskopiesystem erzeugt. Ein 3D-Modell der anatomischen Region wird von einem zweiten Bildakquisitionssystem einer unterschiedlichen Modalität erzeugt. Das Fluoroskopiebild und das 3D-Modell werden in Bezug auf ein gemeinsames anatomisches Referenzsystem analysiert, und das 3D-Modell wird mit dem Fluoroskopiebild in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Referenzsystem und mit dem Katheter verbundenen wahrnehmbaren Parametern sowohl in dem Fluoroskopiesystem als auch in dem zweiten Bildakquisitionssystem registriert.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Computerprogrammprodukt zur Registrierung eines 3D-Modells einer anatomischen Region eines Patienten mit Projektionsbildern derselben, die von einem Eingriffs-Fluoroskopiesystem herrühren. Das Produkt enthält ein Speichermedium, das durch eine Verarbeitungsschaltung lesbar ist und Instruktionen zur Ausführung durch die Verarbeitungsschaltung speichert, um einige oder alle Teile des vorstehend erwähnten Verfahrens auszuführen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun auf die Figuren Bezug genommen, die beispielhafte Ausführungsformen zeigen und in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
1 veranschaulicht eine verallgemeinerte, schematisierte Darstellung eines Bildgebungssystems zur Verwendung in einer medizinischen Eingriffsoperation;
2 veranschaulicht eine Expansionsdarstellung eines Teils des Systems nach 1;
3 veranschaulicht ein verallgemeinertes Flussdiagramm eines Prozesses zur Implementierung einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung des Bildgebungssystems nach 1
4A, 4B und 4C veranschaulichen eine beispielhafte Registrierung eines 3D-Modells mit einem Fluoroskopiebild entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung
5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F veranschaulichen eine Validierung des entsprechend einer Ausführungsform der Er findung durchgeführten Registrierungsprozesses.
DETAILLIERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Durch Verwendung der Bildgebungsfähigkeiten der Computertomographie (CT) und Registrierung dieser Bilder mit Röntgenfruoroskopie(Durchleuchtungs)bildern können Pulmonalvenen und andere Bereiche, die mit der Einleitung und Unterstützung eines Vorhofflimmerns verbunden sind, genauer und leichter isoliert werden, wodurch die Erfolgsrate einer Hochfrequenz-Katheterprozedur verbessert wird.
Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung stellen auch ein System und ein Verfahren bereit, mit dem 3D-Modelle anatomischer Strukturen, wie beispielsweise des Koronarsinus und des linken Ventrikels, mit Durchleuchtungsbildern registriert werden können, wodurch ermöglicht wird, die Pacing- und/oder Defibrillationselektroden zu lenken und an den geeignetesten Orten zu platzieren, was helfen sollte, die Effektivität des biventrikulären (Bi-V)- oder linken-Ventrikel (LV)-Pacing zu verbessern.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung enthalten die Verwendung der Bewegung des Katheters, der in dem Koronarsinus platziert wird, um eine geeignete Registrierung zu unterstützen und die Bewegung des 3D-Models der Herzkammer anhand der Katheterbewegung zu bestimmen und mit dieser zu synchronisieren.
Entsprechend erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird eine Bildregistrierung nicht durch Ausrichtung anatomischer Strukturen, die durch die zwei Modalitäten dargestellt werden, sondern durch Ausrichtung der anatomischen Strukturen mit einem Werkzeug, das durch den Arzt in einer anatomischen Struktur platziert wird, durchgeführt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Werkzeug durch einen Katheter, der in dem Koronarsinus platziert werden kann, oder eine Elektrode oder Leitung gebildet, die in einer der Herzkammern, wie beispielsweise dem rechten Ventrikel, platziert werden kann. Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung der Bewegung des Katheters in dem Koronarsinus zur Bestimmung der Bewegung des Herzens und zur Registrierung der anatomischen Struktur in der gleichen Phase, wenn die Computertomographie (CT) segmentiert wird, um das 3D-Modell der anatomischen Struktur zu rekonstruieren.
Eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ist hier lediglich zu Beispielszwecken und ohne einen beschränkenden Charakter mit Bezug auf mehrere Figuren angegeben.
1 veranschaulicht eine verallgemeinerte, schematisierte Darstellung eines Bildgebungssystems 100 zur Verwendung in einer medizinischen Eingriffsoperation, wie beispielsweise einer Vorhofflimmer-Ablationsprozedur oder einer biventrikulären Prozedur. In einer Ausführungsform enthält das Bildgebungssystem 100: eine Bildgebungsvorrichtung 110 zur Erzeugung von Herzbilddaten, wie beispielsweise Bilddaten des linken Herzvorhofs und des Koronarsinus, ein Datenakquisitionssystem 120 zur Akquisition von Herzbilddaten von der Bildgebungsvorrichtung 110, eine Akquisitionsdatenbank 130 zur Speicherung der Herzbilddaten von dem Bildakquisitionssystem 120, ein Bilderzeugungssystem 140 zur Erzeugung eines anzeigbaren Bildes ausgehend von den Herzbilddaten, die in der Akquisitionsdatenbank 130 gespeichert sind, eine Bilddatenbank 150 zur Speicherung des anzeigbaren Bildes von dem Bilderzeugungssystem 140, ein Bedienerschnittstellensystem 160 zur Handhabung der Bildgebungsvorrichtung 110 und der Herzbilddaten und des anzeigbaren Bildes in den Datenbanken 130, 150, die zu einer einzelnen Datenbank vereinigt sein können, und ein Verarbeitungssystem 180, das zur Analyse und zur Anzeige des anzeigbaren Bildes in der Datenbank 150 dient und auf das Bedienerschnittstellensystem 160 anspricht. Eine Verarbeitungssoftware in dem Verarbeitungssystem 180 enthält Instruktionen und ist deshalb dazu eingerichtet, Daten zu analysieren und Bilder anzuzeigen, wodurch das Verarbeitungssystem 180 von einem allgemeinen Prozessor zu einem spezialisierten Prozessor umgewandelt wird. Gescannte Daten, die in ein anzeigbares Bild konvertiert werden können, werden hier als Bilddaten bezeichnet.
Systemkommunikationsverbindungen 210, 212, 216, 218 und Datenbankkommunikationsverbindungen 220, 222 stellen eine Einrichtung zur Signalübertragung unter und zwischen den Systemen 110, 120, 140, 160, 180 und den Datenbanken 130, 150 bereit. Kommunikationsverbindungen 210–222 können in festverdrahteter oder drahtloser Form vorliegen. Das Bedienerschnittstellensystem 160 kann durch ein Einzelplatz-Eingabe/Ausgabe-Terminal oder einen Computer gebildet sein, der Anweisungen in unterschiedlichen Computersprachen zur Verwendung auf unterschiedlichen Computerplattformen enthält, wozu beispielsweise und nicht ausschließlich DOS^TM basierte Computersysteme, Apple^TM basierte Computersysteme, Windows^TM basierte Computersysteme, HTML basierte Computersysteme, auf spezialisierte Programmsprachen basierte Com putersysteme oder dergleichen gehören.
Das Bedienerschnittstellensystem 160 enthält einen Prozessor 170, wie beispielsweise einen Mikroprozessor (MP) oder eine sonstige Verarbeitungsschaltung, die für die hier beschriebenen Zwecke geeignet ist, um die Bildgebungsvorrichtung 110 zu leiten, die Datenakquisitions- und Bilderzeugungssysteme 120, 140 zu leiten, die Information in den Akquisitions- und Bilddatenbanken 130, 150 zu verarbeiten und zu verwalten und die Verarbeitung an dem Verarbeitungssystem 180 zu steuern. Das Bedienerschnittstellensystem 160 enthält ferner: einen Speicher 200, der spezielle Anweisungen in Bezug auf medizinische Scannprozeduren enthält, eine Benutzereingabeeinrichtung, wie beispielsweise eine Tastatur 162, und eine Benutzerausgabeeinrichtung, die beispielsweise Anzeigen 164, 166. In einer Ausführungsform können das Schnittstellensystem 160 und das Verarbeitungssystem 180 zu einer integrierten Einheit eingerichtet sein. Die Anzeige 164 kann für eine Untersuchungsverordnung eingerichtet sein, während die Anzeige 166 zur Visualisierung eingerichtet sein kann. Alternativ können die Anzeigen 164 und 166 zu einer einzelnen Anzeige vereinigt sein. Eine Untersuchungsverordnung oder -vorschrift enthält solche Eingangsparameter, wie: CT-Scann- oder Scannregion-Steuerung, Fluoroskopiesystemsteuerung, Datenakquisitionssteuerung und dergleichen. Das Bedienerschnittstellensystem 160 kann auch während einer tatsächlichen Eingriffsoperation eingesetzt werden, um sowohl Fluoroskopiebilder (Durchleuchtungsbilder) als auch 3D-CT-Bilder anzuzeigen, wie dies nachstehend beschrieben ist. Während eines tatsächlichen medizinischen Eingriffsverfahrens akzeptiert ein Datenport 205 eine Information von einer medizinischen Sonde, wie beispielsweise einem Katheter 260, wodurch eine Datenanalyse in Echtzeit während der tatsächlichen Eingriffsprozedur ermöglicht wird.
Die Bildgebungsvorrichtung 110 enthält einen Elektrokardiogramm(EKG)-Monitor 112, der R-Spitzen-Ereignisse 114, die allgemein den Beginn eines Herzzyklus darstellen, durch eine Schnittstellenplatine (Patientenschnittstelleneinheit) 116 in einen Scanner 118, wie beispielsweise einen CT-Scanner, ausgibt, ein Fluoroskopiesystem 115 und einen Patiententisch 117. Der Scanner 118 und das Fluoroskopiesystem 115 werden hier alternativ als Bildakquisitionssysteme bezeichnet. Die Schnittstellenplatine 116 ermöglicht eine Synchronisation zwischen den Scannerdaten und den EKG-Monitordaten. Alternativ kann die Schnittstellenplatine 116 verwendet werden, um den EKG-Monitor 112 mit dem Scanner 118 zu koppeln. Ein Beispiel für eine Schnittstellenplatine 116 bildet eine Gantry-Schnittstellenplatine. Ein beispielhafter Scanner 118 ist durch ein Herzcomputertomographie (CT)-System mit Hilfsunterstützung zur Herzabbildung gebildet. Eine EKG-getriggerte Rekonstruktion, der eine Segmentationsrekonstruktion von 3D-Modellen (in einer diastolischen Phase) folgt, ermöglicht eine von Bewegung freie Abbildung des Herzens. Während eines Sinusrhythmus wird eine Segmentationsrekonstruktion bei 75% des Herzzyklus (in der Diastole) vorgenommen. Eine Phasenlage wird bei ungefähr 45% des Herzzyklus ausgewählt, wenn sich der Patient in einem Vorhofflimmern befindet. Diese Phase wird, wie die R-R-Intervalle sind, kürzer gewählt. Der veranschaulichte Scanner 118 dient jedoch lediglich Beispielszwecken; es können auch andere Bildgebungssysteme, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden. Beispiele für sonstige Bildgebungssysteme umfassen, ohne darauf eingeschränkt zu sein, Röntgensysteme (einschließlich sowohl herkömmlicher als auch digitaler oder digitalisierter Bildgebungssysteme), Magnetresonanz(MR)-Systeme, Positronenemissionstomographie(PET)-Systeme, Ultraschallsysteme, Nuklearmedizin-Systeme und 3D-Fluoroskopiesysteme. Die Bildgebungsvorrichtung 110 kann sowohl einen Scanner 118 als auch ein Fluoroskopiesystem 115 zu der hier beschriebenen Verwendung aufweisen, oder das Bildgebungssystem 100 kann zwei Bildgebungsvorrichtungen 110, 110' aufweisen, wobei die Abbildungsvorrichtung 110 einen CT-Scanner 118 aufweist, während die Bildgebungsvorrichtung 110' ein Fluoroskopiesystem 115 aufweist. Das Fluoroskopiesystem 115 wird hier als ein Eingriffsystem oder ein Erstbildakquisitionssystem bezeichnet, während der CT-Scanner 118 hier als ein 3D-Modell-System oder ein Zweitbildakquisitionssystem bezeichnet wird.
2 veranschaulicht ein Eingriffssystem 115, bei dem ein Patient 250 auf dem Tisch 117 einen Katheter 260 aufweist, der in einer anatomischen Region 255, beispielsweise dem Koronarsinus in dem Herzen des Patienten, platziert ist. In einer Ausführungsform ist der Katheter 260 an einer bekannten anatomischen Struktur in der anatomischen Region (beispielsweise dem Koronarsinus an dem Herzen) an einer Stelle positioniert, die durch den Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Ebene 265 und der Linie 270 definiert ist, die den Fokuspunkt 275 der Röntgenquelle 280 des Fluoroskopiesystems 115 mit der Projektion des Katheters 260 verbindet. Andere anatomische Regionen können eine Herzkammer, wie beispielsweise das rechte Ventrikel für die Pacing-/Defibrillationselektrode beim biventrikulären Pacing, oder eine Pulmonalvene umfassen, während weitere anatomische Strukturen beispielsweise eine Mitralklappe, ein Pulmonalvenenostium, eine Verbindung zu einem Atrium oder eine Verbindung zu einem Ventrikel umfassen können. Es besteht jedoch keine Absicht, die erfindungsgemäßen Ausführungsformen auf lediglich diese anatomischen Regionen und Strukturen, wie sie hier beschrieben sind, zu beschränken. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Lage der horizontalen Ebene 265 durch eine Höhe h über dem anatomischen Referenzsystem (Tisch) 117 zu der bekannten anatomischen Struktur (dem Koronarsinus) in der anatomischen Region (dem Herzen) 255 definiert. Auf diese Weise kann eine bekannter Ort des Katheters 260 in dem Fluoroskopiesystem 115 und dem 3D-Modellsystem 118 festgesetzt werden.
Indem erneut auf 1 Bezug genommen wird, enthält die Bildgebungsvorrichtung 110 ferner Einrichtungen zur EKG-getriggerten Akquisition oder Bildrekonstruktion 135, um das Herz frei von einer Bewegung, gewöhnlich in seiner diastolischen Phase abzubilden. Eine Schnittstellenverbindung mit dem EKG-Monitor 112 ermöglicht eine Echtzeitakquisition der elektrischen Herzimpulse und ermöglicht eine getriggerte Akquisition oder retrospektive Rekonstruktion der akquirierten Daten. Wie vorstehend erwähnt, könnte dies beispielsweise während eines Sinusrythmus bei 75% und während eines Vorhofflimmerns aufgrund der kürzeren R-R-Intervalle bei ungefähr 45% des Herzzyklus sein. Dies ermöglicht eine Elimination der Herzbewegung durch Abbildung des Herzens in der gleichen Phase der Diastole. Die akquirierten Daten können in einer Datenbank abgespeichert oder verwendet werden, um das erforderliche Bild unter Verwendung eines oder mehrerer zur Bildgebung optimierter Protokolle zu erzeugen. In einer Ausführungsform wird der Bilddatenstrom von dem Bilderzeugungssystem 140 über eine Verbindung 212 zu dem Bedienerschnittstellensystem 160 zur Anzeige und Visualisierung und über den Kommunikationslink 216 zu dem Verarbeitungssystem 180 übertragen. Die Bilddaten, die durch eine Software in dem Bedienerschnittstellensystem 160 zur Untersuchungsverordnung und Visualisierung verwendet werden, können in der Bilddatenbank 150 abgespeichert werden. Die Bilddaten können archiviert 167, auf einen Film 168 gegeben und/oder über ein Netzwerk 169 zu dem Verarbeitungssystem 180 zur Analyse und Überprüfung, einschließlich einer 3D-Nachverarbeitung, gesandt werden. Das 3D-Modellbild 184 und das Durchleuchtungsbild 182 können einzeln oder in Kombination miteinander auf einer Anzeige 186 betrachtet werden. Im Falle einer Vorhofflimmer-Planung ermöglicht eine Nachverarbeitungssoftware in dem Verarbeitungssystem 180 detaillierte 3D- und endokardiale Ansichten des linken Herzvorhofs und der Pulmonalvenen. Diese und andere Bilder können abgespeichert und zu der Zeit der Eingriffsoperation betrachtet werden.
Die Bildgebungsvorrichtung 110 enthält ferner eine Schaltung zur Akquisition von Bilddaten und zur Transformation der Daten in eine verwendbare Form, die dann verarbeitet werden, um ein rekonstruiertes Bild von interessierenden Merkmalen innerhalb des Patienten zu erzeugen. Die Bilddatenakquisitions- und Verarbeitungsschaltung wird häufig, unabhängig von der Art des Bildgebungssystems, als „Scanner" bezeichnet, weil in dem Bildgebungsprozess oft eine Art eines physikalischen oder elektronischen Scannens stattfindet. Die speziellen Komponenten des Systems und damit verbundene Schaltungen differieren stark zwischen den Bildgebungssystemen aufgrund der unterschiedlichen Physik und der Datenverarbeitungsanforderungen der unterschiedlichen Systeme. Es ist jedoch ohne weiteres zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung unabhängig von der Auswahl eines bestimmten Bildgebungssystems angewandt werden kann.
Die Daten werden von der Bildgebungsvorrichtung 110 zu einem Untersystem 230 ausgegeben, das eine Software enthält, um eine Datenakquisition in dem Datenakquisitionssystem 120 und eine Bilderzeugung in dem Bilderzeugungssystem 140 zu bewerkstelligen. Eine Datensteuerung wird entweder durch das Bedienerschnittstellensystem 160 oder in dem Untersystem 230 über die Kommunikationsverbindung 212 zur Verfügung gestellt. Daten, die von der Bildgebungsvorrichtung 110 ausgegeben werden, einschließlich der R-Spitzen-Ereignisse 114, werden in der Akquisitionsdatenbank 130 abgespeichert. Die Datenakquisition in dem System 120 wird entsprechend einem oder mehreren Akquisitionsprotokollen durchgeführt, die zur Abbildung des Herzens und insbesondere zur Abbildung des rechten Herzvorhofs und/oder des Koronarsinus optimiert sind.
In einer beispielhaften Ausführungsform werden die 3D-Bilddaten des Herzvorhofs unter Verwendung eines Protokolls, das für den linken Herzvorhof optimiert ist, wie beispielsweise eines Koronararterien-Abbildungsprotokolls oder CardEP-Protokolls, erzeugt. Zu beispielhaften Parametern, die in diesen Protokollen eingesetzt werden, gehören Gantry-Perioden von 0,5 Sekunden mit Vorschubfaktoren pro Umlauf (Helical-Pitch-Faktoren) von 0,375, 120 Kilovolt, 250 Milliampere und eine Schichtdicke von 0,625 oder 1,25 mm (Millimeter). Diese Funktionen können mit kommerziell erhältlichen, serienmäßig produzierten Softwaretools, wie beispielsweise Advanced Vessel Analysis (AVP) oder CardEP, ausgeführt werden. Nachdem die vorstehend erwähnten Werkzeuge auf die Bilddaten angewandt werden, kann eine weitere Verarbeitung, wie beispielsweise Schwellenwertfilterung, eine Floater-Filterung und ein Vorsieben (Scalping), angewandt werden. Diese Prozesse werden verwendet, um die Bilder zu säubern, und können automatisiert sein. Automatisierte Prozesse können Warteschlagen von dem Bediener benötigen, wenn der Bediener durch die Arbeitssoftware schrittweise durch den Prozess geführt wird. Nach dem Bildsäuberungsprozess werden die verbleibenden Herzkammern beseitigt, so dass lediglich der linke Herzvorhof visualisiert wird. Anschließend kann ein detailliertes 3D-Bild des linken Herzvorhofs und der Pulmonalvenen erzeugt werden. Das 3D-Bild und endokardiale Bild (Ansicht von der Innenseite) werden mit Hilfe von Volumenrenderingtechniken unter Verwendung unterschiedlicher kommerziell erhältlicher Softwarepakete zum Volumenrendering, wie beispielsweise das VR und Cardiac Image Quality (CARDIQ), visualisiert. Wenn die 3D-Bilder erzeugt sind, muss anschließend die 3D-Modellgeometrie mit derjenigen des Fluoroskopiesystems registriert werden.
Eine Registrierung ist der Prozess der Ausrichtung von Bildern in Bezug aufeinander. Eine Intraobjekt-Mehrmodalitäts-Registrierung ist eine Registrierung von zwei unterschiedlichen Modalitäten in demselben Patienten. Die Anzahl von Parametern, die erforderlich sind, um eine Transformation (Registrierung) zu beschreiben, wird hier als die Zahl des „Freiheitsgrades" bezeichnet. Es wird eine Annahme getroffen, dass das 3D-Modell sich wie ein starrer Körper verhält, wenn sich die Anatomie der gerade registrierten anatomischen Struktur nicht wesentlich verändert hat. In diesem Fall führen drei Translationen und drei Drehungen, die sechs Freiheitsgrade ergeben, zu einer erfolgreichen Registrierung. Jede Vorrichtung, die zur Registrierung verwendet wird, muss kalibriert werden, um an die Größe des anatomischen 3D-Models angenähert zu werden. Dies erfordert drei zusätzliche Freiheitsgrade, die mit einer „Skalierung" in jeder Richtung gleich gesetzt werden. Falls ein Satz einander entsprechender anatomischer Kennzeichen (Bezugspunkte) x und y identifiziert werden kann, kann anschließend die Registrierung durch eine Auswahl einer Transformation bewerkstelligt werden, die diese Bereiche zueinander ausrichtet. Jede Ansicht in der Vorrichtung, die verwendet wird, wird als das Koordinatensystem bezeichnet, das einen Raum in dieser Ansicht definiert. Eine erfolgreiche Registrierung umfasst die Bestimmung einer Transformation zwischen den Bezugspunkten beispielsweise in einem Raum (X) einer Ansicht mit beispielsweise denjenigen eines anderen Raums (Y). Eine erfolgreiche Registrierung umfasst eine Bestimmung einer Transformation T zwischen Bezugskoordinaten in dem „X"-Raum und denjenigen in dem „Y"-Raum, die den Fehler T(x) – y auf ein Minimum reduziert, wobei T(x) = Ry + t, R die Rotation darstellt und t die Translation darstellt.
Eine Transformationsmatrix definiert, wie Punkte von einem Koordinatenraum in einen anderen Koordinatenraum abzubilden sind. Durch Identifizierung der Inhalte der Transformationsmatrix können unterschiedliche Standardoperationen, einschließlich einer Rotation, Translation und Skalierung, durchgeführt werden.
Es kann beträchtliche Schwierigkeiten bereiten, anatomische Kennzeichen in zwei Koordinatenräumen für eine erfolgreiche Registrierung zu identifizieren und zueinander auszurichten. Anstatt anatomische Strukturen zueinander auszurichten, umfasst ein einzigartiges Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Registrierung, die durchgeführt wird, indem die anatomischen Strukturen mit einem Werkzeug ausgerichtet werden, das durch den Arzt in der anatomischen Struktur platziert wird. Obwohl andere Werkzeuge, wie eine Elektrode oder Leitung in einer anatomischen Struktur, wie beispielsweise dem rechten Ventrikel in dem Fall eines biventrikulären Pacing, platziert werden können, verwendet die hier beschriebene Ausführungsform einen Katheter, der in dem Koronarsinus platziert wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Registrierung des Fluoroskopiebildes mit dem 3D-Modell der anatomischen Struktur. Wie in den 4A, 4B und 4C veranschaulicht, die in größerer Einzelheit nachstehend beschrieben sind, kann der in dem Koronarsinus positionierte Koronarsinuskatheter auf dem Fluoroskopieprojektionsbild deutlich gesehen werden. Das Fluoroskopiebild kann ferner als ein Eingriffssystem verwendet werden, um den Mapping- und Ablationskatheter und/oder die Pacingelektrode an einen bestimmten Ort zu verlegen, wenn er bzw. sie zu dem geeigneten Ort geführt wird. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst die Verwendung der Bewegung des Koronarsinuskatheters zur Bestimmung der Phase der Herzbewegung. Abgesehen von einer Schätzung der kontinuierlichen Bewegung der Herzkammer, beispielsweise des linken Herzvorhofs, kann die Bewegung des Katheters ferner verwendet werden, um eine Registrierung derselben Phase der Diastole (zum Beispiel 75% des Herzzyklus) durchzuführen, wenn das CT-Bild rekonstruiert wird.
5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F sind zur Validierung des Registrierungsprozesses, der entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt worden ist, durch die Injektion eines Kontrastmittels in eine der Pulmonalvenen verwendet worden. Wie veranschaulicht, verdeutlichen die 5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F eine Injektion eines Kontrastmittels in die Vena pulmonalis dextra superior (RSPV, Right Superior Pulmonary Vein) durch eine in der RSPV platzierte Hülle (engl. sheath). Das Kontrastmittel wird injiziert, nachdem die Registrierung vollendet ist, um die Genauigkeit der Registrierung zu bewerten. In 5A ist kein Kontrastmittel vorhanden, während 5B eine Injektion des Kontrastmittels mit einer nachfolgenden allmählich fortschreitenden Auswaschung veranschaulicht, wie sie in den nachfolgenden 5C, 5D und 5E veranschaulicht ist. In 5F ist kein Kontrastmittel mehr ersichtlich, was darauf hinweist, dass es vollständig ausgewaschen worden ist. Während dies nicht speziell dargestellt ist, ist gezeigt worden, dass sich die mit einem Kontrastmittel gefüllte RSPV schön über der RSPV überlagert, die auf dem registrierten CT-Bild veranschaulicht ist, wodurch eine korrekte Registrierung angezeigt wird.
Das Bilderzeugungsmodell des Fluoroskopiesystems ist durch eine kubische Projektion gebildet. Die Lage des Mittelpunkts der Projektion und die Position der Bildgebungsebene sind im Prinzip in Bezug auf ein anatomisches Referenzsystem, wie beispielsweise den Patiententisch 117, gut dargestellt. Dieses anatomische Referenzsystem 117 ist mit demjenigen kohärent, das verwendet wird, um das von dem CT-System 118 erhaltene 3D-Modell zu positionieren.
Unter der Annahme, dass durch einen bedienenden Techniker während der Positionierung des Patienten in den beiden Akquisitionssystemen, d. h. dem Fluoroskopiesystem 115 und dem CT-System 118, ein festgelegtes Protokoll befolgt wird, kann das anatomische Referenzsystem 117 folglich als für beide Akquisitionssysteme gemeinsam betrachtet werden, insbesondere im Hinblick auf die Orientierung, was bedeutet, dass eine Drehung zwischen den beiden Referenzsystemen als vernachlässigbar angesehen werden kann.
Wie vorstehend erwähnt und um die Registrierung des 3D-Modellbildes 184 mit dem Fluoroskopiebild 182 zu erreichen, wird ein Katheter 260 (der im Einsatz in der 4 veranschaulicht ist) während des Betriebs des Fluoroskopiesystems 115 verwendet, das nun mit Bezug auf 3 in Verbindung mit den 1 und 2 beschrieben wird. Als eine bedeutende Nebenbemerkung sollte jedoch beachtet werden, dass die geometrische Struktur des Katheters 260 nicht derart ausreichend ergiebig sein sollte, um eine vollständige Registrierung der zwei Modalitäten ohne Anwendung von Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung zu ermöglichen. Beispielsweise kann im Falle einer Herzabbildung ein Skalierungsfaktor, der lediglich ausgehend von der hergestellten Beziehung zwischen der Vena cava superior oder inferior (SVC, Superior Vena Cava; IVC, Inferior Vena Cava) und dem Koronarsinus (CS, Coronary Sinus) in Verbindung mit dem Katheter 260 innerhalb des CS berechnet wird, für eine genaue Registrierung nicht ausreichend präzise sein.
In 4A ist das 3D-Modell des linken Herzvorhofs, das unter Verwendung einer CT-Bildgebung und Segmentierung erhalten wurde, in einer Anteroposterioren (AP) Ansicht (von vorne nach hinten) dargestellt. In 4B ist ein Projektionsbild des Herzens, das unter Verwendung eines Fluoroskopiesystems erhalten wurde, dargestellt, wobei mehrere Katheter, einschließlich des Koronarsinuskatheters, an unterschiedlichen Stellen durch den Arzt positioniert worden sind. Wie ohne weiteres ersichtlich, gibt es nur wenig oder keinen Kontrastunterschied zwischen den unterschiedlichen Strukturen in dem Fluoroskopiebild. In 4C ist ein registriertes Bild unter Verwendung des 3D-Modells des lin ken Herzvorhofs und des unter Verwendung der Fluoroskopie erzeugten Projektionsbildes dargestellt. Bezugnehmend auf 4A, 4B und 4C gemeinsam, die alle in einer anteroposterioren Ansicht dargestellt sind, ist ersichtlich, dass der Katheter 260 in dem Koronarsinus angeordnet ist (CS-Katheter), wobei das linke Herzrohr mit LRA (Left Atrial Appendage) bezeichnet wird, die Vena pulmonalis dextra superior mit RSPV bezeichnet ist, die Vena pulmonalis sinistra superior mit LSPV (Left Superior Pulmonary Vein) bezeichnet ist und der Mitralklappenring mit MV (Mitral Valve Annulus) bezeichnet ist.
3 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Registrierung eines 3D-Modellbildes 184 mit einem Fluoroskopiebild 182, wobei das Fluoroskopiesystem 115 verwendet wird, um 2D-Fluoroskopiebilder (beispielsweise Röntgenprojektionsbilder) 182 zu erzeugen, während das CT-System 118 verwendet wird, um 3D-Modellbilder 184 zu erzeugen. Vor der Bilddatenakquisition wird der Katheter 260 an einer anatomischen Struktur (beispielsweise dem Koronarsinus) einer anatomischen Region (beispielsweise dem Herzen) 255 des Patienten 250 unter Verwendung bekannter Verfahren platziert. Während der Akquisition von Bildern 182, 184 wird ein gemeinsames anatomisches Referenzsystem (beispielsweise der Patiententisch) 117 verwendet, wodurch eine Referenzverbindung zwischen den beiden Bildgebungssystemen 115, 118 hergestellt wird. Nach der Bildakquisition verarbeitet 305 die Verarbeitungsschaltung 170 die Bilddaten 182, 184 in einer derartigen Weise, wie sie in größerer Einzelheit nachstehend beschrieben ist, um ein 3D-Modell 184 zu ergeben, das mit dem Fluoroskopiebild 182 registriert ist 310. Im Allgemeinen verwendet die Verarbeitungsschaltung 170 das gemeinsame Referenzsystem 117, um eine bekannte geometrische Information zwischen jedem Bildakquisitionssystem 115, 118 und jedes Bildakquisitionssystem betreffend zu verknüpfen, und verwendet dem Katheter 260 zugeordnete wahrnehmbare Parameter, die sowohl von dem ersten als auch dem zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 verfügbar sind, um die beiden Bilder 182, 184 zu registrieren.
Während der Verarbeitungsphase 305 findet eine Vorverarbeitung 315 bzw. 320 an den Bildern 182 bzw. 184 vor dem tatsächlichen Registrierungsprozess 310 statt. Während der Vorverarbeitung 315 werden die Röntgenprojektionsbilder 182 analysiert 325, 330, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass das sichtbare Katheterabbild tatsächlich der Katheter 260 ist, und um einen Vergrößerungsfaktor λ für das Röntgenbild 182 basierend auf der bekannten tatsächlichen Kathetergröße, gemessen vor der Einführung in den Patienten 250, und der erscheinenden Kathetergröße, gemessen von dem Röntgenbild 182, zu bestimmen.
Die Vorverarbeitung 320 folgt beiden Pfaden 335, 340 nach, wobei der Pfad 335 die Verarbeitung der anatomischen Strukturen in dem CT-Modell, das zur Registrierung verwendet wird, betrifft, während der Pfad 340 die Verarbeitung der klinischen Struktur betrifft, die nach der Registrierung wunschgemäß anzuzeigen ist. Entsprechend Ausführungsformen der Erfindung wird wenigstens ein Katheter in der oberen Hohlvene oder Vena cava superior SCV (Superior Vena Cava) und/oder dem Coronarsinus CS angeordnet. In jedem Pfad 335, 340 führt die Vorverarbeitung 320 eine Parallelprojektionsoperation 355 an dem 3D-Modell 184 in Bezug auf die Geometrie durch, die in dem Fluoroskopiebild 182 wahrnehmbar ist, wodurch das 3D-Modell 184 ordnungsgemäß in Bezug auf das Fluoroskopiebild 182 ausgerichtet wird. Im Block 360 wird das Bild 184 verarbeitet, um den Weg oder die Bahn des Katheters 260 in dem interessierenden Gefäß oder den interessierenden Gefäßen, beispielsweise der SVC oder dem Koronarsinus festzusetzen. Im Block 365 wird das Ergebnis der bei 325 und 330 vorgenommenen Verarbeitung verwendet, um die Bilder 182 mit der Bahn 360 zu registrieren. In Folge dieser Registrierung wird eine Transformation identifiziert, die die Bilder 184 und die Bilder 182 miteinander verknüpft.
Im Block 310 umfasst der Registrierungsprozess eine Erzeugung sowohl eines Translationsfaktors (x, y) zur Translation des 3D-Modells 184 in Bezug auf das Fluoroskopiebild 182 als auch eines Skalierungsfaktors λ zur Einstellung der Skalierung des 3D-Modells 184 in Bezug auf das Fluoroskopiebild 182. Die Translationsfaktorbestimmung gestaltet sich einfach und verwendet bekannte Techniken und Prozesse, wie beispielsweise die Ausrichtung der Mittelpunkte gemeinsamer anatomischer Strukturen zueinander. Im Prinzip kann das Ausrichtungsverfahren auch eine Rotation um eine zu der Projektionsebene senkrechten Achse ausgleichen. Jedoch ist der Skalierungsfaktor nicht so einfach zu bestimmen, und dies ist nun anhand alternativer Beispiele beschrieben. Im Allgemeinen ist jedoch der Skalierungsfaktor von einer bekannten Information von dem gemeinsamen anantomischen Referenzsystem 117 und wahrnehmbaren Merkmalen des Katheters 260 abhängig.
In einer ersten Ausführungsform wird der in dem Fluoroskopiebild 182 sichtbare Durchmesser des Katheters 260 bestimmt und anschließend mit dem bekannten tatsächlichen Durchmesser des Katheters 260 verglichen. Aus dieser Infor mation kann die tatsächliche Dimension einer anatomischen Struktur in der anatomischen Region 255 in dem Fluoroskopiebild 182 bestimmt werden. Die anatomische Struktur in dem Fluoroskopiebild 182 wird anschließend an die gleiche anatomische Struktur in dem 3D-Modell 184 angeglichen, wobei nun die tatsächliche und die sichtbare Größe der gleichen anatomischen Struktur in dem 3D-Modell 184 miteinander verglichen werden können. Aus diesem Vergleich heraus kann ein Skalierungsfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 festgelegt werden.
In einer zweiten Ausführungsform wird der Katheter 260 an einer bekannten anatomischen Struktur in der anatomischen Region 255 an einer Stelle angeordnet, die durch den Schnittpunkt einer horizontalen Ebene 265 mit der Linie 270 definiert ist, die den Fokuspunkt 275 des Fluoroskopiesystems 115 mit der Projektion des Katheters 260 in dem Fluoroskopiebild 182 verbindet. Hier ist die horizontale Ebene 265 durch eine Höhe h definiert, die von (über) dem anatomischen Referenzsystem 117 zu der bekannten anatomischen Struktur in dem Fluoroskopiesystem 115 reicht, wodurch eine bekannte Lage des Katheters 260 in dem Fluoroskopiesystem 115 und dem CT-System 118 in Bezug auf das anatomische Referenzsystem 117 festgesetzt wird. Bei Kenntnis der Lage des Katheters 260 in dem 3D-Modell 184 und der tatsächlichen und sichtbaren Dimensionen für die Höhe h in dem 3D-Modell 184 kann die tatsächliche Größe der gleichen anatomischen Struktur in dem 3D-Modell 184 wie derjenigen in dem Fluoroskopiebild 182 bestimmt werden. Durch Vergleich der tatsächlichen mit der sichtbaren Größe der anatomischen Struktur in dem 3D-Modell 184 kann ein Skalierungsfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 festgelegt werden.
In einer dritten Ausführungsform wird das Fluoroskopiesystem 115 dazu verwendet, einen ersten und einen zweiten Satz Fluoroskopieprojektionsbilder zu erzeugen, die unter Verwendung wenigstens zwei unterschiedlicher Röntgenprojektionen erzeugt werden, die sich durch einen Winkel voneinander unterscheiden, der ausreichend ist, um wahrnehmbar unterschiedliche Projektionsbilder der anatomischen Region 255 zu erzeugen. Hier wird, wie in den anderen Ausführungsformen, der Katheter 260 an einer bekannten anatomischen Struktur in der anatomischen Region 255 angeordnet. Durch die Analyse der beiden Sätze Projektionsbilder unter Verwendung eines bekannten Triangulationsansatzes kann die Lage des Katheters 260 in dem 3D-Modell 184 in Bezug auf den Fokuspunkt 275 der Röntgenquelle 280 des Fluoroskopiesystems 115 bestimmt werden, wodurch eine Dimension b definiert wird, die eine bekannte Lage oder Stelle des Katheters 260 in dem Fluoroskopiesystem 115 und dem CT-System 118 in Bezug auf den Fokuspunkt 275 festlegt. Bei Kenntnis der Lage des Katheters 260 in dem 3D-Modell 184 und der tatsächlichen und sichtbaren Dimensionen für die Dimension b in dem 3D-Modell 184 kann die tatsächliche Größe der selben anatomischen Struktur in dem 3D-Modell 184 wie derjenigen in dem Fluoroskopiebild 182 bestimmt werden. Durch Vergleich der tatsächlichen mit der sichtbaren Größe der anatomischen Struktur in dem 3D-Modell 184 kann ein Skalierungsfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 festgelegt werden.
Während die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu Skalierungszwecken als Referenz die Größe des Katheters 260 verwenden, versteht es sich, dass andere messbare Merkmale ebenfalls zur Skalierung verwendet werden können, wie beispielsweise der Abstand zwischen Elektroden an dem Katheter 62. Dementsprechend sollen Ausführungsformen der Erfindung nicht nur auf eine Referenz auf die Größe des Katheters 260 zu Skalierungszwecken beschränkt sein.
Um einen Jitter des registrierten Bildes des 3D-Modells 184 aufgrund einer zyklischen Bewegung des Herzens oder einer anderen anatomischen Region 255 von Interesse zu vermeiden, kann die Verarbeitungsschaltung 170 auf weitere ausführbare Instruktionen zur Registrierung des 3D-Modells 184 mit dem Fluoroskopiebild 182 in Synchronisation mit der zyklischen Bewegung der anatomischen Region 255, d. h. in Synchronisation mit der zyklischen Bewegung eines Herzschlags, ansprechen.
Während in den Ausführungsformen der Erfindung ein Herz als eine beispielhafte anatomische Region beschrieben ist, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und dass der Rahmen der Erfindung andere interessierende anatomische Regionen in dem Patienten mit umfasst. Während in den Ausführungsformen der Erfindung ein Koronarsinus als eine beispielhafte anatomische Struktur innerhalb einer anatomischen Region beschrieben ist, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und dass der Rahmen der Erfindung andere anatomische Strukturen innerhalb einer anatomischen Region mit umfasst. Während gemäß den Ausführungsformen der Erfindung ein Katheter in dem Patienten angeordnet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und dass der Rahmen der Erfindung andere über Röntgen und CT wahrnehmbare Vorrichtungen, wie beispielsweise eine Pacing-Elektrode, mit umfasst.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann in der Form eines Computer implementierten Prozesses und von Vorrichtungen zur Ausführung dieser Prozesse realisiert sein. Die vorliegende Erfindung kann auch in der Form eines Computerprogrammprodukts mit einem Computerprogrammcode realisiert sein, der Instruktionen enthält, die in einem greifbaren Medium, wie beispielsweise Floppy-Disketten, CD-ROMs, Festplatten, USB (Universal Serial Bus)-Laufwerken oder einem beliebigen sonstigen computerlesbaren Speichermedium, enthalten sind, wobei, wenn der Computerprogrammcode in einen Computer geladen und durch diesen ausgeführt wird, wobei der Computer dann zu einer Vorrichtung zur Ausführung der Erfindung wird. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise auch in der Form eines Computerprogrammcodes realisiert sein, unabhängig davon, ob dieser in einem Speichermedium abgespeichert, in einen Computer geladen und/oder durch einen Computer ausgeführt wird oder ob dieser über ein Übertragungsmedium, wie beispielsweise über elektrische Leitungen oder Kabel, über eine Faseroptik oder über eine elektromagnetische Strahlung übertragen wird, wobei, wenn der Computerprogrammcode in einen Computer geladen und durch diesen ausgeführt wird, der Computer zu einer Vorrichtung zur Ausführung. der Erfindung wird. Bei einer Implementierung auf einem Allzweck-Mikroprozessor konfigurieren Segmente des Computerprogrammcodes den Mikroprozessor, um spezielle Logikschaltungen zu erzeugen. Der technische Effekt der ausführbaren Instruktionen besteht darin, ein 3D-Modell mit einem Fluoroskopiebild zu wenigstens dem Zwecke der Unterstützung bei einer medizinischen Eingriffsprozedur zu registrieren.
Wie beschrieben, können einige Ausführungsformen der Erfindung einige der folgenden Vorteile umfassen: die Verfügbarkeit einer CT-Fluoroskopie-Registrierungstechnik, die es ermöglicht, Pacing-Elektroden zu lenken und an dem geeignetsten Ort zu platzieren, wodurch die Effektivität eines biventrikulären Pacings oder eines Pacing des linken Ventrikels verbessert wird; die Verfügbarkeit einer CT-Fluoroskopie-Registrierungstechnik, die die Lage des Koronarsinus auf dem 3D-Modell zeigt, wodurch die Notwendigkeit, bei einem biventrikulären Pacing vor der Implantierung der Koronarsinuselektroden eine Koronarsinusangiographie durchzuführen, beseitigt wird; die Fähigkeit, die Elektrode des rechten Ventrikels bei der Vorhofflimmer-Ablation zur kontinuierlichen Registrierung zu verwenden; die Fähigkeit, für eine gegebene Orientierung des Eingriffssystems, automatisch eine Projektion des 3D-Modells zu erzeugen, die dem durch das Eingriffssystem bereitgestellten Bild geometrisch am nächsten kommt; die Fähigkeit, die von einem 3D-Modell, das unter Verwendung eines Scanners erzeugt wird, erhaltene Information mit der Echtzeit-Live-Information zu verschmelzen, die durch eine Fluoroskopiebildgebung bereitgestellt wird; und die Verfügbarkeit einer Technik, die eine Visualisierung der wahren 3D-Geometrie der unterschiedlichen Verbindung zwischen der Pulmonalvene und dem linken Herzvorhof und anderer strategischer Bereiche in dem Herzvorhof unter Verwendung von Bildgebungsmöglichkeiten der CT und, was wichtiger ist, eine Registrierung dieser Bilder mit der Röntgenfluoroskopie ermöglicht, um zu helfen, die Pulmonalvenen und diese Bereiche, die ein Vorhofflimmern auslösen und unterstützen, genauer und leichter zu isolieren.
Während die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann verständlich, dass zahlreiche unterschiedliche Veränderungen vorgenommen und Elemente der Erfindung durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von dem Kernrahmen der Erfindung abzuweichen. Deshalb besteht die Absicht, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt sein soll, die als die beste oder einzige Form zur Ausführung dieser Erfindung beschrieben ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen mit umfasst, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen. Ferner bezeichnet die Verwendung der Ausdrücke erste(r, s), zweite(r, s) etc. keine wichtige Reihenfolge; vielmehr werden die Ausdrücke erste(r, s), zweite(r, s) etc. verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Außerdem bedeutet die Verwendung der Ausdrücke ein, eine, einer etc. keine Begrenzung der Menge, sondern bezeichnen eher die Gegenwart wenigstens eines der in Bezug genommenen Gegenstände.
Es ist ein Bildgebungssystem 100 zur Verwendung in einer medizinischen Eingriffsoperation beschrieben. Ein erstes Bildakquisitionssystem 115 einer ersten Modalität, die einen Katheter 260 in einer anatomischen Region 255 eines Patienten 250 verwendet, ist konfiguriert, um ein erstes Bild der anatomischen Region 255 unter Verwendung der Fluoroskopie zu erzeugen, wobei das erste Bild einen Satz Fluoroskopieprojektionsbilder 182 aufweist. Ein zweites Bildakquisitionssystem 118 einer zweiten, unterschiedlichen Modalität ist dazu konfiguriert, ein 3D-Modell 184 der anatomischen Region 255 zu erzeugen. Ein anatomisches Referenzsystem 117 steht sowohl für das erste als auch das zweite Bildakquisitionssystem 115, 118 gemeinsam zur Verfügung. Eine Verarbeitungsschaltung 170 ist dazu konfigu riert, ausführbare Instruktionen zur Registrierung des 3D-Modells 184 mit dem Fluoroskopiebild 182 in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Referenzsystem 117 sowie dem Katheter 260 zugeordneten wahrnehmbaren Parametern sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Bildakquisitionssystem 115, 118 zu verarbeiten.

100: Bildgebungssystem
110: Bildgebungsvorrichtung (CT-System)
110': Bildgebungsvorrichtung (Fluoroskopiesystem)
112: EKG
114: R-Spitzen-Ereignis
115: Fluoroskopiesystem (Bildakquisitionssystem)
116: Schnittstellenplatine (Patientenschnittstelleneinheit)
117: Tisch (anatomisches Referenzsystem)
118: Scanner, CT-System (Bildakquisitionssystem)
120: Datenakquisitionssystem
130: Akquisitionsdatenbank
135: EKG-getriggerte Rekonstruktion
140: Bilderzeugungssystem
150: Bilddatenbank
160: Bedienerschnittstellensystem
162: Tastatur
164: Anzeige
166: Anzeige
167: Archiv
168: Film
169: Netzwerk
170: Prozessor
180: Nachverarbeitungssystem
182: Fluoroskopiebild
184: 3D-Modell-Bild
186: Anzeige
200: Speicher
205: Datenport
210: Systemkommunikationsverbindung
212: Systemkommunikationsverbindung
216: Systemkommunikationsverbindung
218: Systemkommunikationsverbindung
220: Datenbankkommunikationsverbindung
222: Datenbankkommunikationsverbindung
230: Subsystem, Untersystem
240: Koronarsinus
250: Patient
255: Anatomische Region
260: Katheter
265: Ebene
270: Linie
275: Fokuspunkt
280: Röntgenquelle
300: Verfahren 3
305: Prozess
310: Registrierung
315: Vorverarbeitung
320: Vorverarbeitung
325: Analyse
330: Analyse
335: Pfad
340: Pfad
345: SVC + CS Modell
350: LA-Modell
355: Parallelprojektion
360: Verarbeitungsblock
365: Verarbeitungsblock

Claims

Bildgebungssystem (100) zur Verwendung in einer medizinischen Eingriffsprozedur, das aufweist: ein erstes Bildakquisitionssystem (115) einer erstem Modalität, das einen Katheter (260) in einer anatomischen Region (255) eines Patienten (250) verwendet und konfiguriert ist, um ein erstes Bild der anatomischen Region (255) unter Verwendung der Fluoroskopie zu erzeugen, wobei das erste Bild einen Satz Fluoroskopieprojektionsbilder (182) aufweist; ein zweites Bildakquisitionssystem (118) einer zweiten, unterschiedlichen Modalität, das konfiguriert ist, um ein 3D-Modell (184) der anatomischen Region zu erzeugen; ein anatomisches Referenzsystem (117), das für sowohl das erste als auch das zweite Bildakquisitionssystem (115, 118) gemeinsam bereitsteht; und eine Verarbeitungsschaltung (117), die dazu konfiguriert ist, ausführbare Instruktionen zur Registrierung des 3D-Modells (184) mit dem Fluoroskopiebild (182) in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Referenzsystem (117) und wahrnehmbaren Parametern, die dem Katheter (260) zugeordnet sind, in sowohl dem ersten als auch dem zweiten Bildakquisitionssystem (115, 118) zu verarbeiten.
Bildgebungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungsschaltung (170) ferner konfiguriert ist, um ausführbare Instruktionen zu verarbeiten, die dazu dienen: einen Translationsfaktor zur Translation des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182) zu erzeugen; optional das 3D-Modell (184) über einer zu der Projektionsebene des Fluoroskopieprojektionsbildes (182) senkrechten Achse zu drehen und einen Skalierungsfaktor zur Einstellung der Skalierung des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182) zu erzeugen, wobei der Skalierungsfaktor von einem wahrnehmbaren Merkmal des Katheters (260) abhängig ist; wobei der Katheter einen bekannten tatsächlichen Durchmesser aufweist und wobei die Verarbeitungsschaltung ferner dazu konfiguriert ist, ausführbare Instruktionen zu verarbeiten, die dazu dienen: den sichtbaren Durchmesser des Katheters (260) in dem Fluoroskopiebild (182) zu bestimmen, den sichtbaren Durchmesser des Katheters (260) mit dem bekannten tatsächlichen Durchmesser des Katheters (260) zu vergleichen, in Abhängigkeit hiervon eine tatsächliche Dimension einer anatomischen Struktur in der anatomischen Region (255) in dem Fluoroskopiebild (182) zu bestimmen, die anatomische Struktur in dem Fluoroskopiebild (182) an die gleiche anatomische Struktur in dem 3D-Modell (184) anzupassen, die tatsächliche und die sichtbare Größe der gleichen anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) miteinander zu vergleichen und hieraus einen Skalierungsfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem (115, 118) zu erzeugen.
Bildgebungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei der Katheter (260) an einer bekannten anatomischen Struktur in der anatomischen Region an einer Stelle angeordnet ist, die durch den Schnittpunkt einer horizontalen Ebene (365) mit der Linie definiert ist, die den Fokuspunkt (275) des Fluoroskopiesystems (115) mit der Projektion des Katheters (260) verbindet, wobei die Horizontalebene (265) durch eine Höhe h über dem anatomischen Referenzsystem (117) zu der bekannten anatomischen Struktur in dem Fluoroskopiesystem (115) definiert ist, wodurch eine bekannte Stelle des Katheters (260) in dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem (115, 118) festgesetzt wird; und wobei die Verarbeitungsschaltung ferner konfiguriert ist, um ausführbare Instruktionen zu verarbeiten, um: einen Translationsfaktor zur Translation des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182) zu erzeugen; optional das 3D-Modell (184) über einer Achse zu drehen, die senkrecht zu der Projektionsebene des Fluoroskopieprojektionsbildes (182) ausgerichtet ist; einen Skalierungsfaktor zur Einstellung der Skalierung des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182) zu erzeugen, wobei der Skalierungsfaktor von einem wahrnehmbaren Merkmal des Katheters (260) abhängig ist; und die tatsächliche Größe der gleichen anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) in Abhängigkeit von der bekannten Stelle des Katheters (260) in dem 3D-Modell (184) und der Höhe h zu bestimmen, die tatsächliche und die sichtbare Größe der anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) miteinander zu vergleichen und ausgehend hiervon einen Skalierungsfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem (115, 118) zu erzeugen.
Bildgebungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei das erste Bildakquisitionssystem (115) ferner konfiguriert ist, um einen zweiten Satz Fluoroskopieprojektionsbilder (182) zu erzeugen, wobei der erste und der zweite Satz Projektionsbilder durch wenigstens zwei unterschiedliche Röntgenprojektionen erzeugt werden, die sich durch einen ausreichenden Winkel voneinander unterscheiden, um wahrnehmbar unterschiedliche Projektionsbilder der anatomischen Region zu erzeugen, wobei der Katheter (260) an einer bekannten anatomischen Struktur in der anatomischen Region (255) angeordnet ist; und wobei die Verarbeitungsschaltung (170) ferner konfiguriert ist, um ausführbare Instruktionen zu verarbeiten, die dazu dienen: einen Translationsfaktor zur Translation des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182) zu erzeugen; optional das 3D-Modell (184) um eine zu der Projektionsebene des Fluoroskopieprojektionsbildes (182) senkrechte Achse zu drehen; einen Skalierungsfaktor zur Einstellung der Skalierung des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182) zu erzeugen, wobei der Skalierungsfaktor von einem wahrnehmbaren Merkmal des Katheters (260) abhängig ist; und die Lage des Katheters (260) in dem 3D-Modell (184) in Bezug auf den Fokuspunkt des Fluoroskopiesystems (115) zu bestimmen, um eine Dimension b durch Analyse der beiden Sätze Projektionsbilder unter Verwendung eines Triangulationsansatzes zu definieren; und die tatsächliche Größe der gleichen anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) in Abhängigkeit von der bekannten Lage des Katheters (260) in dem 3D-Modell (184) und der Dimension b zu bestimmen, die tatsächliche und die sichtbare Größe der anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) miteinander zu vergleichen und ausgehend hiervon einen Skalierungsfaktor zwischen dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem (115, 118) zu erzeugen.
Bildgebungssystem (100) nach Anspruch 1, das ferner aufweist: ein Elektrokardiogramm (EKG) (112), das mit dem Herzen des Patienten (250) in Signalverbindung steht; und eine Patientenschnittstelleneinheit (116), die konfiguriert ist, um eine Bewegung des Katheters (260), der an einem Koronarsinus angeordnet ist, mit dem EKG (112) zu synchronisieren, um die Herzzyklusphase jedes Frames von dem zweiten Bildakquisitionssystem (118) zu bestimmen; wobei die Bewegung des Koronarsinuskatheters (260) verwendet wird, um eine Registrierung des 3D-Modells (184) in der gleichen Phase wie eine Rekonstruktion der anatomischen Struktur von dem zweiten Bildakquisitionssystem (118) zu ermöglichen.
Verfahren zur Registrierung eines 3D-Modells (184) einer anatomischen Region (255) eines Patienten (250) mit von einem Eingriffsfluoroskopiesystem (115) herrührenden Projektionsbildern derselben, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, dass: ein Fluoroskopiebild (182) der anatomischen Region (255) von dem Fluoroskopiesystem (115) erzeugt wird, wobei die anatomische Region (255) einen Katheter (260) enthält; ein 3D-Modell (184) der anatomischen Region (255) von einem zweiten Bildakquisitionssystem (118) einer unterschiedlichen Modalität erzeugt wird; das Fluoroskopiebild (182) und das 3D-Modell (184) in Bezug auf ein gemeinsames anatomisches Referenzsystem (117) analysiert werden und das 3D-Modell (184) mit dem Fluoroskopiebild (182) in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Referenzsystem (117) sowie wahrnehmbaren Parametern, die dem Katheter (260) zugeordnet sind, sowohl in dem Fluoroskopiesystem (115) als auch dem zweiten Bildakquisitionssystem (118) registriert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner aufweist: Erzeugung eines Translationsfaktors zur Translation des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182); optional eine Drehung des 3D-Modells (184) um eine Achse, die senkrecht zu der Projektionsebene des Fluoroskopieprojektionsbildes (182) weist; und Erzeugung eines Skalierungsfaktors zur Einstellung der Skalierung des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182), wobei der Skalierungsfaktor von einem wahrnehmbaren Merkmal des Katheters (260) abhängig ist; wobei der Katheter (260) einen bekannten tatsächlichen Durchmesser aufweist und die Erzeugung eines Skalierungsfaktors die Schritte aufweist, dass: der sichtbare Durchmesser des Katheters (260) in dem Fluoroskopiebild (182) bestimmt wird, der sichtbare Durchmesser des Katheters (260) mit dem bekannten tatsächlichen Durchmesser des Katheters (260) verglichen wird, in Abhängigkeit hiervon eine tatsächliche Dimension einer anatomischen Struktur in der anatomischen Region (255) in dem Fluoroskopiebild (182) bestimmt wird, die anatomische Struktur in dem Fluoroskopiebild (182) an die gleiche anatomische Struktur in dem 3D-Modell (184) angepasst wird, die tatsächliche und die sichtbare Größe der gleichen anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) miteinander verglichen werden und hieraus ein Skalierungsfaktor zwischen dem Fluoroskopiesystem (115) und dem zweiten Bildakquisitionssystem (118) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner aufweist: Erzeugung eines Translationsfaktors zur Translation des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182); optional eine Drehung des 3D-Modells (184) um eine zu der Projektionsebene des Fluoroskopieprojektionsbildes (182) senkrechte Achse; und Erzeugung eines Skalierungsfaktors zur Anpassung der Skalierung des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182), wobei der Skalierungsfaktor von einem wahrnehmbaren Merkmal des Katheters (260) abhängig ist; wobei der Katheter (260) an einer bekannten anatomischen Struktur in der anatomischen Region (255) an einer Stelle angeordnet ist, die durch den Schnittpunkt zwischen einer horizontalen Ebene (265) und der Linie definiert ist, die den Fokuspunkt (275) des Fluoroskopiesystems (115) mit der Projektion des Katheters (260) verbindet, wobei die horizontale Ebene (265) durch eine Höhe h oberhalb des anatomischen Referenzsystems (117) zu der bekannten anatomischen Struktur in dem Fluoroskopiesystem (115) definiert ist, wodurch eine bekannte Stelle des Katheters (260) in dem ersten und dem zweiten Bildakquisitionssystem (115, 118) festgesetzt wird, und wobei die Erzeugung eines Skalierungsfaktors aufweist, dass: die tatsächliche Größe der gleichen anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) in Abhängigkeit von der bekannten Stelle des Katheters (260) in dem 3D-Modell (184) und der Höhe h bestimmt wird, die tatsächliche mit der sichtbaren Größe der anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) verglichen wird und hiervon ausgehend ein Skalierungsfaktor zwischen dem Fluoroskopiesystem (115) und dem zweiten Bildakquisistionsystem (118) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner aufweist: Erzeugung eines Translationsfaktors zur Translation des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182); optional eine Drehung des 3D-Modells (184) um eine zu der Projektionsebene des Fluoroskopieprojektionsbildes (182) senkrechte Achse; und Erzeugung eines Skalierungsfaktors zur Einstellung der Skalierung des 3D-Modells (184) in Bezug auf das Fluoroskopiebild (182), wobei der Skalierungfaktor von einem wahrnehmbaren Merkmal des Katheters (260) abhängig ist; Erzeugung eines zweiten Fluoroskopiebildes (182) der anatomischen Region (255), wobei das erste und das zweite Fluoroskopiebild durch wenigstens zwei unterschiedliche Röntgenprojektionen erzeugt werden, die sich durch einen Winkel voneinander unterscheiden, der ausreicht, um wahrnehmbar unterschiedliche Sätze Projektionsbilder der anatomischen Region (255) zu erzeugen, wobei der Katheter (260) an einer bekannten anatomischen Struktur in der anatomischen Region (255) angeordnet ist; Bestimmung der Lage des Katheters (260) in dem 3D-Modell (184) in Bezug auf den Fokuspunkt des Fluoroskopiesystems (115), um eine Dimension b durch Analyse der beiden Sätze Projektionsbilder unter Verwendung eines Triangolationsansatzes zu definieren; und Bestimmung der tatsächlichen Größe der gleichen anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) in Abhängigkeit von der bekannten Stelle des Katheters (260) in dem 3D-Modell (184) und der Dimension b, Vergleich der tatsächlichen mit der sichtbaren Größe der anatomischen Struktur in dem 3D-Modell (184) und daraus folgende Erzeugung eines Skalierungsfaktors zwischen dem Fluoroskopiesystem (115) und dem zweiten Bildakquisitionssystem (118).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Registrierung aufweist, dass das 3D-Modell (184) mit dem Fluoroskopiebild (182) in Synchronisation mit einer zyklischen Bewegung der anatomischen Region (255) registriert wird; wobei die anatomische Region (255) ein Herz aufweist und die zyklische Bewegung der anatomischen Region (255) einen Herzschlag aufweist.