利用血管内装置形状对血管图像进行非刚性体变形制造方法及图纸

一种医学方法和系统包括被配置成生成介入流程的图像的医学成像系统（105）。叠加图生成器（113）被配置成在所述介入流程的图像上生成叠加图像。介入式装置跟踪系统（108、125）被配置成在所述流程期间动态地跟踪介入式装置的三维位置、取向和形状，其中，响应于流程期间由介入式装置对感兴趣器官造成的变形，动态地更新所述叠加图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用血管内装置形状对血管图像进行非刚性体变形
本公开涉及图像配准，并且更具体而言涉及根据因介入式医学装置引起的内脏器官、腔内解剖结构或血管结构的动态行为进行动态叠加变形。
技术介绍
独立的荧光透视检查是用于很多介入流程的标准成像模态。X射线的使用的一个显著缺点是缺少对软组织的界定。虽然介入式装置清晰可见，但处置部位（通常是软组织结构）几乎看不见，除非使用某种形式的X射线造影剂对其进行更清楚地界定。此外，这样的造影剂常常对肾脏有毒害，并且需要将其使用最小化。结果，在很多X射线引导的介入流程中，期望在实况荧光透视检查上叠加三维（3D）图像。通过提供连续可视化、静态、形态信息，叠加有助于将介入式装置引导到处置部位。3D叠加必须准确反映与临床相关的真实解剖结构（在数mm之内），这往往是具有挑战性的任务。3D叠加图可以是流程内生成的图像（例如3D-RATM或XperCTTM）或流程前图像（例如磁共振（MR）或计算机断层摄影（CT））。在用做叠加图的时间期间，图像应与患者的解剖结构密切对应。然而，众所周知，硬的器械通过挤压血管壁能够使血管显著变形。由于器械造成真实解剖结构变形，尽管介入式装置处在患者血管内部，但其在荧光透视图像上的轨迹可能部分位于静态3D叠加图的外部。结果，在将介入式装置引导进入或通过狭窄管腔（例如，毛细血管分支）的情况下，流程前图像叠加可能不准确或在临床上没有用处。用于沿介入式装置进行3D定位和感测的多种技术包括如下几种。电磁（EM）定位，其中，能够使用单点EM传感器沿着介入式装置准确定位间隔开的点。通过在这些点之间进行内插，能够确定3D装置形状。基于光纤布拉格光栅（FBG）散射或者瑞利散射的光纤形状感测是另一种能够在三维内确定整个装置形状的方法。基于X射线的3D装置形状确定也可以，使用已知的基于装置的X射线标记物和X射线系统几何结构的组合来估计介入式装置的位置和配置，从而仅用X射线来探询介入式装置的3D形状。给定任何特定成像系统的几何结构，这些标记物在X射线图像上的形状随着它们的3D取向而变化，3D取向继而取决于介入式装置的形状。因此，X射线标记物可用来近似3D装置形状。装置形状的特征也可以利用与荧光透视检查同时进行的其他感测方案，例如利用超声（常规成像或装置之内嵌入的信标的超声飞行时间定位）、光声学、基于阻抗的定位等来确定。
技术实现思路
根据这些原理，一种医学方法和系统包括被配置成生成介入流程的图像的医学成像系统。叠加图生成器被配置成在所述介入流程的图像上生成叠加图。介入式装置跟踪系统被配置成在流程期间跟踪介入式装置的3D位置、取向和形状，其中，响应于在流程期间由介入式装置对感兴趣器官造成的变形，动态地更新所述叠加图。一种用于医学流程的方法包括生成介入流程的图像；在所述介入流程的图像上生成叠加图；在所述流程期间跟踪所述介入式装置的位置、取向和形状；响应于所述流程期间由介入式装置对感兴趣器官造成的变形，动态地更新所述叠加图。一种用于医学流程的方法包括生成介入流程的图像；在所述介入流程的图像上生成叠加图；在所述流程期间跟踪所述介入式装置的位置、取向和形状；检查所述介入式装置是否保持在所述叠加图的边界之内；如果所述介入式装置不完全包括在所述边界之内，确定将允许所述介入式装置保持在所述边界之内的器官的变形；以及根据所述变形，动态地更新所述叠加图。附图说明从其例示性实施例的以下详细描述，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见，并且应当结合附图阅读其描述。将参考以下附图在优选实施例的以下描述中给出本公开，在附图中：图1是示出了根据这些原理更新叠加图像的系统/方法的框图/流程图；图2是示出了根据一个例示性实施例利用更新的叠加图像执行流程的方法的流程图；图3是示出了根据另一例示性实施例使用模型更新叠加图像的方法的流程图；以及图4是示出了根据另一例示性实施例更新叠加图像的方法的流程图。具体实施方式本公开描述了三维（3D）图像叠加系统和方法。这些实施例基于器官之内的介入式装置的3D形状，通过对器官3D图像的非刚性变形，提高了介入流程的实况荧光透视检查图像上3D图像叠加图的精确性。这种技术可以适用在任何（例如，微创）介入式血管、管腔或间质流程中，其中，需要高度精确地放置装置和/或组织形态（例如，血管手术中的血管）受到插入刚性或半刚性装置（例如，腹腔或胸腔主动脉支架移植、颈动脉支架置入术、子宫肌瘤栓塞（UFE），经颈静脉肝内门体分流术（TIPS）、肝动脉栓塞化疗（TACE）流程）等的显著影响。可以在任何介入式血管流程中采用这些实施例，例如，其中，需要高度精确的装置放置和/或血管形态会受到插入相对坚硬的装置的显著影响。还应当理解，将结合医学器械来描述本专利技术；然而，本专利技术的教导要宽泛得多，并且适用于在跟踪或分析复杂生物学或机械系统时采用的任何器械。具体而言，本原理适用于生物系统的内部跟踪流程，身体中所有区域，例如肺、胃肠道、排泄器官、血管等中的流程。附图中描绘的元件可以实现为硬件和软件的各种组合并提供可以在单个元件或多个元件中组合的功能。可以利用专用硬件以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件提供图中所示的各种元件的功能。在由处理器提供时，能够由单个专用处理器，由单个共享处理器，或由多个个体处理器（其中一些可能是共享）提供所述功能。此外，明确使用术语“处理器”或“控制器”不应当被解释为排他地指能够执行软件的硬件，可能暗含地包括，但不限于，数字信号处理器（“DSP”）硬件、用于存储软件的只读存储器（“ROM”）、随机存取存储器（“RAM”）、非易失性存储器等。此外，本文记载原理、方面和本专利技术的实施例的所有陈述以及其具体范例都意在涵盖其等价结构和功能。此外，这样的等价物应当包括当前已知的等价物以及将来开发的等价物（即，开发的执行相同功能的任何元件，不论结构如何）。于是，例如，本领域技术人员应当认识到，本文给出的框图表示体现本专利技术的原理的例示性系统部件和/或电路的概念图。类似地，应当认识到，任何流程表、流程图等表示各种过程，基本可以在计算机可读存储介质中表示各种过程并由计算机或处理器这样执行，无论是否明确示出了这样的计算机或处理器。此外，本专利技术的实施例能够采取能够从计算机可用或计算机可读存储介质访问的计算机程序产品的形式，提供程序代码，供计算机或任何指令执行系统使用或结合其使用。出于本说明书的目的，计算机可用或计算机可读存储介质能够是可以包括、存储、传送、传播或传输程序的任何设备，程序供指令执行系统、设备或装置使用或结合其使用。该介质可以是电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统（或设备或装置）或传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、刚性磁盘和光盘。当前光盘的范例包括紧致盘–只读存储器（CD-ROM）、紧致盘–读/写（CD-R/W）和DVD。现在参考附图，其中，类似数字表示相同或类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.24 US 61/446,1051.一种医学系统，包括：
医学成像系统(105)，其被配置成生成介入流程的实时图像；
叠加图生成器(113)，其被配置成在所述介入流程的所述实时图像上生成包括解剖结构的图像的叠加图像，所述叠加图像包括三维(3D)解剖图像；以及
介入式装置跟踪系统(108、125)，其被配置成在将所述介入式装置引导进入或通过所述解剖结构期间动态地跟踪介入式装置(104)的三维(3D)位置、取向和形状；
其中，响应于在将所述介入式装置引导进入或通过所述解剖结构期间由所述介入式装置对所述解剖结构造成的变形，基于所述介入式装置的所述三维位置、取向和形状来动态地更新包括所述解剖结构的所述图像的所述叠加图像。


2.根据权利要求1所述的医学系统，其中，所述叠加图生成器(113)包括形状变形模块(115)，其被配置成解释来自所述介入式装置的反馈信号并确定受所述介入式装置影响的所述解剖结构的新形状。


3.根据权利要求1所述的医学系统，其中，所述叠加图生成器(113)包括形状确定模块(117)，其用于确定在图像空间中所述介入式装置的位置、取向和形状。


4.根据权利要求1所述的医学系统，其中，所述介入式装置(104)包括传感器，并且传感器测量结果被用于确定所述解剖结构的变形响应。


5.根据权利要求4所述的医学系统，其中，所述传感器包括压力传感器、应变传感器、切变传感器或邻近/接触传感器中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的医学系统，还包括数据库(123)，其被配置成存储所述解剖结构的变形响应的模型，所述叠加图生成器采用所述模型来更新所述解剖结构的所述叠加图像。


7.根据权利要求6所述的医学系统，其中，所述数据库(123)存储组织响应的本征模和有限元模拟中的至少一个。


8.根据权利要求7所述的医学系统，其中，通过组织响应的所述本征模和所述有限元模拟中的所述至少一个来生成所述模型。


9.根据权利要求1所述的医学系统，其中，基于在引导所述介入式装置期间所述介入式装置的所述三维位置、取向和形状，检查(210)所述介入式装置是否保持在所述叠加图像的边界之内；并且
其中，如果所述介入式装置不完...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·E·巴利，A·E·德雅尔丹，R·陈，G·W·T·霍夫特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：
国别省市：