用于在介入流程期间辅助用户的辅助装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在将要被插入到对象中的插入元件移动到对象内的目标元件中辅助用户的辅助装置、辅助方法和辅助计算机程序。本发明还涉及用于将插入元件引入到对象中的包括辅助装置的介入系统。
【背景技术】
[0002]WO 2008/071014 Al公开了一种用于对髓内钉进行计算机辅助远端锁定的方法。建立具有远端锁定孔的髓内钉的远端部分的虚拟几何表示，并且通过放射镜单元采集第一医学图像和第二医学图像，其中，两幅图像都示出具有远端锁定孔的远端部分，并且其中，已经在不同采集方向上采集了所述图像。通过使用图像和虚拟几何表示来计算远端部分的纵轴的位置和远端锁定孔的轴的位置。所计算的位置信息由外部引导单元使用以用于在骨骼中进行钻孔，该孔与远端锁定孔对齐。
[0003]US 2005/0107688 Al公开了一种用于将支架递送到患者身体的内腔内的选定位置的系统，其中，所述支架被附接到导管。所述系统包括用户接口和医学定位系统，其中，所述用户接口用于接收指示选定位置的位置输入，医学定位系统用于确定在内腔内的支架的当前位置。当导管在内腔内被移动时，处理器将表示支架的当前位置的支架表示和表示位置输入的标记表示叠加在内腔的图像上。
[0004]US 2011/0261180 Al公开了一种用于执行关于患者的医学流程的系统，其中，所述系统包括定义相对于患者的视场的成像头部。所述成像头部包括射频发射器和射频接收器，其中，射频发射器发射在视场中的信号，射频接收器基于在视场中的材料的电性质来接收反射的信号。控制模块基于由射频接收器接收到的反射的信号来确定在视场内的材料的边界的定位，该定位被示出在显示器上。
[0005]—般地，在微创介入期间，采集并显示X-射线投影图像以允许医师确定如导丝的插入元件的位置和如人内的血管开口的目标元件的位置。投影图像是二维图像，其不提供足够的信息以允许医师精确地确定插入元件和人内的目标元件的位置。因此，医师必须例如采集在不同采集方向上的投影图像以更准确地确定这些位置。这导致被施加到人的相对高的辐射剂量并且花费相当长的时间。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于在将要被插入到对象中的插入元件移动到所述对象内的目标元件中辅助用户的辅助装置、辅助方法和辅助计算机程序，其允许用户更准确地且更快地将所述插入元件移动到所述对象内的所述目标元件。
[0007]在本发明的第一方面中，提出了一种用于在将要被插入到对象中的插入元件移动到所述对象内的目标元件中辅助用户的辅助装置，其中，所述辅助装置包括:
[0008]-目标元件图像提供单元，其用于提供示出所述目标元件的目标元件图像，
[0009]-目标元件表示生成单元，其用于基于所述目标元件图像来生成表示所述目标元件在所述对象内的三维位置和三维取向以及所述目标元件的大小的目标元件表示，其中，所述目标元件包括至少一个开口，其中，所述目标元件表示生成单元适于生成包括至少一个环的目标元件表示，所述至少一个环表示所述目标元件的至少开口在所述对象内的三维位置、三维取向以及所述目标元件的所述至少开口的大小，
[0010]-跟踪单元，其用于当所述插入元件被移动到所述目标元件时跟踪所述对象内的所述插入元件的三维位置，其中，所跟踪的插入元件具有至少一个开口，以及[0011 ]-显示器，其用于显示所述目标元件表示的所述至少一个环和表示所述插入元件的所述至少一个开口的至少一个环。
[0012]由于所述目标元件表示是基于所述目标元件图像来生成的，所以使得所述目标元件表示表示所述目标元件在所述对象内的三维位置和三维取向以及所述目标元件的大小，其中，当所述插入元件被移动到所述目标元件时，所述跟踪单元跟踪所述插入元件在所述对象内的三维位置，并且其中，所述显示器显示该目标元件表示和所述插入元件的所跟踪的位置，当所述插入元件被移动到所述目标元件时，所述目标元件相对于所述插入元件的实际位置的三维位置和三维取向被提供给用户，这允许用户更准确且更快地将所述插入元件移动到所述目标元件。
[0013]所述跟踪单元优选地适于当所述插入元件被移动到所述目标元件时实时跟踪所述插入元件在所述对象内的三维位置。所述显示器优选地适于显示表示所述目标元件在所述对象内的三维位置和三维取向以及所述目标元件在二维表面上的大小的所述目标元件表示。例如，所述显示器能够适于模拟所述目标元件表示在所述二维表面上的投影以在所述二维表面上显示所述目标元件表示。此外，所述插入元件的三维位置可以被虚拟地投影在所述二维表面上，以便在所述显示器上尤其是实时地示出在所述目标元件与所述插入元件之间的空间关系。
[0014]所述目标元件图像提供单元能够适于提供三维计算机断层摄影图像、磁共振图像、如正电子发射断层摄影图像或单光子发射计算机断层摄影图像的核图像、超声图像等作为所述目标元件图像。然而，所述目标元件图像提供单元也能够适于提供两幅或更多幅二维图像，尤其是，两幅或更多幅二维投影图像，作为所述目标元件图像，其中，所述目标元件表示生成单元能够适于基于两幅或更多幅二维目标元件图像来生成所述目标元件表示。所述对象优选是生物，如人或动物，其中，所述目标元件优选是生物的内部部分，如血管，尤其是血管的开口。所述插入元件可以是介入设备，如针或导管。所述插入元件也能够是另一介入元件，如移植物，例如，支架。
[0015]所述目标元件图像提供单元能够是存储单元，在所述存储单元中已经存储了目标元件图像，并且从所述存储单元能够检索所述目标元件图像以用于提供所述目标元件图像。所述目标元件图像提供单元也能够是接收单元，所述接收单元用于从如生成所述目标元件图像的成像模式的另一单元接收所述目标元件图像。此外，所述目标元件图像提供单元能够是生成所述目标元件图像的所述成像模式。
[0016]所述目标元件表示生成单元优选适于分割在所提供的目标元件图像内的所述目标元件以用于生成所述目标元件表示。所述目标元件表示生成单元能够适于分割整个目标元件或仅仅目标元件的部分以用于生成目标元件表示。例如，如果所述目标元件包括开口，所述目标元件表示生成单元能够适于分割仅仅所述开口的边缘并且适于提供具有与经分割的开口的三维位置、三维取向以及大小相对应的三维位置、三维取向和大小的环形目标元件表示。在实施例中，一个或若干目标元件图像示出肾动脉的门口，并且环的大小、位置和取向可以被设置使得环与肾动脉的门口相对应，以便生成所述目标元件表示。因此，环的形状取决于开口的形状。例如，环可以是椭圆形、圆形或以另一方式被成形。对环的该显示和插入元件的所跟踪的位置通过移动插入元件非常有效地辅助用户将插入元件移动通过目标元件的开口，使得插入元件的所显示的跟踪位置穿透所显示的环。所述目标元件表示生成单元也可以适于生成包括指示具有与目标元件的开口的三维位置、三维取向以及大小相对应的三维位置、三维取向以及大小的环的中心的指示的目标元件表示。
[0017]所述辅助装置还可以包括投影位置确定单元，所述投影位置确定单元用于确定投影到由所述目标元件表示的环定义的环平面上的插入元件的至少部分的位置，其中，所述显示器适于一起显示在所述环平面内的所述插入元件的所述至少部分的投影位置以及所述环。例如，插入元件的端部的位置可以被投影在环平面上。这向用户示出插入元件实际上如何相对于目标元件的开口靠近中心地被布置，这允许用户例如通过将插入元件在对象内移动来校正插入元件相对于目标元件的开口的位置，使得在显示器上显示的插入元件的投影位置更靠近中心地被定位在所显示的环内。如果插入元件的部分已经被定位在环内，则该部件的位置可以被认为是投影位置，使得其能够指示该部件如何靠近中心地被定位在环内。
[0018]所述目标元件优选地包括管状元素，其中，所述目标元件表示生成单元适于生成包括具有与所述目标元件的所述管状元件的三维位置、三维取向以及大小相对应的三维位置、三维取向以及大小的圆柱体的目标元件表示。这还允许向用户提供关于目标元件或目标元件的部分的长度的信息，这可以进一步改进在相对于目标元件对插入元件进行定位时对用户的辅助。
[0019]在实施例中，所述目标元件包括若干开口，其中，所述目标元件表示生成单元适于生成包括表示所述目标元件的所述若干开口在所述对象内的三维位置、三维取向以及所述目标元件的所述开口的大小的若干环的目标元件表示，其中，所跟踪的插入元件也具有开口，并且其中，所述显示器适于显示所述目标元件表示的环和表示所述插入元件的开口的环。因此用户仅仅需要移动插入元件使得在所述显示器上表示所述插入元件的开口的环与所述目标元件表示的环相匹配，以便准确地将所述插入元件定位在所述目标元件内。在该范例中，所述插入元件优选是具有开口的支架，其应当被定位在血管内，其也具有开口，使得支架的开口与血管的开口相匹配。
[0020]所述辅助装置还可以包括距离确定单元，所述距离确定单元用于基于所生成的目标元件表示和所述插入元件的所跟踪的位置来确定在所述目标元件与所述插入元件之间的距离，其中，所述显示器适于显示所确定的距离。此外，所述跟踪单元还可以适于跟踪所述插入元件的在所述对象内的取向，其中，所述辅助装置还可以包括取向确定单元，所述取向确定单元用于基于所生成的目标元件表示和所述插入元件的所跟踪的取向来确定所述插入元件相对于所述目标元件的取向，其中，所述显示器适于显示所确定的取向。显示所述插入元件相对于所述目标元件的距离和/或所述插入元件相对于所述目标元件的取向向用户提供另外的信息，这可以允许用户甚至更快和/或甚至更准确地将所述插入元件相对于所述目标元件定位。
[0021]在优选实施例中，所述辅助装置包括对象图像提供单元，所述对象图像提供单元用于提供示出所述对象的至少部分的对象图像，其中，所述显示器适于在所述对象图像上显示所述目标元件表示和所述插入元件的所跟踪的位置，即，所述显示器可以适于在所述对象图像上显示所述目标元件表示的三维位置和三维取向以及所述目标元件表示的大小。具体地，所述对象图像提供单元可以适于提供所述对象的预采集图像和/或实际图像作为所述对象图像。在实施例中，所跟踪的位置是所述插入元件的端部的位置。其可以被显示为在所述对象图像上的简化图标，所述对象图像可以是如二维X-射线荧光透视图像的