基于跟踪的3D模型增强的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2015年2月13日提交的美国临时申请no.62/116,037的权益，其通过引用包含于此，如同在此全面阐述一样。

背景技术：

a.技术领域

本公开总地涉及生成内部器官的三维(3d)重建的医疗成像和定位系统。特别地，本公开涉及将功能增强添加至3d重建模型。

b.背景技术

存在用于生成内部器官的三维(3d)重建的多种方法。例如，计算机断层扫描(ct)、x射线、正电子发射断层扫描(pet)或磁共振成像(mri)可以用于生成可以通过荧光透视投影的3d模态或一些其他二维(2d)图像。在医疗程序期间将由医疗定位系统(mps)跟踪的诸如导管或导丝的介入医疗装置的实时表示叠加在3d重建上在本领域中也是已知的。

3d重建用作标测图以帮助执行医疗程序的医务人员在经受程序的患者的身体中的感兴趣的体积内导航医疗装置。为了重叠以反映医疗装置在感兴趣的体积内的真实位置，需要将与mps相关联的坐标系和与3d重建相关联的坐标系配准。

此外，期望医疗专家在在患者内操纵医疗装置和执行治疗的同时在3d重建内实时地观察医疗装置。但是，时常地，不期望或者甚至不可能在在患者内操纵医疗装置的同时捕获解剖结构的图像。例如，与一些身体器官和血管相关联的操作限制可以阻止示出医疗装置的图像和解剖结构的图像的同时捕获，特别是在使用对比剂或特定染料的情况下。

为了示出，医疗成像系统可以用于协助心脏再同步治疗(crt)植入程序。在这种程序中，用于医疗装置的引线被引入患者的冠状窦口以输送治疗，其中，窦口是冠状窦的孔口。获得冠状窦的表示的一种方式是利用荧光透视成像系统获取解剖结构的静脉造影。对比剂可以被注入冠状窦或其他器官或血管内以便于利用成像系统获取静脉造影。对比剂甚至可以通过将气囊导管定位在冠状窦口内来限制在冠状窦内。对比剂突出了在静脉造影上的冠状窦的解剖结构。然而，气囊导管必须在诸如导丝、导管和lv引线的医疗装置行进通过冠状窦口之前被移除。之后，对比剂可以从冠状窦消散。由此，突出解剖结构的对比剂的有益效果可能在医疗装置被导航通过患者至目标定位之前丢失。医疗专家必须在仅接收冠状窦的部分突出的图像的同时将医疗装置导航通过患者。

尽管现有技术的3d重建已经能够例如使用通过荧光透视的ct或mri投影组合来自许多不同来源的图像、模型和信息，包括来自跟踪工具(诸如ensite^tmnavx^tm或mediguide^tmgmps^tm(引导医疗定位系统)使能的装置(两者都从圣犹达医疗公司市售))的历史信息，这种3d重建依赖于所存储的图像数据。由此，3d重建不反映组织的当前的实时状况，如可以被患者的呼吸和心脏的活动影响的。

技术实现要素：

在一个实施例中，一种用于增强布置在跟踪空间中的患者的内部器官的三维(3d)重建的方法包括：获得指示布置在跟踪空间中的物体的静态3d重建的信号；将3d重建共配准至3d跟踪空间；采集来自布置在3d跟踪空间中的跟踪工具的增强数据；以及使用增强数据将物体的实时特征添加至静态3d重建。

在另一实施例中，一种用于增强从医疗系统获取的数据的系统，包括：电子控制单元(ecu)，其被配置为：接收针对器官的静态3d重建的第一信号；将静态3d重建共配准至针对跟踪工具的3d跟踪空间；接收针对由在器官的感兴趣区域内操作的跟踪工具生成的增强数据的第二信号；以及使用增强数据将感兴趣区域的实时特征添加至静态3d重建。

附图说明

图1是用于在显示屏上生成并显示增强的3d重建的医疗成像系统的示意图。

图2a是根据所公开技术的与3d坐标系相关联的3d预获取图像的示意图。

图2b是从图2a的3d预获取图像提取的管状器官的3d图像模型的示意图。

图3a是根据所公开技术的诸如在图1中使用的医疗装置的迹线的示意图。

图3b是包括图2b的管状器官的2d表示的感兴趣体积的2d图像的示意图。

图3c是从图3a的医疗装置迹线和图3b的2d表示确定的管状器官的估计体积模型的示意图。

图4是根据所公开技术的过程与图2b的所提取3d模型配准的图3c的估计体积模型的示意图。

图5是根据所公开技术的叠加在诸如图3b的2d图像上的诸如图2b的3d重建模型、以及实时的基于跟踪的增强的示意图。

具体实施方式

本公开允许在由操作者对工具的实时操纵期间利用补充数据增强3d重建模型，而不管3d重建模型最初如何被创建。通过该方法，最初在模型中不存在的特征(运动、缺失或局部分支等)变得对于操作者的利益有用。

图1是医疗成像系统10的示意图，其用于确定导管12相对于患者14的器官的3d重建模型的位置，以及用于在显示单元16上生成并显示基于跟踪的增强信息。系统10包括移动成像器18(其包括增强器20和发射器22)和医疗定位系统24(其包括定位传感器26和场发生器28)。属于由医疗成像系统10生成的模型的电生理标测信息和心脏机械激活数据在计算机显示器16上显示以便于患者14的治疗和诊断。本公开描述了用于系统10收集来自患者14的生理信息以增强3d重建模型从而便于诊断和治疗的方式。例如，系统10可以被配置为利用导管12采集心脏运动和呼吸运动数据，并且进一步以视觉形式将该数据与3d模型合并。在另一实施例中，3d重建模型利用在最初获得的3d重建模型中缺少的由导管12获得的解剖特征来增强。

移动成像器18是当患者14躺在手术台32上时获取感兴趣的区域30的图像的装置。增强器20和发射器22安装在c形臂34上，其使用移动机构36定位。在一个实施例中，移动成像器18包括荧光透视或x射线型成像系统，其生成患者14的心脏的二维(2d)图像。

医疗定位系统(mps)24包括多个磁场发生器28和导管12，定位传感器26安装至导管12的远端附近。mps24根据定位传感器26的输出来确定由场发生器28生成的磁坐标系中导管12的远侧部分的位置。在一个实施例中，mps24包括mediguide^tmgmps^tm磁导医疗定位系统，如由圣犹达医疗公司商业提供的，其生成患者14的心脏的三维(3d)模型。在其他实施例中，mps24可以包括基于阻抗的系统，例如从圣犹达医疗公司市售的利用ensite^tmnavx^tm技术的ensite^tmvelocity^tm系统，或一般例如通过参考美国专利no.7,263,397或美国公开no.2007/0060833可见的，两者的全部内容通过引用包含于此，如同在此全面阐述一样。此外，可以使用基于混合磁和阻抗的系统。

c形臂34被定向以使得增强器20位于患者14之上并且发射器22位于手术台32之下。发射器22生成成像场fi，而增强器20接收成像场fi，成像场fi例如辐射场，其在显示器16上生成感兴趣区域30的2d图像。移动成像器18的增强器20和发射器22通过c形壁34连接以沿着成像轴线ai布置在患者14的相对侧，成像轴线ai在所述实施例中关于图1垂直地延伸。移动机构36关于旋转轴线ar旋转c形臂34，旋转轴线ar在所述实施例中关于图1水平地延伸。移动机构36或另外的移动机构可以用于将c形臂34移动至其他定向。例如，c形臂34可以关于延伸进入图1的平面的轴线(未示出)旋转以使得成像轴线ai在图1的平面内可旋转。这样，移动成像器18与具有x轴xi、y轴yi和z轴zi的3d光学坐标系相关联。

医疗定位系统(mps)24被定位以允许导管12和场发生器28通过使用合适的有线或无线技术与系统10进行交互。导管12被插入至患者14的血管中以使得定位传感器26位于感兴趣区域30处。在所述实施例中，场发生器28被安装至增强器20以能够在与成像场fi共扩展的感兴趣区域30中生成磁场fm。在其他实施例中，场发生器28可以安装在别处，诸如在手术台32下面。mps24能够检测位置传感器26在磁场fm内的存在。在一个实施例中，位置传感器26可以包括三个相互正交的线圈，如在strommer等人的美国专利no.6,233,476中所述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。这样，mps24与具有x轴xp、y轴yp和z轴zp的3d磁坐标系相关联。

3d光学坐标系和3d磁坐标系相互独立，即它们具有不同的标度、原点和方向。c形臂34经由移动机构36的移动允许磁场fi和磁场fm在它们相应坐标系内相对于感兴趣区域30移动。然而，场发生器28位于增强器20上以配准与移动成像器18和mps24相关联的坐标系。在场发生器28未安装在增强器20上的实施例中，磁场fm和成像场fi之间的配准使用其他已知的方法来保持。由此，在每个坐标系内生成的图像可以合并至显示单元16上示出的单个图像中。移动成像器18和mps24可以一起工作，如在strommer等人的公开no.us2008/0183071中所述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。

显示单元16与增强器20耦合。发射器22发送穿过患者14的辐射。辐射被增强器20检测作为感兴趣区域30的解剖结构的表示。表示感兴趣区域30的图像在显示单元16上生成，包括导管12的图像。c形臂34可以被移动以获得感兴趣区域30的多个2d图像，每个图像可以在显示单元16上显示为2d图像。

显示单元16耦合至mps24。场发生器28发送与3d磁坐标系的轴相对应的相互正交的磁场。位置传感器26检测由场发生器28生成的磁场。根据例如本领域中已知的毕奥萨伐尔定律，所检测到的信号与导管12的远端的位置和方向有关。由此，导管12的远端的精确的位置和定位由mps24获得并且可以在显示单元16处连同感兴趣区域30的2d图像一起显示。此外，来自位置传感器26的数据可以用于生成感兴趣区域30的3d模型，如在strommer等人的美国专利no.7,386,339中所述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。

在一个实施例中，系统10与基于阻抗的标测和导航系统集成，基于阻抗的标测和导航系统例如从圣犹达医疗公司市售的ensite^tmnavx^tm系统，或一般例如通过参考美国专利no.7,263,397或公开no.us2007/0060833可见的，两者的全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。来自这种基于阻抗的系统的信息可以与来自图1的mps24的数据共配准和组合。mps24和基于阻抗的系统可以在结构上集成，诸如在olson的公开no.us20012/0265054中所述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。

由系统10生成的3d模型和数据可以用于促进各种医疗程序。例如，已经发现，机械激活数据，例如心脏壁肌肉的位移，可以与电子标测数据结合使用来优化用于心脏再同步治疗(crt)程序的引线的放置。rosenberg等人的美国专利no.8,195,292描述了用于使用电极运动跟踪来优化crt的示例性方法，该专利的全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。

在典型的成像系统中，当3d模型是静态的并且不反映解剖结构的实时运动时，观察、理解和评估来自解剖结构的实时数据可能是困难的。由这些典型的系统生成的3d模型需要操作者或医生脑力地利用静态3d模型协调实时运动。由此，患者的诊断和治疗可能被医生的技术制约。

本公开为系统10提供以下能力：获得和显示3d模型以及利用导管或一些其他跟踪装置在医疗程序期间采集的实时数据点。特别地，实时数据点可以被添加至静态3d模型作为心脏壁运动成像(例如，位移和定时)、呼吸运动和扩展解剖特征。来自数据点的实时特征包括实时位置数据和实时生理数据，如在申请中所述。本发明的技术的系统和方法允许系统10通过提供用于以下的方法和系统来克服现有技术的缺点：将与三维(3d)预获取医疗图像相关联的坐标系(“3d坐标系”)和与mps相关联的3d坐标系(“mps坐标系”)以及与2d图像相关联的2d坐标系(“2d坐标系”)进行配准，针对呼吸和心脏运动来补偿3d预获取医疗图像和2d图像，利用实时跟踪数据来增强配准的图像以生成补充解剖信息，以及单独地或彼此组合地实时地同时显示所有图像、模型和数据。注意，mps坐标系是3d坐标系。

根据所公开技术的系统10预获取感兴趣体积的3d图像(图2a)，并从感兴趣体积内的至少一个管状器官(例如，心脏的冠状血管)的3d图像提取3d图像模型(图2b)。系统10进一步获得同一管状器官的估计体积模型(图3c)。系统10使用插入管状器官中的医疗装置的迹线(图3a)(即，表示医疗装置的轨迹的定位的集合)以及该同一器官的至少一个2d图像(图3b)来获得该估计体积模型，。医疗装置安装有mps传感器以生成迹线。系统10使用这些模型和上述坐标系来实现以较高精确度配准的图像和模型(图4)。这种配准程序在strommer等人的美国专利no.8,238,625中描述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。术语“配准”指的是找到将在一个坐标系中的每个点的坐标关联至另一坐标系中的相同点的坐标的转换。

另外，根据所公开技术的系统10针对心脏和呼吸运动补偿配准的坐标系，如在cohen的公开no.us2013/0172730中所述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。

此外，利用本文描述的技术，系统10能够使用利用跟踪工具获得的诸如用于生成图3a的迹线的实时信息，以增强配准的图像(图5)，无论是一起或单独地显示，诸如图3b的2d图像或图3c的估计体积模型。

图2a是根据所公开技术的与3d坐标系104相关联的3d预获取图像100的示意图。3d预获取图像100可以使用任何合适的系统获取，例如，ct、mri、pet、3d超声等。图像100是包括管状器官102的感兴趣体积的3d图像。3d预获取图像100用作用于在感兴趣体积中导航最小侵入性医疗装置(诸如图1的导管12)的3d参考路线图。将在mps坐标系中可操作并安装有mps传感器的最小侵入性医疗装置叠加在3d预获取图像100上需要将3d坐标系与mps坐标系配准。

图2b是从3d预获取图像100(图2a)提取的管状器官102的3d图像模型106的示意图。在一个实施例中，管状器官包括具有分支108的冠状窦。所提取的图像模型106也与3d坐标系104相关联。为了实现配准，在医疗程序之前，根据所公开技术的系统10处理(例如，分割)3d预获取图像100并提取管状器官102的3d模型106。管状器官102位于所成像的感兴趣体积内。

图3a是根据所公开技术的医疗装置(例如，图1的导管12)的迹线122的示意图。迹线122由表示安装在医疗装置上的mps传感器(例如，图1的传感器26)的定位的多个mps点(诸如mps点120)构成。在医疗程序(例如，最小侵入性程序)期间，医务人员将安装有mps传感器的导管(例如，图1的导管12)插入至管状器官102内并沿着管状器官102移动(即，在管状器官内向前推或向后拉)导管以获取点120。mps(例如，图1的医疗定位系统24)获取多个mps点(即，在管状器官内和沿着管状器官的mps传感器的多个定位)，并确定管状器官102的形状的3dmps迹线122。这些mps点由mps坐标系118中的坐标表示。术语“迹线”和“中心线”在本文都指表示医疗装置的轨迹的定位的集合。

图3b是感兴趣体积的2d图像112的示意图。2d图像112包括管状器官102的2d表示114，以及在管状器官102内的医疗装置的轨迹116。2d图像112与2d坐标系110相关联。当医务人员将安装有mps传感器的医疗装置插入至管状器官102中时，系统10单独地获得该器官的2d实时图像，由此一起捕获表示114和轨迹116。2d图像112可以使用任何合适的方法来获得，诸如x射线、2d超声等。当根据所公开技术的系统10使用生成静脉造影照片的x射线成像器，诸如图1的移动成像器，以获得2d图像112时，期望将对比流体(例如，染料)注入管状器官中以增强管状器官在图像112中的2d表示114的外观。

由于mps坐标系118与2d坐标系110配准，诸如mps点120的mps点中的每一个具有2d坐标系110中的相应点。通过使用图像处理技术，诸如分割或边缘检测，系统10针对每个mps点确定管状器官102的2d表示114的宽度。系统10使用该宽度以及医疗装置的迹线122(即，不必须是管状器官102的中心线)来确定管状器官102的估计体积模型。例如，在每个mps点处的管状器官102的2d表示114的宽度确定环绕该点的圆圈的直径。

图3c是从迹线122(图3a)和2d表示114(图3b)确定的管状器官102的估计体积模型124的示意图。估计体积模型124与mps坐标系118和2d坐标系110相关联。mps坐标系118(例如，通过将mps发射器/场发生器28机械地耦合至移动成像器18，如以上参考图1所述)与2d坐标系110配准。通过使用3dmps迹线122和至少一个2d图像，系统10估计管状器官102的体积模型124。在一个实施例中，体积模型124包括使用mediguide^tm技术生成的angiosurvey^tm3d模型。angiosurvey^tm的特征在于从在不同投影处记录的使用对比剂的两个影像回放重建血管解剖结构的3d模型的能力。重建的模型可以以3d显示并投影在实时且预先记录的荧光透视上。在一个实施例中，mediguide^tmcpscourier0.014英寸(～0.3556mm)导丝与angiosurvey模型一起使用。

系统10通过将所提取的图像模型106与估计体积模型124匹配来配准估计体积模型124、mps坐标系118和3d坐标系104。系统10以高精确度实现该配准(即，由于与在管状器官内的mps传感器的轨迹的简单迹线相比，体积模型以更高的精确度来表示管状器官)。由于2d坐标系110与mps坐标系118配准，并且mps坐标系118与3d坐标系104配准，因此2d坐标系110也与3d坐标系104配准。

图4是根据所公开技术的配准过程的示意图。系统10例如通过将所提取的3d模型106与估计体积模型124匹配来将mps坐标系118与3d坐标系104配准。在该配准之后，2d坐标系110也与坐标系104配准。由此，在坐标系110、118和104中的每一个中的每个点具有在其他坐标系中的每一个中的相应点。在坐标系110、118和104之间的这种配准实现感兴趣的mps点在3d图像上的它们的各自的定位处的叠加。例如，3d预获取图像100现在可以例如在医疗程序(例如，治疗结构心脏疾病、经皮瓣膜的部署、消融、标测、药物输送、icd/crt引线布置、部署支架和其他pci程序、手术、活组织检查)期间用作医务人员的路线图。在该3d参考路线图上，系统10将医疗装置的3d迹线122叠加在管状器官102内。该配准还实现包括在3d图像100中的感兴趣点在2d图像112上的它们各自的定位处的叠加。作为另一示例，管状器官102的3d图像模型106可以被投影至2d图像112上。由此，所投影的3d图像可以用作虚拟染料，来代替在获得2d图像112之前将荧光染料注入至管状器官102。

在医疗程序期间，患者14的位置和方向可能改变。因此，感兴趣体积的2d实时表示也可能改变。这些改变可能影响3d坐标系104和2d坐标系110之间的配准。因此，在医疗程序期间放置在患者14上的mps参考传感器可操作来检测患者位置和方向的这些改变。关于这些改变的信息可以用于触发配准过程或作为用于这种配准过程的输入。本文所述的所有配准过程在strommer等人的前述'625专利中更详细地说明。

另外，在图像的配准之后，由于诸如患者的呼吸和心脏的跳动的生物力学效应引起的每个图像的移动使用以下总结的cohen的前述公开no.us2013/0172730的技术来被补偿。例如，用于运动补偿的一种技术包括使用物理锚，其可以包括mps传感器，其用作共同的位置和方向标记，通过该标记，系统10关联来自不同坐标系的数据。同样，虚拟锚可以用于执行运动补偿，如在cohen等人的公开no.us2011/0054308中所述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。另外，内部位置参考传感器可以用于随着患者移动基于内部位置参考传感器的矢量来生成运动补偿函数，如在cohen等人的公开no.us2011/0158488中所述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。作为另一示例，用于运动补偿的一种技术包括连续地监测在第一和第二时间周期频率期间利用患者的身体定位时的mps传感器的位置，由此系统10可以得知解剖结构的特定点的频率以使得在获取图像或模型时这些点在各个坐标系内的定位允许系统10确定患者身体的心脏和呼吸相位，如在shmarak等人的公开no.us2009/0182224中所述，其全部内容通过引用包含于此以用于全部目的。

最后，关于本公开，配准的、补偿的模型和/或图像可以利用实时跟踪数据来增强，其可以被外推以扩展之前生成的3d重建模型的边界，或者在之前生成的3d重建模型上生成组织运动可视化，如参考图5论述的。

图5是叠加在2d图像128上的3d重建模型126以及本技术的实时的基于跟踪的增强的示意图。2d图像128另外地包括解剖结构的对比流体增强部分以使得冠状窦130和分支132清晰可见。导管134被示出为插入至冠状窦130中以使得尖端136从分支132之一延伸。在所述实施例中，实时的基于跟踪的增强包括迹线138和迹线140。

在一个实施例中，使用x射线生成2d图像128，诸如参考图3b所述。在一个实施例中，使用由导管134的尖端136生成的跟踪信息来生成3d重建模型126，导管134的尖端136可以包括以上参考图1所述的mediguide使能的尖端。在另一实施例中，3d重建模型126可以使用如参考图3c所讨论的估计体积模型来生成。在其他实施例中，3d重建模型126可以使用成像(血管造影术、ct、mri、超声等)和3d跟踪数据的组合来生成。

随着导管134穿过冠状窦130，尖端136生成实时位置数据和实时生理数据。位置数据被其在解剖结构内的定位影响。由此，随着尖端136沿着每个分支132移动，每个分支132的位置随着组织在各个坐标系内引导尖端136而被跟踪。然而，由于患者14的呼吸和患者14的心脏跳动，每个分支132在坐标系内的定位不会保持稳定。此外，用于显示冠状窦130的对比流体随时间消耗，使得分支132的可见性难以感知，或者对比流体可以不一直延伸至每个分支132的末端。这样，可能难以知道导管134和尖端136相对于冠状窦130和分支132的实际定位。

本公开的技术通过当尖端136在器官的体积内被操纵时采集尖端136的3d跟踪数据来增强冠状窦130的3d重建模型126。如上所述，3d重建模型126共配准至3d跟踪空间。具体地，3d重建模型126的坐标系与导管134的坐标系共配准，例如，3d坐标系104与mps坐标系118共配准。这样，跟踪数据可以与3d重建模型126、2d图像128、3d图像模型106、估计体积模型124和2d图像112中的任一个相关联。跟踪数据可以包括定位数据，例如，在坐标系的每一个中的坐标，以及生理数据(例如，心血管数据和/或电数据，诸如阻抗、电阻、电导率等)。

在一个实施例中，导管134采集增强数据，其用于使3d重建模型126的现存部分扩展超过其最初重建时的边界。例如，可以使用多个血管造影片生成的3d重建模型126可以不完全表示冠状窦130，诸如通过不完全在整个分支132内扩展。特别地，用于2d图像128的对比流体可以具有至分支132的一些区域中的低渗透，由此使得难以生成3d重建模型126。由此，一旦诸如导管134的跟踪工具被操纵通过分支132中的一个超出3d重建模型126的边缘，扩展解剖结构的轮廓可以基于尖端136的迹线140被重建。这样，3d重建模型126的形状被扩展超出其最初边界，并且模型进一步被建造。这使得系统10的操作者能够更好地理解导管136相对于解剖结构的方向，特别是在通过荧光透视不可见的区域中。

模型的建造或扩展通过使用系统10在mps坐标系118内以三维跟踪导管134来开始。当导管134到达例如分支132的重建解剖结构的末端时，系统10将使用所记录的导管134的定位以将一些部分附加至重建模型126。由于对比流体没有到达由所记录的导管134的定位构造的分支132，仅添加分支的“中心线”将被附加至重建模型126而没有管腔轮廓。各个坐标系的图像和模型与导管134之间的共配准和运动补偿将帮助系统10以如下所述将导管134的实际定位与重建模型126匹配以及将例如管状器官102的解剖结构的心脏和呼吸状态与重建模型126匹配的方式附加所添加分支。

在另一实施例中，导管134采集用于将运动成分添加至3d重建模型126的增强数据。运动成分基于诸如导管134的跟踪工具在冠状窦130内时感测到的解剖结构的实际运动。例如，实际运动数据包括在每个坐标系内的组织壁的局部移动。由此，即使患者14可以相对于每个坐标系保持静止，尖端136可以随着心跳或随着肺部呼吸和收缩移动。通过简单地在感兴趣区域内操纵导管134，所采集的实际运动数据可以与用于生成静态3d重建模型126的数据组合以将实时动态添加至3d重建模型126。运动与诸如冠状窦130的解剖结构的运动同步以创建实时移动的“4d模型”。由此，3d重建模型126可以动画绘制有心跳、肌肉收缩、呼吸等。在将3d重建模型126动画绘制有心跳的情况下，心跳运动可以被选通至心脏周期的特定持续时间，诸如舒张末期。4d模型可以被自身渲染，与其他图像或模型组合，在显示器16上显示(图1)，在荧光透视上投影等。例如，冠状窦130的4d动态模型对于在期望看见机械心脏壁运动模式的crt植入程序中使用是有利的。

各个坐标系的图像和模型与导管134之间的共配准和运动补偿填补了导管134的实时运动与通过静态3d重建模型126的成像显示的解剖结构的稳定描述之间的空白。导管134通常在解剖结构内移动时经历不平稳动作，而成像被示出为静止图像。使用本文描述的技术，在重建模型126中的具体定位可以关联至导管134的当前位置。好的示例将是导管134在分支132中分叉点处的放置或停放。由于共配准和运动补偿，尖端136在重建模型126上的位置之后将被固定在该分叉点上，而不管导管134可能在装置的操作期间持续经历的任何明显运动。现在，如果导管134不被操纵或移动，仅有的运动成分将是解剖结构的心脏和呼吸运动。mediguide^tm系统的固有的运动补偿功能将随着尖端136被跟踪来表示该运动。最后，心脏和呼吸运动将被应用至表示在3d重建模型126中的特定分叉点的几何结构，因此，以匹配至解剖结构(即，管状器官102)的实际运动的方式“调动”或“动画绘制”3d重建模型126。解剖结构的多个点可以这样被跟踪来以表示解剖结构的实际运动的运动来增强重建模型126(或其部分)。患者的心脏或呼吸活动中的任何改变将被自动反映在该4d模型中。由此，总的来说，诸如mediguide^tm系统的系统保持跟踪电生理数据、呼吸数据、患者运动数据等，并且由于共配准和运动补偿能力，可以实时地将该数据应用至3d重建模型。

本公开的技术利用精确地补偿呼吸运动和心脏运动的实时跟踪数据，并且在不同坐标系之间精确地共配准以允许在跟踪工具的主动操纵期间采集的增强数据与3d重建模型同时被显示。增强数据显示不能在3d重建模型中生成的特征，其通常包括可能不反映解剖结构的当前状况的解剖结构的静态、历史渲染。由于补偿和配准过程的精确性，诸如利用mediguide^tmgmps^tm技术可获得的那些补偿和配准过程，增强数据可以在医生最可能需要该信息时被实时地精确地定位在3d重建模型上。这样，当医生在程序期间时，如果对比流体增强的x射线静脉造影照片不充分地显示感兴趣区域，则程序可以通过利用跟踪工具简单地收集更多的数据来继续。此外，左心室引线放置可以通过简单地将跟踪工具包括在解剖结构内而向医生提供心脏壁运动的可视化来优化。

各种实施例在本文被描述为各种设备、系统和/或方法。许多具体细节被阐述以提供对说明书中描述并在附图中示出的实施例的整体结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而，本领域技术人员可以理解，实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实施。在其他实例中，公知的操作、组件和元件没有被详细描述以不使得说明书中描述的实施例难以理解。本领域普通技术人员可以理解，本文描述和示出的实施例是非限制性示例，并且由此可以理解，本文公开的具体结构和功能细节可以是代表性的并且不必然限制实施例的范围。

虽然上面以一定程度的特殊性描述了许多实施例，但本领域技术人员可以在不偏离本发明的精神或范围的情况下对所公开的实施例做出多种改变。例如，所有的连接参考(例如，附接、耦合和连接等)应该被广义地解释并且可以包括元件的连接之间的中间构件和元件之间的相对移动。这样，连接参考并非必然指的是两个元件彼此直接地连接并处于固定关系。目的是上面描述中所包含的或附图中所示出的所有事物应该被解释为仅说明性的而非限制性的。可以在不偏离本发明的精神的情况下做出细节或结构的改变。

被描述为整体或部分地通过引用包含于此的任何专利、公布、或其它公开材料都仅仅以所包含的材料不与本发明所阐述的已有定义、声明、或其它公开材料相冲突的程度包含于此。正是如此，并且以必要的程度，在此明确阐述的本发明取代通过引用包含于此的任何冲突的材料。

本说明书中针对“各个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”、或“实施例”等的参考指代的是结合所述实施例所描述的特定特征、结构、或性质包括在至少一个实施例中。因此，短语“在各个实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个实施例中”、或“在实施例中”等在整个说明书中各地方的出现并非必须指代相同的实施例。此外，特定特征、结构、或性质可以在一个或多个实施例中以任何合适方式组合。因此，结合一个实施例中所示出或描述的特定特征、结构或性质可以整体地或部分地与一个或多个其他实施例的特征、结构、或性质无限制地组合，只要该组合不是非逻辑性的或不能工作。