专利名称：射频(rf)消融术的心脏成像和导管引导的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及如可被用于定位器官中的特定点那样的计算机成像，并且更特别地，本发明涉及提供心脏和导管的图像，用于便于放置和操纵治疗心房颤动的导管。
背景技术：
在此特别参考于2005年10月14日提交的共同未决的美国临时专利申请No.60/726,597(代理人档案No.2005P18854US)，该专利申请的发明人为RuiLiao、Chenyang Xu、Yiyong Sun和Frank Sauer，并且该专利申请的名称为Methodand System for Catheter RF Ablation Using 2D-3D Registration(用于利用2D-3D配准的导管射频消融术的方法和系统)，而且该专利申请的公开内容在此引入作为参考以及要求该专利申请的优先权的利益。
心房颤动(AFIB)是人类中风的一种主要原因并且是最常见的心律失常之一。一般来说，心房颤动包括心脏细胞的额外放电(extra firing)的发生。目前，对心房颤动的治疗通常包括使用抗心律失常药物、心脏手术、使用外部去颤器，或者通过在与细胞的额外放电有关的部位的射频(RF)导管消融术实现。根据包括患者病况的各种因素，选择最适当的治疗过程。作为治疗心房颤动的其它方法的替换方案，射频消融术特别是具有成为治疗选择的潜力。
为了对找到发生细胞的额外放电的起源部位的过程进行引导，现代心脏绘图系统使得将心脏绘制为三维(3D)模型成为可能并且能够提供实时电活动信息。这种绘图系统包括CARTO XPTM、EnSite 3000TM和ConstellationTM，所有这些绘图系统都需要比普通导管贵得多的专用导管，以便准确提供起搏导管的位置。例如，参见Savard，P.、Sierra，G.、LeBlanc，A.、Leonard，M.、Nadeau，R.的“Prototype of a Fluoroscopic Navigation System to Guide Catheter Ablation inCardiac Arrhythmias，First Experiences(在心率失常中引导导管消融的荧光检查导航系统的原型，第一实验)”(Proceedings of XXV Conference of The IEEEEngineering in Medicine and Biology Society 2003，第138-142页)。
最近，利用心脏绘图系统对高分辨率3D心房计算机断层扫描(CT)和磁共振(MR)体积进行配准提供了更逼真的患者心脏解剖和电活动的图片，因此在诊断复杂的心率失常时表现出显著的技术进步。例如，参见Sun，Y.、Azar，F.、Xu，C.、Hayam，G.、Preiss，A、Rahn.，N.、Sauer，F.的“Registration of HighResolution 3D Atrial Images with Electroanatomical Cardiac MappingEvaluation ofregistration methodology(利用电解剖心脏绘图对高分辨率3D心房图像进行配准配准方法的评价)”(SPIE，2005年)，在此在与本发明不相矛盾的程度上将该文献的公开内容引入作为参考。
Sun，Y.等人的上述文献中所描述的新近发布的软件仍然需要昂贵的心脏绘图系统和专用的导管来提供导管的3D位置，以便进行3D/3D配准和导管跟踪。
一种专用于放射治疗应用的基于强度的2D/3D配准算法在Wein，W.的“Intensity Based Rigid 2D-3D Registration Algorithms for Radiation Therapy(用于放射治疗的基于强度的刚性2D-3D配准算法)”(Master thesis，2003年)中被介绍；在该著作中还综述了配准和其它主题，在此在与本发明不相矛盾的程度上将该著作的公开内容引入作为参考。
发明内容
在此认识到，需要比由现有心脏绘图系统所提供的更经济的针对人心脏的导航系统，且不会严重地牺牲其相关联的3D可视能力，以便满足老年患者的需要，这些老年患者更有可能遭受严重的心率失常，并且即使是对于那些有保险保障的人，他们的医疗开销也会剧增。
本发明通常适用于通过MR和CT成像系统所得到的图像。因此，下面的描述有时指的是其中一类图像或另一类图像或这两类图像；这不应被理解为将描述限于任何一类图像。也预期，本发明与其它类似成像系统结合也是有用的。通常，提及一种图像也可被理解为指实际的图像或等效的图像数据集。
根据本发明的方面，一种用于对心脏导管引导进行成像的方法包括如下步骤显示包括导管的心脏的二维(2D)图像；将心脏的2D图像和三维(3D)图像进行配准和混合，以得到混合后的图像；显示混合后的图像和3D图像；并且提取导管的图像以及将该导管的图像插入到混合后的图像和3D图像中的至少一个图像中。
根据本发明的另一个方面，一种用于对心脏导管引导进行成像的方法包括如下步骤显示心脏的二维(2D)图像；将心脏的2D图像和三维(3D)图像进行配准；通过融合2D图像和3D图像来得到混合后的图像；显示混合后的图像；从2D图像中提取给定的特征图像；并且将该特征图像插入到3D图像中。
根据本发明的另一个方面，该方法的各步骤在自动控制的情况下被执行。
根据本发明的另一个方面，通过融合得到混合后的图像的步骤包括将2D图像和3D图像进行混合。
根据本发明的另一个方面，混合的步骤包括将3D图像和2D图像中的一个图像叠加到另一个图像上。
根据本发明的另一个方面，被叠加的3D图像和2D图像的相对权重在操作者的控制下是可选择的。
根据本发明的另一个方面，配准包括利用基于强度的配准。
根据本发明的另一个方面，配准包括利用基于特征的配准。
根据本发明的另一个方面，提取给定的特征图像的步骤包括提取导管图像。
根据本发明的另一个方面，一种用于对心脏导管引导进行成像的方法包括通过荧光检查获得心脏的二维(2D)图像；通过(a)计算机断层扫描(CT)成像和(b)磁共振(MR)成像中的至少一种来获得心脏的三维(3D)图像；将2D和3D图像进行配准；从2D和3D图像中生成混合后的图像；从2D图像中提取导管的图像；显示混合后的图像；并且将导管的图像插入到混合后的图像和3D图像中的至少一个图像中。
根据本发明的另一个方面，该方法的各步骤在自动控制的情况下被执行。
根据本发明的另一个方面，根据本发明的方法包括任选地显示3D图像。
根据本发明的另一个方面，生成混合后的图像的步骤包括将2D图像叠加到3D图像之上。
根据本发明的另一个方面，2D图像和3D图像的相对强度是可由用户控制的。
根据本发明的另一个方面，显示混合后的图像和3D图像的步骤包括将3D图像与混合后的图像并置。
根据本发明的另一个方面，显示混合后的图像和3D图像的步骤包括将另一图像叠加到混合后的图像上。例如，这可以包括根据体积图像进行表面提取。
根据本发明的另一个方面，配准步骤包括利用基于强度的配准。
根据本发明的另一个方面，利用基于强度的配准的步骤包括根据来自3D图像的体数据数字重建x射线摄影(DRR)图像；并将DRR图像与2D图像在数量上进行比较，以得到将荧光检查的等角点坐标与3D图像的等角点坐标相联系的刚性(rigid)变换。
根据本发明的另一个方面，利用基于强度的配准的步骤包括利用从基于强度的配准的多个视图得到的2D图像，以便提高配准准确度。
根据本发明的另一个方面，利用基于强度的配准的步骤包括利用从基于强度的配准的多个视图得到的2D图像。
根据本发明的另一个方面，利用基于强度的配准的步骤包括利用从基于强度的配准的多个视图得到的2D图像，以便相对于深度估计提高配准准确度。
根据本发明的另一个方面，各步骤在自动控制的情况下被执行。
根据本发明的另一个方面，利用基于强度的配准的步骤包括注入造影剂来突出血管(vessel)，以改善配准。
根据本发明的另一个方面，其中配准的步骤包括利用基于特征的配准。
根据本发明的另一个方面，利用基于特征的配准的步骤，其中通过荧光检查获得心脏的2D图像的步骤包括利用荧光检查的C臂安装；选择与出现在多个2D图像中的各个物理特征相对应的界标(landmark)，这些2D图像由分别与C臂的各个不同的参数设置相对应的不同视图来获得；通过利用参数设置计算物理特征的真实的3D位置；相应地在3D图像的体数据中识别界标点；并将真实的3D位置与相对应的各个界标点进行对准，以实现配准。
根据本发明的另一个方面，选择界标的步骤包括利用参数设置，这些参数设置包括成角(angulation)、变焦效果、工作台运动、以及类似的参数变化中的任意一种。
根据本发明的另一个方面，界标点包括至少三对点。
根据本发明的另一个方面，界标点包括至少一对点。
根据本发明的另一个方面，将2D和3D图像进行配准和融合，以便从2D和3D图像中生成混合后的图像。
根据本发明的另一个方面，一种方法包括向3D图像加入彩色分量。
根据本发明的另一个方面，一种方法包括提取和突出3D图像中的边缘。
根据本发明的另一个方面，一种方法包括通过背景抑制、边缘增强滤波和自动视窗分级(window-leveling)中的任意方法来突出被显示在2D图像中的导管图像。
根据本发明的另一个方面，一种用于对心脏导管引导进行成像的方法包括通过荧光检查来获得心脏的二维(2D)图像，该二维图像包括导管图像；获得心脏的三维(3D)图像的数据集；将2D图像和3D图像进行配准；在配准后，根据2D图像和3D图像生成混合后的图像；提取导管的图像；显示混合后的图像和3D图像；以及将该导管图像插入到混合后的图像和3D图像中的至少一个图像中。
根据本发明的另一个方面，一种用于对心脏导管引导进行成像的方法包括显示心脏的二维(2D)图像，该二维图像包括导管图像；提取导管的图像；得到心脏的三维(3D)图像；将2D图像和3D图像进行配准；将2D图像和3D图像进行混合，以得到混合后的图像；显示混合后的图像和3D图像；以及将导管图像插入到混合后的图像中。
根据本发明的另一个方面，一种用于对心脏导管引导进行成像的系统包括用于存储程序和其它数据的存储装置；和与存储装置进行通信的处理器，该处理器运行该程序以执行通过荧光检查获得包括导管的心脏的二维(2D)图像；通过(a)计算机断层扫描(CT)成像和(b)磁共振(MR)成像中的至少一种获得心脏的三维(3D)图像；将2D和3D图像进行配准；在配准之后，从2D和3D图像中生成混合后的图像；提取导管的图像；将混合后的图像与3D图像组合显示；以及将导管的图像插入到混合后的图像和3D图像中的至少一个图像中。
根据本发明的另一个方面，一种计算机程序产品包括计算机可用介质，该计算机可用介质具有程序代码的、被记录在其上的计算机程序逻辑，用于通过以下步骤对心脏导管引导执行成像通过荧光检查获得包括导管的心脏的二维(2D)图像；通过(a)计算机断层扫描(CT)成像和(b)磁共振(MR)成像中的至少一种来获得心脏的三维(3D)图像；将2D和3D图像进行配准；根据2D和3D图像生成混合后的图像；提取导管的图像；将混合后的图像与3D图像组合显示；并且将导管的图像插入到混合后的图像和3D图像中的至少一个图像中。
根据本发明的另一个方面，用于对心脏导管引导进行成像的系统包括用于存储程序和其它数据的存储设备；和与该存储设备进行通信的处理器设备，该处理器设备运行该程序来执行；通过荧光检查获得包括导管的心脏的二维(2D)图像；通过(a)计算机断层扫描(CT)成像和(b)磁共振(MR)成像中的至少一种来获得心脏的三维(3D)图像；将2D和3D图像进行配准；在配准之后，根据2D和3D图像生成混合后的图像；提取导管的图像；将混合后的图像与3D图像组合显示；并且将导管的图像插入到混合后的图像和3D图像中的至少一个图像中。
本发明将结合附图通过下面的详细描述来被更完整地理解，其中图1示出了根据本发明原理的处理步骤的示意性表示；图2示出了根据本发明原理的处理步骤的示意性表示，其包括各步骤的代表性图像；图3示出了根据本发明原理的实验结果；图4示出了根据本发明原理的导管图像增强；以及图5示意性地示出了用于实施本发明的可编程数字计算机的应用。
具体实施例方式
本发明涉及通过自动的2D/3D配准技术将3D心房CT和MR体积与二维(2D)荧光检查图像进行配准和融合，这包括在体数据集与所投影的图像的数据之间的对准。通常，配准就是将来自不同装置和/或在不同时间获得的图像数据在空间上进行对准。高度详细的3D数据的增强的可视性可以帮助医生更有把握地移动导管，并且更精确地将该导管引导到引起心率失常的心脏的特定区域，因此提高了消融的成功率并降低了与过程有关的风险。
由于荧光检查已经被放射科医生以常规手段用于引导射频消融，并且不再需要与专用导管一起使用的昂贵的心脏绘图系统，所以根据本发明的导航系统可以帮助降低医疗成本并增加每年在给定设施中实施消融过程的次数。这对于中等规模的社区医院来说是特别重要的，例如对于那些买不起单独的普通绘图系统的医院来说是特别重要的，这类系统通常要花费近400000美元。
根据本发明的原理，自动的2D/3D配准技术被用于将高分辨率3D CT和MR体积与2D荧光检查进行融合，用于心房颤动(AFIB)导管消融术的临床应用。参见前面提到过的Wein，W.的论文。
在前面提到的Sun，Y.等人的文献中已论证，在导管消融期间显示详细的解剖学3D体积能使医生首次跟踪导管在患者心脏的精确表示内的运动，从而允许更精确地将导管导引至心脏内的目标点。本发明通过消除了对昂贵的心脏绘图系统和专用导管的需要而提供对3D-3D融合的经济的替换方案，该3D-3D融合在前面提到的Sun，Y.等人的文献中被公开。相反，3D体积通过2D/3D配准技术被配准并且利用特殊的混合效应与2D投影荧光检查图像进行融合，以对导管消融的过程进行引导。
尽管从某种意义上来说，因为导管的3D位置没有被识别，所以上述引导并不是真正的3D导航过程，然而，通过特殊的再现(rendering)技术获得的3D体积的图像揭示了重要的3D信息，这些3D信息可以大大地帮助医生看到所利用的侵入式医疗仪器的位置，并将所需的切口和试验的数量减少到最少。根据本发明的系统可以被认为是一种用于经济的导管消融术的“2.5D”导航系统。
本发明将结合附图在下面通过示例性的实施例被进一步描述，这些实施例图解说明了本发明人认为是实现本发明的最佳模式。
在本发明的实施例中利用三个主要组成部分，这将在下面描述。图1示出了图解说明根据本发明的原理的方法的示意性框图，该方法用于利用如上所述的2D/3D配准(并且在此被称为2.5D系统)与用于AFIB的准3D导航系统相结合地提供一种常规的AFIB的2D导航系统。
图2示出了图1的示意图，其中，图像也被示出来进一步说明根据本发明的各种阶段和步骤。通常与图1中的组成部分相对应的图2中的组成部分用相同的参考编号加上20来表示。
第一组成部分涉及数据采集，如图1中的方框2和4以及图2中的方框22和24来表示。3D体积(例如3D CT和/或MR体积)通常在术前被采集。3D脉管体积可以在手术期间通过DynaCTTM来采集。2D荧光检查图像在手术室中被连续采集，以便监控手术过程和引导手术。
第二组成部分涉及2D/3D配准，如图1中在6处所示。对于一种可应用的技术，利用基于强度的配准，数字影像重建(DRR)根据体数据计算得到，并且与荧光检查图像在数量上进行比较，以便确定将2D荧光检查的等角点坐标与术前的CT和/或MR的等角点坐标相联系的刚性变换。根据多个视图得到的荧光检查图像被用来提高配准准确度、特别是在深度估计方面的配准准确度。3D体积和2D荧光检查中的共同结构(特别是诸如肋骨和脊骨的骨骼结构)是得到基于强度的配准的关键特征。造影剂也被注入以突出可能对配准有帮助的血管。
对于第二种可应用的技术，利用基于特征的配准，与相同的物理点相对应的界标(诸如肺静脉(PV)上的凸点)可以在从不同视图捕获的荧光检查图像上挑选出来。利用多个视图的C臂的参数设置(诸如成角、变焦效果、工作台运动等等)，所挑选的物理点的真实3D位置然后被计算。配准通过将所计算的3D点与相应的真实的在3D体数据上挑选出的3D点进行对准来实现。需要至少一对点来实现变换中的估计，并且如果需要六参数刚性体变换，则需要至少三对点。
与利用基于特征的配准的技术相比，利用基于强度的配准的技术通常需要更少的操作者的参与和交互作用，并且因此更适用于自动操作。
第三组成部分涉及2D/3D图像融合。从更广泛的意义上来说，这代表来自多个源图像的信息的融合。在本实施例中，利用体积再现技术(VRT)来再现3D体数据，并将该3D体数据叠加到2D荧光检查上。
可以向所再现的VRT图像增加颜色以用于彩色显示，并且所再现的VRT图像的边缘可以被提取和突出。2D荧光检查可以通过背景抑制、边缘增强滤波和自动视窗分级来突出被示在2D荧光检查中的导管，用于增强显示。
在本实施例中可以被认为是整个融合过程的部分的混合由图1中的步骤8来表示。混合是用户通过图形用户接口(GUI)改变混合值而在所再现的VRT图像与2D荧光检查之间逐渐衰减而得到的。混合也可以包括导管图像提取(10)。混合后的图像由显示系统显示，这表示为14；而2D荧光检查图像由显示单元来显示，这表示为12。
注意到混合后的图像固有地包含2D荧光检查图像信息，因此混合后的图像和2D荧光检查图像对位于12处的显示来说都是可以得到的。根据用户的喜好，混合后的图像与2D荧光检查图像之间的相对亮度等级是可以控制的，使得一个或另一个可以在感知上起支配作用。在另外的选项中，2D荧光检查图像可以与混合后的图像并排显示。所提取的导管可以被叠加到任一图像或这两个图像上。
根据本发明的最终的2.5-D导航系统提供RF消融过程的多个优点，这些优点包括如下几点该2.5-D导航系统使消融导管能够显示在所再现的VRT图像的环境中，如与传统的所投影的荧光检查相比，VRT图像的特殊的3D效应(诸如色彩、阴影、照明等)为医生提供显示心脏解剖学的更逼真的图片。这允许医生准确地定位、绘图、并且消融与心率失常的原因相关联的组织，以及因此可潜在地提高AFIB消融的成功率。
而且，找到良好的工作投影的过程通过从不同角度来观察所配准的3DCT/MR体积来简化，这些不同角度通过C臂坐标与成像设备的C臂的相应物理运动同步，使得C臂将在相应的2D荧光检查的正确的位置上，而不需要捕获X射线来重新校准。这有助于减少对患者和医生的辐射量。
另一个优点是，使用所配准的VRT图像能够实现起搏导管的3D路径绘图可以代替使用荧光检查的传统的2D路径绘图，这节约了当需要改变视角时的患者造影剂的注射量。
并且，通过导管提取技术以及与根据3D数据再现的VRT图像的混合效应，导管的可视性可以被提高。
又一重要优点是，普通导管(不是昂贵的专用导管)在荧光检查和所叠加的3D体积的引导下可以被用于AFIB消融，因此减少了心脏绘图系统的花费，这导致降低的手术费用和医疗花费。
软件原型在InspaceTM上被建立，以证实相联结的(articulated)2D/3D配准和融合的功效。InspaceTM是基于SyngoTM的应用程序。(用于医学成像的西门子通用软件平台)。用于AFIB消融上的软件原型的应用的图解性附图在下面被描述。
图3示出了利用2D/3D配准的实验结果，该2D/3D配准使用InspaceTM软件原型。(A)、(B)和(C)分别示出荧光检查、3DCT和DRR。(E)和(F)分别示出配准之前的混合和配准之后的混合。这示出在基于强度的自动配准之前和之后的3D CT体积和2D荧光检查的空间对准。DRR为了配准而被仿真，并且利用由用户通过GUI控制的混合权重而将CT的所再现的VRT图像叠加到荧光检查之上。
图4示出了导管增强的结果。(A)、(B)和(C)分别示出3D荧光检查中的导管、所提取的导管和所提取的、与3D CT相混合的导管。在背景减除、边缘增强和自动视窗分级之后，并且在与3D CT进行混合之后，起搏导管被显示在初始的2D荧光检查中。
尽管本发明目前的主要应用是在AFIB消融治疗领域中，然而，可以设想，(心脏的或其它方面的)其它医学干预或治疗中的类似过程都可以从对本发明的利用及其优点中受益。
很明显，本发明最好利用与可编程数字计算机结合的成像设备的使用和应用来实现。图5以基本示意的形式示出了数字处理器，该数字处理器被耦合用于与输入装置、输出装置和用于存储程序和其它数据的存储装置进行双向数据通信。输入装置在较宽意义上被指定为一种用于提供适当的、根据本发明进行处理的一幅或多幅图像的装置。例如，输入可以来自于成像装置，诸如被并入CATSCAN、X射线机、MRI或其它装置中的装置；或者输入是所存储的图像；或输入通过与其它计算机或装置借助直接连接、经调制的红外射束、无线电、陆线、传真或卫星，如例如通过万维网或互联网得到的那样；或者输入是来自任何其它适当的该类数据源。输出装置可以包括利用诸如阴极射线显像管、等离子体显示器、液晶显示器等的任意适当设备的计算机类型的显示装置；或者，输出装置可以包括或不包括用于再现图像的装置并且可以包括存储装置或图5的存储器装置的部分，如方便的话，用于存储进一步处理、或观察、或评价的图像；或者输出装置可以利用包括如上面提到的与输入装置有关的连接或耦合。该处理器运行根据本发明建立的程序，用于实现本发明的各个步骤。对于图像数据采集和传输，这种被编程的计算机可以容易地通过诸如陆线、无线电、互联网等的通信介质连接。
图像可以被直接输入，或者通过存储、或者通过与其它计算机或装置借助直接连接、经调制的红外射束、无线电、陆线、传真或卫星(如例如借助万维网或互联网那样)进行通信而被输入，或者图像是任何其它适当的该类数据源。图像输出装置可以包括利用诸如上面所提到的任意合适的设备的计算机类型的显示装置，或者图像输出装置还可以包括存储器，如方便的话，用于存储进一步处理、或观察、或评价的图像，或者图像输出装置可以利用包括诸如上面提到的与输入有关的连接或耦合。处理器运行根据本发明建立的程序，用于实现本发明的各个步骤。对于图像数据采集和传输，这种被编程的计算机可以容易地通过诸如陆线、无线电、互联网等的通信介质连接。
本发明可以容易地被实现，至少部分地在软件存储装置中被实现并以软件产品的形式封装。这可以是计算机程序产品的形式，该计算机程序产品包括计算机可用介质，该计算机可用介质具有程序代码的、被记录在其上的计算机程序逻辑，用于执行本发明的方法。
本发明也已经部分通过使用图解的示例性实施例被解释。应当理解，但是借助示例性实施例的描述并不意图限制，尽管本发明是广泛适用的，仍不失一般性地借助示例性实施例对其原理进行解释。
还应当理解，所属领域技术人员可能做出在此不一定明确描述的各种变化和替代。在不偏离由随后的权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，做出这些变化和替代。
权利要求
1.一种用于对心脏导管引导进行成像的方法，该方法包括显示心脏的二维(2D)图像；将所述心脏的所述2D图像和三维(3D)图像进行配准；通过将所述2D图像和所述3D图像融合来得到混合后的图像；显示所述混合后的图像；从所述2D图像中提取给定的特征图像；以及将所述特征图像插入到所述3D图像中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法的各步骤在自动控制的情况下被执行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通过融合得到混合后的图像的步骤包括将所述2D图像和所述3D图像进行混合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述混合的步骤包括将所述3D图像和所述2D图像中的一个图像叠加到另一个图像上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述被叠加的3D图像和所述2D图像的相对权重在操作者的控制下是可选择的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述配准包括利用基于强度的配准。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述配准包括利用基于特征的配准。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取给定的特征图像的步骤包括提取导管图像。
9.根据权利要求1所述的方法，包括显示所述3D图像。
10.一种用于对心脏导管引导进行成像的方法，该方法包括通过荧光检查获得心脏的二维(2D)图像；通过(a)计算机断层扫描(CT)成像和(b)磁共振(MR)成像中的至少一种获得所述心脏的三维(3D)图像；将所述2D和所述3D图像进行配准；从所述2D和所述3D图像中生成混合后的图像；从所述2D图像中提取导管的图像；显示所述混合后的图像；以及将所述导管的所述图像插入到所述混合后的图像和所述3D图像中的至少一个图像中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法的各步骤在自动控制的情况下被执行。
12.根据权利要求10所述的方法，包括任选地显示所述3D图像。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述生成所述混合后的图像的步骤包括将所述2D图像叠加到所述3D图像上。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述2D图像和所述3D图像的相对强度是可由用户控制的。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述显示所述混合后的图像和所述3D图像的步骤包括将所述3D图像与所述混合后的图像并置。
16.根据权利要求10所述的方法，包括如下步骤将另一图像叠加到所述混合后的图像上。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述配准步骤包括利用基于强度的配准。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述利用基于强度的配准的步骤包括根据来自所述3D图像的体数据数字重建x射线摄影(DRR)图像；以及将所述DRR图像与所述2D图像在数量上进行比较，以得到将所述荧光检查的等角点坐标与所述3D图像的等角点坐标相联系的刚性变换。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述利用基于强度的配准的步骤包括利用从基于强度的配准的多个视图得到的2D图像。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述利用基于强度的配准的步骤包括利用从基于强度的配准的多个视图得到的2D图像，以便增加配准准确度。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述利用基于强度的配准的步骤包括利用从基于强度的配准的多个视图得到的2D图像，以便相对于深度估计提高配准准确度。
22.根据权利要求19所述的方法，其中，各步骤在自动控制的情况下被执行。
23.根据权利要求17所述的方法，其中，所述利用基于强度的配准的步骤包括注入造影剂来突出血管，以改善配准。
24.根据权利要求10所述的方法，其中，所述配准步骤包括利用基于特征的配准。
25.根据权利要求24所述的方法，该方法包括所述通过荧光检查获得心脏的2D图像的步骤包括利用所述荧光检查的C臂安装；选择与出现在多个2D图像中的各个物理特征相对应的界标，所述2D图像从分别与所述C臂的各个不同的参数设置相对应的不同视图获得；通过利用所述参数设置来计算所述物理特征的真实的3D位置；相对应地在所述3D图像的体数据中识别界标点；以及将所述真实的3D位置与相应的各个界标点相对准，用于实现配准。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述选择界标的步骤包括利用所述参数设置，所述参数设置包括成角、变焦效果、工作台运动、以及类似的参数变化中的任意一种。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述界标点包括至少三对点。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，所述界标点包括至少一对点。
29.根据权利要求25所述的方法，包括将所述2D和所述3D图像进行配准和融合；以及从所述2D和所述3D图像中生成混合后的图像。
30.根据权利要求10所述的方法，包括向所述3D图像增加彩色分量。
31.根据权利要求10所述的方法，包括提取和突出所述3D图像中的边缘。
32.根据权利要求10所述的方法，包括通过背景抑制、边缘增强滤波和自动视窗分级中的任意方法，突出被示在所述2D图像中的所述导管图像。
33.一种用于对心脏导管引导进行成像的方法，该方法包括通过荧光检查获得心脏的二维(2D)图像，该二维图像包括导管图像；获得心脏的三维(3D)图像的数据集；将所述2D图像和所述3D图像进行配准；在所述配准之后，从所述2D图像和所述3D图像中生成混合后的图像；提取所述导管的图像；显示所述混合后的图像和所述3D图像；以及将所述导管图像插入到所述混合后的图像和所述3D图像中的至少一个图像中。
34.根据权利要求33所述的方法，包括显示所述3D图像。
35.一种用于对心脏导管引导进行成像的方法，该方法包括显示心脏的二维(2D)图像，该二维图像包括导管图像；提取所述导管的图像；得到所述心脏的三维(3D)图像；将所述2D图像和所述3D图像进行配准；将所述2D图像和所述3D图像进行混合，以得到混合后的图像；显示所述混合后的图像；以及将所述导管图像插入到所述混合后的图像。
36.根据权利要求35所述的方法，包括显示所述3D图像。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述配准步骤包括利用基于强度的配准。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述利用基于强度的配准的步骤包括根据来自所述3D图像的体数据数字重建x射线摄影(DRR)图像；以及将所述DRR图像与所述2D图像在数量上进行比较，以得到将所述荧光检查的等角点坐标与所述3D图像的等角点坐标相联系的刚性变换。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述利用基于强度的配准的步骤包括利用从基于强度的配准的多个视图得到的2D图像，以便提高配准准确度。
40.根据权利要求38所述的方法，其中，所述利用基于强度的配准的步骤包括利用从基于强度的配准的多个视图得到的2D图像，以便相对于深度估计提高配准准确度。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，各步骤在自动控制的情况下被执行。
42.根据权利要求37所述的方法，其中，所述方法的各步骤在自动控制的情况下被执行。
43.根据权利要求35所述的方法，其中，所述显示步骤包括将另一图像叠加到所述混合后的图像上。
44.根据权利要求39所述的方法，其中，所述混合后的图像和所述3D图像的相对强度是可由用户控制的。
45.根据权利要求35所述的方法，其中，所述显示步骤包括将所述3D图像与所述混合后的图像并置。
46.根据权利要求41所述的方法，其中，所述混合后的图像和所述3D图像的相对强度是可由用户控制的。
47.根据权利要求35所述的方法，其中，所述配准步骤包括利用基于特征的配准。
48.根据权利要求47所述的方法，其中，所述利用基于特征的配准的步骤，其中所述通过荧光检查获得心脏的二维(2D)图像的步骤包括利用所述荧光检查的C臂安装；选择与出现在多个2D图像中的各个物理特征相对应的界标，所述多个2D图像根据分别与所述C臂的各个不同的参数设置相对应的不同视图获得；通过利用所述参数设置来计算所述物理特征的真实的3D位置；相应地在所述3D图像的体数据中识别界标点；以及将所述真实的3D位置与相应的各个界标点相对准，用于实现配准。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述选择界标的步骤包括利用所述参数设置，所述参数设置包括成角、变焦效果、工作台运动、以及类似的参数变化中的任意一种。
50.根据权利要求48所述的方法，其中，所述界标点包括至少三对点。
51.根据权利要求48所述的方法，其中，所述界标点包括至少一对点。
52.根据权利要求35所述的方法，包括向所述3D图像加入彩色分量。
53.根据权利要求35所述的方法，包括提取和突出所述3D图像中的边缘。
54.根据权利要求35所述的方法，包括通过背景抑制、边缘增强滤波和自动视窗分级中的任意方法，突出被示在所述2D图像中的所述导管。
55.一种用于对心脏导管引导进行成像的系统，该系统包括用于存储程序和其它数据的存储装置；以及与所述存储装置进行通信的处理器，所述处理器运行所述程序以执行通过荧光检查获得包括导管的心脏的二维(2D)图像；通过(a)计算机断层扫描(CT)成像和(b)磁共振(MR)成像中的至少一种来获得所述心脏的三维(3D)图像；将所述2D和所述3D图像进行配准；在所述配准之后，根据所述2D和所述3D图像生成混合后的图像；提取所述导管的图像；显示所述混合后的图像；以及将所述导管的所述图像插入到所述混合后的图像和所述3D图像中的至少一个图像中。
56.根据权利要求55所述的系统，包括显示所述3D图像。
57.根据权利要求55所述的系统，其中，所述步骤在自动控制的情况下被执行。
58.根据权利要求55所述的系统，其中，所述处理器运行所述程序以执行显示被叠加到所述3D图像上的另一图像。
59.根据权利要求55所述的系统，其中，所述处理器运行所述程序以执行与所述3D图像并置地显示所述混合后的图像。
60.根据权利要求55所述的系统，其中，所述处理器运行所述程序以执行通过利用基于强度的配准来进行所述配准。
61.根据权利要求60所述的系统，其中，所述处理器运行所述程序以执行所述利用基于强度的配准的步骤包括根据来自所述3D图像的体数据数字重建x射线摄影(DRR)图像；以及将所述DRR图像与所述2D图像在数量上进行比较，以得到将所述荧光检查的等角点坐标与所述3D图像的等角点坐标相联系的刚性变换。
62.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可用介质，该计算机可用介质具有程序代码的、被记录在其上的计算机程序逻辑，用于通过以下步骤对心脏导管引导执行成像通过荧光检查获得包括导管的心脏的二维(2D)图像；通过(a)计算机断层扫描(CT)成像和(b)磁共振(MR)成像中的至少一种来获得所述心脏的三维(3D)图像；将所述2D和所述3D图像进行配准；根据所述2D和所述3D图像生成混合后的图像；提取所述导管的图像；显示所述混合后的图像；以及将所述导管的所述图像插入到所述混合后的图像和所述3D图像中的至少一个图像中。
63.如权利要求62所述的计算机程序产品，包括显示所述3D图像。
64.如权利要求62所述的计算机程序产品，其中，所述步骤在自动控制的情况下被执行。
65.根据权利要求63所述的计算机程序产品，包括显示被叠加到所述3D图像上的所述混合后的图像。
66.根据权利要求63所述的系统，包括与所述3D图像并置地显示所述混合后的图像。
67.根据权利要求62所述的系统，其中，所述处理器运行所述程序以执行通过利用基于强度的配准来进行所述配准。
68.根据权利要求67所述的系统，其中，所述处理器运行所述程序以执行所述利用基于强度的配准的步骤包括根据来自所述3D图像的体数据数字重建x射线摄影(DRR)图像；以及将所述DRR图像与所述2D图像在数量上进行比较，以得到将所述荧光检查的等角点坐标与所述3D图像的等角点坐标相联系的刚性变换。
69.一种用于对心脏导管引导进行成像的系统，该系统包括用于存储程序和其它数据的存储装置；以及与所述存储装置进行通信的处理器装置，所述处理器装置运行所述程序以执行通过荧光检查获得包括导管的心脏的二维(2D)图像；通过(a)计算机断层扫描(CT)成像和(b)磁共振(MR)成像中的至少一种获得所述心脏的三维(3D)图像；将所述2D和所述3D图像进行配准；从所述2D图像和所述3D图像中生成混合后的图像；提取所述导管的图像；显示所述混合后的图像，并且可选地，显示所述3D图像；以及将所述导管的所述图像插入到所述混合后的图像和所述3D图像中的至少一个图像中。
70.根据权利要求69所述的系统，其中，操作所述处理器装置来显示所述3D图像。
全文摘要
一种用于对心脏导管引导进行成像的方法包括显示包括导管的心脏的二维(2D)图像；将心脏的2D图像和三维(3D)图像进行配准和混合，以得到混合后的图像；显示混合后的图像和3D图像；并且提取导管图像以及将该导管的图像插入到3D图像中。
文档编号G06T5/00GK1973779SQ20061014953
公开日2007年6月6日 申请日期2006年10月13日 优先权日2005年10月14日
发明者R·廖, F·绍尔, Y·孙, C·许 申请人:美国西门子医疗解决公司