專利名稱：用于二維透視圖像中感興趣區(qū)域輪廓可視化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如可以使醫(yī)生在2D透視圖像中定向變得容易的方法。在此，本發(fā)明涉及一種方法，該方法特別是在X射線控制介入的情況下形成一種圖像清晰和明確的定向幫助。
背景技術(shù)：
目前越來越多地采用最小侵入、即盡可能小的手術(shù)開支對(duì)(疾病)患者進(jìn)行檢查和治療。例如采用內(nèi)窺鏡、腹腔鏡、導(dǎo)管或者活組織檢查針進(jìn)行治療，將它們分別通過很小的身體開口導(dǎo)向患者的檢查區(qū)域(下面也稱為“感興趣區(qū)域”或者“感興趣的范圍”)。導(dǎo)管例如經(jīng)常在血管造影術(shù)或者心臟病檢查的范圍內(nèi)使用。
從醫(yī)療技術(shù)觀點(diǎn)來說的問題首先在于，在(例如采用傳統(tǒng)的X射線裝置或者X射線C-弓拍攝的)2D透視圖像中，應(yīng)明確識(shí)別感興趣區(qū)域(例如腫瘤)、即識(shí)別其邊界。本發(fā)明致力于解決這一問題。
所述問題特別是在下列條件下出現(xiàn)，即，在干預(yù)(手術(shù)或者檢查)的范圍內(nèi)必須利用醫(yī)療器械接近感興趣區(qū)域。在這種情況下(在不限制一般性的條件下)可以考慮到盡管活組織檢查針或者導(dǎo)管通過(例如利用所謂的C-弓的)手術(shù)中的X射線控制，能夠非常精確和高分辨率地在一個(gè)或者多個(gè)2D透視圖像中可視化，但是，在這種控制拍攝的情況下，患者解剖結(jié)構(gòu)的顯示、特別是感興趣的病原區(qū)域(腫瘤、動(dòng)脈瘤、狹窄等)的顯示不足以和不適合向醫(yī)生提供定位幫助。因此，相關(guān)身體部位的精確定位非常困難。
現(xiàn)有技術(shù)中有大量使醫(yī)生在手術(shù)中X射線控制的條件下體內(nèi)定位變得容易的方法。
最早并因此也是最為公知的方法在于注射造影劑，進(jìn)行X射線瞬時(shí)拍攝，將其作為基準(zhǔn)圖像儲(chǔ)存并放在實(shí)際(手術(shù)中)的透視圖像下面。不過，缺點(diǎn)仍在于，這一過程在C-弓每次新成角或者(血管造影)設(shè)備的其它變化(例如由于通過變焦聚、SID＝源圖像距離、檢查臺(tái)移動(dòng)等的變化)時(shí)均必須重復(fù)。
另一種方法在于，首先獲得相關(guān)身體區(qū)域的體積數(shù)據(jù)組，它完全包括感興趣區(qū)域，例如患病或者所要診斷的器官或者組織。這一點(diǎn)例如通過(基于造影劑的)螺旋計(jì)算機(jī)斷層造影或者其它3D成像模態(tài)進(jìn)行。(例如在MRT拍攝時(shí)，沒有造影劑也能看到腫瘤)。接著在3D數(shù)據(jù)組的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生人工3D體積投影圖像，它與實(shí)際的透視圖像一樣在相同的透視下可以看到并同樣處于其下面。在這種關(guān)聯(lián)上也可以稱為3D體積的“人工投影”。
此外，存在外部(基于紅外線的、磁性的等)導(dǎo)航系統(tǒng)，其通過外部位置傳感器確定醫(yī)療器械(導(dǎo)管、針)的3D位置，并且在該信息的基礎(chǔ)上可以在此前拍攝的3D體積數(shù)據(jù)組內(nèi)定向。
所有基于3D的方法的共同之處在于，(3D)參考圖像拍攝實(shí)現(xiàn)的底片相對(duì)于實(shí)際(手術(shù)中)的透視圖像的缺點(diǎn)是很大程度上不能概略地顯示解剖結(jié)構(gòu)，該顯示與其說是幫助醫(yī)生，倒不如說是使其沒有把握。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，例如在X射線控制下的最小侵入干預(yù)的情況下，提供一種在透視圖像中清晰、簡(jiǎn)單并因此概略的、使導(dǎo)航變得容易的定向幫助。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于在透視圖像中感興趣區(qū)域輪廓可視化的方法，具有下列步驟S1產(chǎn)生至少一個(gè)具有感興趣區(qū)域的3D原始數(shù)據(jù)組，其中可以看出至少一個(gè)感興趣區(qū)域的輪廓，S2從該3D原始數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生分割的3D數(shù)據(jù)組，其中在至少一個(gè)感興趣區(qū)域上明確界定輪廓，S3產(chǎn)生包括至少一個(gè)感興趣區(qū)域的2D透視圖像，S4從分割的3D數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生與2D透視圖像對(duì)準(zhǔn)的2D投影，S5確定2D投影中至少一個(gè)感興趣區(qū)域的可能是近似的輪廓，S6將該輪廓與2D透視圖像疊加。
在依據(jù)本發(fā)明方法一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，在手術(shù)中獲得2D透視圖像，可以監(jiān)視手術(shù)中的變化，并且在2D透視圖像手術(shù)中變化的情況下重復(fù)步驟S4至S6。
依據(jù)本發(fā)明，開始時(shí)所確定的3D原始數(shù)據(jù)組可以采用任意的成像模態(tài)手術(shù)前完成。
優(yōu)選的是，通過自動(dòng)或者手動(dòng)分割進(jìn)行感興趣區(qū)域的明確界定。
2D投影優(yōu)選地通過2D-3D記錄產(chǎn)生，其中，該2D-3D記錄在圖像基礎(chǔ)上或者在標(biāo)記基礎(chǔ)上進(jìn)行。
依據(jù)本發(fā)明，輪廓的確定通過手動(dòng)或者自動(dòng)分割進(jìn)行，并且在需要時(shí)也可以優(yōu)選地通過如線條、曲線、樣條等簡(jiǎn)單圖形進(jìn)行近似。
此外，提供一種適用于實(shí)施按前述方法的裝置。


下面借助附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和特性進(jìn)行詳細(xì)說明。其中圖1示意地示出依據(jù)本發(fā)明方法可能的檢查和/或者治療裝置的原理圖；圖2示出依據(jù)本發(fā)明方法的流程圖；以及圖3示出對(duì)相關(guān)圖像數(shù)據(jù)組依據(jù)本發(fā)明的圖像處理步驟。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)本發(fā)明的方法可以獨(dú)立于醫(yī)生的干預(yù)而應(yīng)用在任意現(xiàn)存的2D透視圖像上，不過，下面借助X射線控制條件下的手術(shù)中最小侵入的措施進(jìn)行說明，因?yàn)槠涫且罁?jù)本發(fā)明方法最重要的應(yīng)用情況。
圖1示出在依據(jù)本發(fā)明方法的范圍內(nèi)可以在X射線控制條件下最小侵入手術(shù)使用的檢查和/或者治療裝置1。裝置1由用于拍攝二維透視圖像(2D透視圖像或2D熒光圖像)的C-弓3組成，在該C-弓上面設(shè)置X射線輻射源4和射線檢波器5(例如固體圖像檢波器)以及工具板TP。患者7的檢查范圍6最好處于C-弓的等角點(diǎn)上，從而該范圍完全可以在所拍攝的透視圖像中看到。
緊靠C-弓3的是導(dǎo)航傳感器S，通過其可以采集工具板TP和因此C-弓3的實(shí)際位置、以及干預(yù)所使用的醫(yī)療器械11和患者本身的位置。
通過控制和處理裝置8控制裝置1的運(yùn)行，其中，該控制和處理裝置也控制圖像拍攝運(yùn)行。
此外，裝置1還包括未詳細(xì)示出的圖像處理裝置，后者具有一個(gè)或者多個(gè)上面顯示透視圖像的熒光屏10。
圖像處理裝置中還存在3D原始數(shù)據(jù)組9等，它最好手術(shù)前拍攝并特別是這樣完整地含有感興趣區(qū)域(病理區(qū)域)，使該部位相對(duì)于周圍的組織可以明確界定顯示或區(qū)分。只要保證明確界定，就可以采用任意的成像模態(tài)拍攝該3D原始數(shù)據(jù)組9。
因此，在計(jì)算機(jī)X射線斷層造影拍攝的情況下，為顯示軟組織(腫瘤)這種拍攝應(yīng)該在造影劑基礎(chǔ)上進(jìn)行。
MRT拍攝一般情況下不需要特殊的拍攝條件，雖然在某些情況下這種造影劑基礎(chǔ)會(huì)產(chǎn)生更好的圖像。3D原始數(shù)據(jù)組9也可以采用本身的圖像拍攝裝置2拍攝，也就是直接在本身的介入之前，其中，圖像拍攝裝置2必須以3D血管造影模式運(yùn)行。
本發(fā)明提供了一種方法，其中，可以清晰和明確表述的方式將檢查區(qū)域6(即感興趣區(qū)域)與在任意C-弓位置下拍攝的手術(shù)中實(shí)際的2D透視圖像疊加，后者基本上以更明確的方式僅反映了醫(yī)療器械。
事實(shí)表明，主治醫(yī)生在絕大多數(shù)情況下并不對(duì)切合實(shí)際的疊加感興趣，而是希望例如僅顯示腫瘤界線或者輪廓的定向幫助。
為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，下面提出了依據(jù)本發(fā)明的步驟(結(jié)合圖3參見圖2的方法流程圖)該方法以(手術(shù)前的)3D原始數(shù)據(jù)組12為基礎(chǔ)，它包含嵌入周圍組織13內(nèi)的感興趣區(qū)域6。在圖3中這種周圍組織13具有血管造影的結(jié)構(gòu)。
在第一方法步驟S1中，這樣獲得3D原始數(shù)據(jù)組12，使感興趣區(qū)域6(例如腫瘤)可與周圍的組織13明確界定。在第二方法步驟S2中，這種界定通過手動(dòng)或者自動(dòng)分割進(jìn)行，由此得到分割的3D原始數(shù)據(jù)組13，它僅包含感興趣區(qū)域并就此而言進(jìn)行界定。在第三方法步驟S3中，(例如采用C-弓)拍攝2D透視圖像。在進(jìn)一步的圖像處理方法步驟S4中，從分割的3D數(shù)據(jù)組中純計(jì)算地產(chǎn)生2D投影14，它在尺寸和空間定向方面與手術(shù)中的實(shí)際2D透視圖像15的實(shí)際C-弓位置全等，也就是對(duì)準(zhǔn)。
這種2D投影從分割3D數(shù)據(jù)組中的產(chǎn)生，借助于按照現(xiàn)有技術(shù)公知的2D/3D記錄方法例如基于圖像或者基于標(biāo)記地自動(dòng)進(jìn)行。
在第五方法步驟S5中，采用公知的分割方法確定2D投影可見體積部分的輪廓并在需要時(shí)通過(線條、曲線段、樣條等)簡(jiǎn)單圖形產(chǎn)生近似值，以獲得簡(jiǎn)化的2D投影16。這種簡(jiǎn)化的2D投影16依據(jù)其幾何形狀與2D X射線透視圖等同，只是該投影作為唯一的圖像信息在該透視中包含感興趣區(qū)域6的輪廓17。
在第六和暫時(shí)最后的方法步驟S6中，將簡(jiǎn)化的2D投影16并因此感興趣區(qū)域6的輪廓17與2D透視圖像15疊加。
最后，這點(diǎn)在依據(jù)圖1的圖像處理裝置的熒光屏10上產(chǎn)生總圖像17，其中，在實(shí)際的C-弓位置上顯示醫(yī)療器械11相對(duì)于感興趣區(qū)域清晰界定的輪廓。周圍(背景)組織(例如圖1中的頭7)的解剖結(jié)構(gòu)僅弱對(duì)比度地顯示。
在依據(jù)本發(fā)明方法的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，(例如通過導(dǎo)航系統(tǒng)S)在進(jìn)一步的第七方法步驟S7中監(jiān)視C-弓成角的變化或設(shè)備參數(shù)的變化或者還有患者的移動(dòng)，并且在第八方法步驟S8中，如果所顯示的輪廓不再有效的話，則清除疊加的圖形。在這種情況下，該方法重新從步驟S4開始，由此確定與新的C-弓配置相應(yīng)新的簡(jiǎn)化2D投影。該方法的速度取決于控制和處理裝置8的計(jì)算機(jī)能力，不過，該裝置的速度最好允許使用者實(shí)時(shí)地計(jì)算輪廓疊加。
總之，通過依據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生以下優(yōu)點(diǎn)-通過手術(shù)前3D原始數(shù)據(jù)組的分割可以描述清晰輪廓的構(gòu)成上嚴(yán)格定義的解剖上重要的界線。
-這些界線通過這些輪廓與2D透視圖像(手術(shù)中或?qū)崨r拍攝圖像)的疊加，可視性明顯優(yōu)于整個(gè)3D原始數(shù)據(jù)組與實(shí)際透視圖像的疊加。通過輪廓采用簡(jiǎn)單圖形依據(jù)本發(fā)明的顯示，比通過目前可供使用的方法可以更清晰和更明確地界定界線。
-在(例如由于C-弓的移動(dòng)或例如變焦聚、SID的改變、檢查臺(tái)移動(dòng)等設(shè)備參數(shù)變化或者患者移動(dòng))造成2D透視圖像在手術(shù)中變化的情況下，可以自動(dòng)并連續(xù)獲得輪廓，從而使觀察者在疊加的2D透視圖像上產(chǎn)生參數(shù)變化期間解剖結(jié)構(gòu)的立體印象。這一點(diǎn)在使用造影劑情況下的優(yōu)點(diǎn)是，為新成角無需注射附加的造影劑，而另一方面輪廓立即和在無使用者一方的其它相互作用條件下即可使用。
權(quán)利要求
1.一種在透視圖像中對(duì)感興趣區(qū)域輪廓的可視化的方法，具有以下步驟S1產(chǎn)生至少一個(gè)具有感興趣區(qū)域的3D原始數(shù)據(jù)組，其中可以看到至少一個(gè)感興趣區(qū)域的輪廓，S2從該3D原始數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生分割的3D數(shù)據(jù)組，其中在至少一個(gè)感興趣區(qū)域上明確界定輪廓，S3產(chǎn)生包括至少一個(gè)感興趣區(qū)域的2D透視圖像，S4從分割的3D數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生與該2D透視圖像對(duì)準(zhǔn)的2D投影，S5確定該2D投影中至少一個(gè)感興趣區(qū)域可能近似的輪廓，S6將該輪廓與該2D透視圖像疊加。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述2D透視圖像在手術(shù)中獲得。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述2D透視圖像監(jiān)視手術(shù)中的變化。
4.按權(quán)利要求2至3之一所述的方法，其特征在于，在所述2D透視圖像在手術(shù)中變化的情況下重復(fù)S4至S6的步驟。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，采用任意成像模態(tài)在手術(shù)前完成所述3D原始數(shù)據(jù)組。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，通過自動(dòng)或者手動(dòng)分割進(jìn)行感興趣區(qū)域的明確界定。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，通過2D-3D記錄產(chǎn)生所述2D投影。
8.按權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在圖像基礎(chǔ)上或者在標(biāo)記基礎(chǔ)上進(jìn)行所述2D-3D記錄。
9.按權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，通過手動(dòng)或者自動(dòng)分割進(jìn)行所述輪廓的確定。
10.按權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，通過如線條、曲線、樣條等簡(jiǎn)單圖形來近似所述輪廓。
11.一種用于實(shí)施按前述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使醫(yī)生在2D透視圖像中的定向變得容易的方法。在此，本發(fā)明涉及一種在透視圖像中對(duì)感興趣區(qū)域輪廓可視化的方法，具有以下步驟S1產(chǎn)生至少一個(gè)具有感興趣區(qū)域的3D原始數(shù)據(jù)組，其中可以看到至少一個(gè)感興趣區(qū)域的輪廓，S2從該3D原始數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生分割的3D數(shù)據(jù)組，其中在至少一個(gè)關(guān)心部位上明確界定輪廓，S3產(chǎn)生包括至少一個(gè)感興趣區(qū)域的2D透視圖像，S4從分割的3D數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生與該2D透視圖像對(duì)準(zhǔn)的2D投影，S5確定該2D投影中至少一個(gè)感興趣區(qū)域可能近似的輪廓，S6將該輪廓與該2D透視圖像疊加。
文檔編號(hào)A61B6/00GK1891153SQ20061010648
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者托馬斯·布魯納, 弗蘭克·丹澤 申請(qǐng)人:西門子公司