專利名稱：用于控制ptca血管造影片的觀察系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學觀察系統(tǒng)，具有用于檢測一系列醫(yī)學圖像中的關(guān)注對象的裝置。本發(fā)明尤其涉及一種觀察系統(tǒng)，其具有圖像處理裝置和圖像顯示裝置，用于精確控制醫(yī)學工具在一系列血管造影片中的動脈中的定位。例如，本發(fā)明可以應用于在“經(jīng)皮冠狀動脈血管成形術(shù)”(PTCA)手術(shù)中精確控制支架(stent)在冠狀動脈中的定位。
本發(fā)明還涉及一種耦合到這種系統(tǒng)的醫(yī)學檢查設(shè)備。
背景技術(shù)：
已經(jīng)從Ioannis Kompatsiaris等在IEEE TRANSACTIONS ONMEDICAL IMAGING，VOL.19，No.6，JUNE 2000，pages 652-662上發(fā)表的、題目為“Deformable Boundary Detection of Stents inAngiographic Images”的論文中得知了一種用于從醫(yī)學圖像中提取支架的方法。這篇論文描述了一種用于在血管造影圖像中檢測稱為支架的醫(yī)學工具的應變邊界的圖像處理方法。支架是被放置在冠狀動脈中以改善出現(xiàn)狹窄的區(qū)域中的血液循環(huán)的手術(shù)用不銹鋼線圈。狹窄(stenosis)是冠狀動脈的變窄。當在患者的冠狀動脈中識別出狹窄時，可以建議進行經(jīng)皮冠狀冠狀動脈血管成形術(shù)(PTCA)。PTCA的基本思想是將具有可膨脹小氣囊的單軌定位在該冠狀動脈的變窄部分。該氣囊膨脹以便向外推動該變窄冠狀動脈的壁。這個過程減少了變窄直到它不再妨礙血液流動。然后該氣囊被縮小并且從該冠狀動脈中去除。為了避免在該冠狀動脈的先前狹窄區(qū)域再次發(fā)生再狹窄，在所述過程之后經(jīng)常會在所述區(qū)域中進行支架植入。使用另一個氣囊單軌將該支架引入到該冠狀動脈中。該支架被緊緊纏繞在附著在該單軌上的該第二氣囊周圍。一旦該頂端帶有第二氣囊的單軌被定位在該冠狀動脈的所述區(qū)域中，就使該氣囊膨脹。該氣囊的展開導致該支架擴展，將其向該冠狀動脈壁按壓。然后，該氣囊和單軌被去除，而該支架一旦被擴展，就可以認為是永久植入物。該支架像腳手架一樣工作，保持該冠狀動脈腔打開和允許正常血液流動通過該冠狀動脈。支架放置幫助很多患者避免了突發(fā)心臟旁路介入(emergency heart bypassintervention)和/或心臟病發(fā)作。
在該引用的論文中公開的方法主要是針對在血管造影圖像中展開支架后該支架的可視。它包括步驟構(gòu)造支架的3D模型；使用透視規(guī)則得到一組2D模型；將所述2D模型與訓練階段中的真實血管造影圖像相匹配；使用該組2D模型和最大似然準則在血管造影圖像中粗略檢測支架；使用主動輪廓模型細化該粗略檢測支架的邊界。
所述方法的缺點在于，對于在支架植入的介入狀態(tài)中的一系列圖像進行實時處理的計算負載太大。另一個缺點是，它不提供支架植入現(xiàn)在所需的健壯性和精確性，如在支架定位的控制步驟中所檢驗的。

發(fā)明內(nèi)容
該動脈壁、導線和支架主要是可以無線電穿透的。造影劑可以通過冠狀動脈散播以便顯示和定位該冠狀動脈的變窄部分。當使用時，必須在非常短的時長內(nèi)引入僅僅非常少量造影劑，因為它會對患者產(chǎn)生毒性。所以，使用造影劑僅在大約12秒內(nèi)提供該動脈的改善的顯示。此外，該造影劑不能夠改善該氣囊或支架的可視性。
事實上，由于成像的不利條件，該定位支架的步驟是非常困難的步驟。醫(yī)生只能在屏幕上遵循該介入(intervention)，因為在該介入中，患者的胸廓不是打開的。用于血管成形術(shù)的導線一般是通過股動脈中的開口而引入，并且通過主動脈朝著心門(左心室)推進直到該主動脈交叉(aortic cross)。越過該主動脈交叉，該導線被引入到被診斷為發(fā)生狹窄的冠狀動脈中。該導線被用于將配備有氣囊或纏繞在氣囊周圍的支架的單軌引入到該變窄冠狀動脈中。在噪聲熒光圖像中不僅能觀察到該單軌、氣囊、支架和變窄動脈壁，而且它們顯示了使得其顯示非常困難的射線照片低對比度。此外，在該血管成形術(shù)介入期間，該僅配備有氣囊或者配備有氣囊和支架的單軌相對于該冠狀動脈移動，該冠狀動脈在心臟脈沖的作用下移動，并且是在受到患者呼吸和心臟跳動作用下移動的背景中看到所述冠狀動脈。這些移動使得該氣囊和支架這些熒光圖像中的關(guān)注對象(OI)的識別和定位變得更難實現(xiàn)。而且，這些移動使得縮放無效，因為該關(guān)注對象會跑出該縮放圖像幀。
因此，本發(fā)明的目的是提出一種成像系統(tǒng)，具有基于氣囊檢測而自動限定關(guān)注區(qū)域(ROI)的自動圖像處理裝置，以便減少用戶與觀察系統(tǒng)的交互，從而減少了PTCA時長。根據(jù)本發(fā)明，通過具有如權(quán)利要求1所述裝置的成像系統(tǒng)解決了這個問題。
本發(fā)明的另一目的是提出這樣一種成像系統(tǒng)，具有用于配準(registration)和增強該自動ROI中的關(guān)注對象(OI)的自動圖像處理裝置，以便在PTCA期間改進支架定位和支架擴展的檢測，如使用支架控制裝置進一步檢驗的。本發(fā)明的該處理裝置可以在PTCA期間在線即實時應用，或者在工作站上離線應用。該成像系統(tǒng)的特定實施例在從屬權(quán)利要求中限定。進一步限定了在該系統(tǒng)中使用的成像處理方法，用于實施該方法步驟的程序產(chǎn)品，和用于幫助顯示介入的檢驗設(shè)備。


下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例，其中圖1A和1B是該系統(tǒng)的裝置的功能性框圖；圖2A-2D示出了標記配準；圖3示出了用于標記配準的操作；圖4A-4C示出了在“氣囊序列”中顯示的信息；圖5A-5C示出了在“支架序列”中顯示的信息；圖6A示出了沒有“支架提高(Stent Boosting)”的支架顯示圖像，圖6B示出了在自動限定的ROI中經(jīng)過“支架提高”處理的支架圖像；圖7A示出了氣囊序列中的一個典型幀；圖7B是一個幀，示出了判定在“氣囊序列”中的多個幀之外的像素方式的最小區(qū)域，指示了適當?shù)淖詣覴OI，用虛線正方形表示；圖8是使用所述系統(tǒng)的醫(yī)學檢查設(shè)備的功能性框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種實時觀察系統(tǒng)，具有圖像處理裝置，用于基于圖像中結(jié)構(gòu)的自動檢測而獲得噪聲圖像和在該序列的圖像中在線或離線自動限定ROI。
本發(fā)明還涉及將該自動ROI應用到基于該ROI的特定結(jié)構(gòu)顯示而配準關(guān)注區(qū)域的圖像處理裝置。本發(fā)明還涉及將該配準的自動ROI應用到圖像處理裝置以加強和偶爾縮放ROI中的關(guān)注對象。該圖像處理裝置可以被離線應用。下面通過心臟病醫(yī)學領(lǐng)域應用的例子來說明本發(fā)明的觀察系統(tǒng)和圖像處理方法。在該應用中，關(guān)注對象(OI)是在冠狀動脈變窄區(qū)域中的支架植入工具例如氣囊、氣囊標記或支架。在稱為經(jīng)皮冠狀動脈血管成形術(shù)(PTCA)的醫(yī)學介入期間，使用低x射線劑量在稱為血管造影片的x射線熒光圖像序列中觀察它們，其圖像被噪音嚴重干擾。實際上，在x射線應用的短時間持續(xù)期間，在多個短序列中記錄PTCA，以便減少患者的輻射以及醫(yī)生的輻射。
該觀察系統(tǒng)的用戶可以有在PTCA的每個階段干預該觀察系統(tǒng)的能力。如圖8所示，用戶有他的處理控制裝置68，以激活和控制該圖像處理裝置。這些控制裝置包括使用戶可以控制該處理操作的持續(xù)時間的啟動和停止裝置該處理裝置是用戶激活的，而不移動該工具或多個工具。本發(fā)明的一個目的是減少用戶交互的數(shù)量以便減少PTCA的持續(xù)時間。
如圖1A所示，在PTCA的第一階段，記錄在圖像10的第一序列中，即是指“氣囊序列”，在步驟11將附著到第一引導單軌的第一氣囊定位在冠狀動脈中。在該圖像中用ROI表示的關(guān)注區(qū)域必須被自動限定。實際上，本發(fā)明的一個目的是提供自動裝置以避免由用戶限定ROI的交互步驟。ROI限定裝置包括用于檢測與該單軌相關(guān)的或多或少無線電透過的氣囊。在氣囊擴張階段11，在未配準的圖像中執(zhí)行該氣囊的檢測，被記錄在包括至少一個圖像的第一圖像陣列10中，稱為“氣囊序列”。
該氣囊可以被直接檢測。但是優(yōu)選地，在該階段用于氣囊膨脹11的材料是造影劑。該氣囊的外皮限制了造影劑擴散，從而所述造影劑不會灌注到該冠狀動脈中。該通過使用造影劑膨脹的氣囊是不透過無線電的，因此在檢測時比沒有造影劑的氣囊更容易被確切識別和定位。當它在不同運動源的作用下移動時，該具有造影劑的氣囊會比沒有造影劑的氣囊更容易檢測。在該氣囊膨脹階段，關(guān)注區(qū)域(ROI)1被限制到該被檢測氣囊周圍的限制區(qū)域，從而可以在12中自動估計。該ROI通過坐標限定并且被存儲以備進一步使用。
在進一步的支架植入階段，記錄在第二序列圖像20中，稱為“支架序列”，現(xiàn)在在步驟21中，在冠狀動脈中定位被支架纏繞的第二氣囊。在預先在“氣囊序列”10中限定的自動ROI 1中檢查該第二氣囊的地帶。
如圖1B所示，查找通常被設(shè)置在該氣囊每個末端的氣囊標記。它們是用于ROI配準的關(guān)注區(qū)域。這些氣囊標記看起來好像無線電不透過的小斑點。
ROI確定的重要性在于，在該ROI中比在整個圖像中更容易識別實際的氣囊標記。因為該氣囊標記與或多或少透過無線電的氣囊相關(guān)聯(lián)，所以在整個圖像中，所述氣囊標記會由于這些噪音嚴重的熒光圖像中很多背景細節(jié)而誤識。相反，根據(jù)本發(fā)明對于ROI的限定使得消除了由未配準圖像中現(xiàn)在位于ROI外部的其他斑點組成的錯誤警報。該ROI中的小斑點可以被清楚識別為氣囊標記和明確提取。
在“支架序列”20中，該被檢測的氣囊標記被配準在ROI中，其允許基于氣囊標記配準而配準該關(guān)注對象。然后，用于濾波該背景以及增強和偶爾縮放關(guān)注對象的、被稱為“支架提高”裝置22-25的圖像處理裝置，被應用到該配準的支架序列，其使得可以準確定位該支架，如在支架定位和擴展的“結(jié)果控制”過程30中所檢驗的。
如圖1B所示，根據(jù)本發(fā)明，不通過用戶的交互操作來執(zhí)行ROI的確定。相反，為了向用戶提供改進的輔助，以及為了減少PTCA的持續(xù)時間，本發(fā)明的系統(tǒng)具有用于自動限定ROI的裝置12，從而避免了所述交互步驟。該ROI的自動檢測是基于先前在氣囊膨脹階段11中對于“氣囊序列”10中的具有造影劑的無線電透過氣囊的自動檢測。一旦該氣囊被識別，就自動地限定該ROI而不需要用戶的輔助。所述ROI由坐標限定。該ROI被限定為包括至少在一幀或者優(yōu)選為多幀中的被檢測氣囊的最小地帶。該ROI被記錄和存儲并且在“支架序列”20中進一步使用。
在“支架序列”20中，該處理裝置包括ROI配準裝置21、22、23。在該ROI中，在步驟21中該氣囊仍然是縮小的，在步驟22，在當前傳送到該“支架序列”的原始圖像中的限制的ROI中查找氣囊標記的位置。它利用了這樣一個事實，即在配準該序列的圖像之前，該氣囊標記緊密相關(guān)地一起移動，這是因為它們都附著到該氣囊上。這是一個在該小ROI中識別氣囊標記的線索。在步驟23，相對于該ROI邊界提取和配準該氣囊標記。從而，可以在ROI中配準關(guān)注對象(OI)例如該氣囊和支架，然后對其進行空間和時間濾波以及進一步的增強和偶爾縮放。
在本發(fā)明的優(yōu)點中，該系統(tǒng)提供了消除了氣囊標記檢測的不準確性，否則將有大約10％的錯誤警報；在PTCA期間準確和健壯的支架定位和展開結(jié)果，如“結(jié)果控制”30中所檢驗的；不需要用戶交互的ROI自動限定，減少了PTCA的時間持續(xù)和增加了用戶的舒適度。
所以，PTCA通常包括用于在稱為狹窄的損害位置擴大冠狀動脈的多個階段，以下對其進行詳細說明參照圖4A，使用導管39將窄導線31引入到冠狀動脈41中，其延伸越過導管39的末端，并且穿過該狹窄位置處的冠狀動脈部分40的狹小內(nèi)腔。
參照圖4B，引入由所述導線31引導的第一單軌50a，其穿過單軌50a的開口，并且具有纏繞在其末端周圍的第一氣囊54a，沒有支架；并且將所述第一氣囊54a定位在狹窄位置處的冠狀動脈部分40。
參照圖4C，該第一氣囊54a膨脹，用于在該狹窄位置處擴展冠狀動脈41的狹窄內(nèi)腔40；然后利用該第一單軌50a去除該第一氣囊54a。該第一氣囊通過使用造影劑膨脹。
本發(fā)明的醫(yī)學觀察系統(tǒng)具有用于在階段a)-c)期間記錄圖像的記錄裝置，從而形成稱為“氣囊序列”10的第一圖像序列，如圖1A和圖1B所示。在圖1A所示的“氣囊序列”10中，步驟c)對應于模塊11。
記錄在“氣囊序列”中的PTCA步驟如下所示參照圖5A，再次使用導管39和窄導線31，引入具有纏繞在其末端的第二氣囊54b和在該第二氣囊54b周圍的支架55的第二單軌50b；和將所述具有支架的第二氣囊定位在冠狀動脈41的先前擴展的內(nèi)腔40中的狹窄位置。
參照圖5B，膨脹第二氣囊54b以擴展形成支架55的線圈，其變成內(nèi)嵌在該冠狀動脈壁中。
在支架擴展之后，該導管可以被保持在該支架內(nèi)的穩(wěn)定位置，并且具有縮小的氣囊，在稱為“結(jié)果控制序列”的圖像序列采集期間，進一步用于執(zhí)行該支架植入的“結(jié)果控制”30。
參照圖5C，在支架擴展之后，將該擴展的支架55視為永久植入物，去除該第二氣囊54b，第二單軌50b，導線31和導管39。
然后，該“結(jié)果控制序列”可以被傳輸?shù)骄哂杏糜陲@示圖像的監(jiān)視器屏幕的工作站。該工作站具有用于離線處理的圖像處理裝置。
因此，本發(fā)明的醫(yī)學觀察系統(tǒng)具有用于在階段d)-g)期間記錄和存儲圖像的記錄裝置，從而形成稱為“支架序列”20的第二圖像序列，如圖1A和1B所示。在圖1A所示的“支架序列”20中，步驟d)對應于模塊21。
在PTCA期間，該圖像可以被直接在線處理和顯示，或者例如可以對于“結(jié)果控制”30離線處理和顯示這些圖像。
由于嚴重對比的醫(yī)學圖像，該稱為PTCA的醫(yī)學介入很難進行，其中在該熒光圖像的噪聲背景中幾乎不能區(qū)別該實際上可以無線電透過的導線、氣囊、支架和冠狀動脈壁，并且還受到運動的影響。
因而，PTCA的一個關(guān)鍵步驟是用于改善在變窄冠狀動脈中的支架定位和在動脈壁中的支架擴展。迫切的臨床問題與支架的不適當放置或擴展相關(guān)。不適當定位或擴展的支架會局部地破壞血液流動和導致血栓形成。血管成形術(shù)的替換選擇是用于橋接動脈變窄部分的嚴重介入。該嚴重介入包括打開患者的胸廓，這樣會遺留比PTCA介入更多得多的后果。
因此，設(shè)置圖像處理裝置以改善該醫(yī)學工具在PTCA所有階段的可視顯示是很重要的。而且，重要的是要減少PTCA的持續(xù)時間以減少患者和醫(yī)生的輻射。此外，重要的是要設(shè)置用于執(zhí)行對支架定位進行精確結(jié)果控制的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，如圖1A和1B所示裝置22-25的稱為“支架提高”的圖像處理裝置，用于改善在稱為“支架序列”20的第二圖像序列和/或“結(jié)果控制序列”30中所示的階段中的醫(yī)學工具可視顯示。該圖像處理裝置可以在線應用以在稱為“支架序列”20的第二圖像序列中進行實時圖像處理?；蛘咴搱D像處理裝置可以離線應用以進行“結(jié)果控制”30。
圖6A示出了在原始支架圖像中的支架，即沒有“支架提高”，而圖6B示出了被“支架提高”增強的支架圖像的圖像?？梢钥闯觯爸Ъ芴岣摺贝蟠笤鰪娏酥Ъ苓吘壓透纳屏酥Ъ芸梢曅?。
術(shù)語“支架提高”是指特征增強的圖像處理裝置，用于在上述支架圖像序列中執(zhí)行PTCA的步驟d)、e)或結(jié)果控制f)。該“支架提高”圖像處理裝置可以有利地實時工作，直接應用到在PTCA期間使用的系統(tǒng)中，以便在線改善“支架序列”圖像中的特征顯示或者仍然在線地對“結(jié)果控制”序列的圖像進行處理。相反，該“支架提高”圖像處理裝置可以使用工作站離線應用以進行“結(jié)果控制”。
在“支架序列”或“結(jié)果控制序列”中，如圖1B所示，該圖像處理裝置包括用于氣囊標記配準的配準裝置，包括用于氣囊標記定位的裝置，如圖1B的裝置22所示該支架提高裝置首先包括用于在“支架序列”10的幀中自動識別兩個不透過無線電的標記的提取裝置。該標記51b、52b是在用于放置支架55的導管50b上。
用于氣囊標記配準的裝置，如圖1B的裝置23所示該圖像處理裝置在監(jiān)視器屏幕中心凍結(jié)該標記相對彼此在該圖像序列每一幀中的位置和方向，并且將該標記的位置例如與它們在第一幀中的位置匹配。
如圖2A、2B、2C、2D和圖3所示，該圖像配準包括三個基本操作為轉(zhuǎn)換T，旋轉(zhuǎn)R，和擴張或縮減Δ。從而也凍結(jié)了該具有相對于該標記的固定位置的直接環(huán)境，包括該支架。然而該例如由于心臟和呼吸而逐幀移動的背景沒有被凍結(jié)。因此背景模糊的。
圖3示出了在圖2A所示的第一圖像中檢測的標記位置A1、A2，和在第二圖像中檢測的標記位置B1、B2。轉(zhuǎn)換T將B1B2的中心CB移動到A1A2的中心CA，從而得到新位置B′1B′2，如圖2B所示。旋轉(zhuǎn)R使得B′1B′2的軸與A1A2的軸一致，從而得到新位置B″1B″2，如圖2C所示。然后擴張或縮減Δ配準在位置A1A2的標記，如圖2D所示。
因此該凍結(jié)幀的平均導致了該標記的環(huán)境以及進而導致支架55的更加增強的對比度，同時在該背景中的周圍區(qū)域的所有結(jié)構(gòu)和噪聲被消除，并導致了對比度損失。這樣，就更增強了支架的可視性。在圖6B中可以看到增強的支架的例子。
如果“支架提高”裝置被應用到該圖像而沒有特定條件，那么所述裝置就顯示出了缺點該缺點是，僅僅支架提高是不完全健壯的，從而不是完全自動化的。在將支架提高圖像處理裝置應用到支架圖像的大數(shù)據(jù)庫期間，觀察到有一定百分比(5-10％)的標記被不正確地檢測。因為支架提高被應用到配準的圖像中，該配準是基于標記檢測的，所以支架提高裝置會提供被錯誤增強的支架圖像。
不良支架提高生成圖像的一個原因是，由于用于配準的參照的氣囊標記的誤檢測。代替正確的氣囊標記，在原始支架圖像中，在實際氣囊標記鄰近的寄生的標記狀對象例如縫線、ECG標記等會被誤識為正確的氣囊標記。
為了增加標記提取裝置的可靠性，在圖像的原始支架序列中畫出關(guān)注區(qū)域(ROI)。該ROI必須以這種方式畫出，以使得不相關(guān)的寄生對象在該ROI的外部。該ROI在支架提高應用中是極為重要的，以便徹底減少在標記提取期間錯誤警報的數(shù)量，從而改善了使用標記位置的配準裝置的結(jié)果。如果該圖像處理裝置需要明確的用戶交互，那么在ROI畫出階段會出現(xiàn)一個缺點即用戶使用交互繪圖裝置來畫出所述的ROI。
可以通過使用在激活實際的支架提高裝置之前自動查找限制的ROI的裝置來避免該缺點。根據(jù)本發(fā)明，ROI的自動限定是基于在氣囊膨脹階段對氣囊的自動檢測。該自動查找限制的ROI的基本思想是使用膨脹的“氣囊序列”的圖像，其總是在“支架序列”的圖像或“結(jié)果控制”序列的圖像的記錄之前被記錄，因為醫(yī)生需要看到該氣囊擴展，以檢驗該狹窄是否被正確地擴張。記錄和存儲該“氣囊序列”的圖像是PTCA期間的常用程式。
在記錄和存儲該“氣囊序列”的步驟期間，檢測該第一氣囊54a。為了該檢測，第一氣囊54a優(yōu)選地通過使用造影劑膨脹，從而非常容易看到。如圖7A所示，它看起來像是圖像中的大的、對比明顯的黑色對象。因為該“氣囊序列”的圖像通常被記錄在與“支架序列”的隨后圖像完全相同的投影(projection)中，其中該第二氣囊54b當前是縮小的并且位于該支架內(nèi)，如圖5A所示，所以如在“氣囊序列”中所看到的，基于該第一氣囊54a的位置對于ROI的自動確定是可行的，并且得到了適于“支架提高”的ROI，如圖7B所示。在該實際“支架序列”中的氣囊標記51b、52b將位于與“氣囊序列”中的膨脹氣囊的氣囊標記51a、52a相同的位置，假定操作者不改變患者平臺在之間的位置。
此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使當被對比產(chǎn)品(contrast product)包圍時，也可以檢測標記。因而，能夠保持跟蹤潛在的標記對候選(markercouple candidate)和到處查找用于氣囊檢測的那些候選。標記對候選檢測和那些對周圍的氣囊檢測的組合應當能夠得到健壯的氣囊檢測。
圖1A是本發(fā)明所提出裝置的圖示。首先通過利用預先記錄的“氣囊序列”10的圖像在使用造影劑的第一階段氣囊膨脹11期間來估計ROI。再次要注意的是，該造影劑被通過單軌50a引入并且限制到氣囊54a。該造影劑被灌注到患者的冠狀動脈中。ROI 1現(xiàn)在是用于“支架提高”處理裝置24的自動輸入，如圖1B所示。“支架提高”的可能的過程通過圖1A中的裝置22-25表示。該ROI自動確定的過程可以使用氣囊54b膨脹的步驟e)而被直接應用到“支架序列”。在這個直接過程中，氣囊54b通過使用造影劑膨脹，并且用于限定ROI，代替了在“氣囊序列”的步驟c)中的氣囊54a。
圖7A示出了在支架放置期間氣囊序列中的一個典型幀。該氣囊標記是支架提高中的重要特征，與該膨脹的氣囊一起可見。圖7B示出了表示在“氣囊序列”的多個幀之外的像素方式的最小區(qū)域。該最小示出了在心臟運動期間該氣囊的位置的合并。該氣囊位置的收集指示了適當需要的自動ROI，在圖中用虛線正方形表示。
提取裝置解決了在該序列中自動和準確定位氣囊和標記的問題。一旦使用該自動提取裝置確定了該標記位置，配準裝置就基于標記位置而提供配準的序列圖像。然后，增強裝置生成具有增強的關(guān)注對象例如支架的圖像?？s放裝置，當前被應用于該配準圖像中的穩(wěn)定關(guān)注對象，允許在處理的圖像中對于具有該工具和血管的關(guān)注區(qū)域的改進顯示。
該處理的圖像允許在支架擴展之前檢驗第二氣囊54b的位置，其中支架55纏繞在其周圍，并且允許最終檢驗該擴展的支架。這些圖像處理步驟的結(jié)果還允許在第一氣囊膨脹之后檢驗該動脈內(nèi)腔的正確擴展；并且允許在第二氣囊膨脹之后檢驗該支架的正確擴展。
在該配準的“支架序列”中，在ROI中通過“支架提高”裝置增強該支架。該支架的形狀和尺寸是先驗的知識，其可以被存儲在該系統(tǒng)的存儲器裝置中。該支架的邊界基本上平行于由氣囊標記形成的片段中，并且位于與該分段相距可以從該先驗知識得到的一定距離處。所以，可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的該系統(tǒng)的增強裝置來檢測、提取和增強這些邊界。該動脈壁可以由支架提高以相似的方式檢測、提取和增強。
該配準的ROI被濾波以減小噪聲。該系統(tǒng)支架提高裝置可以包括噪聲濾波裝置。在一個例子中，通過應用到該點的強度的平均裝置來綜合該配準的ROI。通過這種操作，時間上一致的對象例如血管的細節(jié)被增強，而時間不一致的背景的細節(jié)被減小。該配準的圖像還優(yōu)選地被送到支架提高裝置的空間背景減去裝置。背景減去裝置允許消除大的對比地帶，并且允許再次增強關(guān)注對象。該增強裝置可以包括空間增強裝置例如隆起(ridge)增強裝置。該增強裝置還可以包括用于增強線條狀結(jié)構(gòu)和模糊背景時間綜合裝置，或者空間和時間增強裝置的組合。這些圖像處理步驟的結(jié)果還允許在第二氣囊膨脹之后檢驗該支架的正確擴展。
用于如上所述系統(tǒng)中的計算機可執(zhí)行圖像處理方法具有在醫(yī)學介入期間處理數(shù)字圖像序列的步驟，包括自動提取氣囊；自動確定該標記位置；自動限定ROI；和處理該圖像以改進該支架和/或冠狀動脈的可見性。該方法允許在醫(yī)學介入期間顯示該圖像，以便于用戶使用在自動ROI中的標記位置信息將該氣囊和支架定位在冠狀動脈中的特定位置。
圖8示出了醫(yī)學檢查設(shè)備60的示意圖。該設(shè)備具有用于采集圖像序列的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的裝置61，并且耦合到如上所述的醫(yī)學觀察系統(tǒng)63，用于根據(jù)上述處理方法處理這些數(shù)據(jù)。該醫(yī)學觀察系統(tǒng)一般是用于介入室或介入室附近以處理實時圖像。本方法的步驟可以應用在存儲的醫(yī)學圖像中，例如用于估計醫(yī)學參數(shù)。然后該用于處理被存儲圖像的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)被稱為醫(yī)學觀察站。該醫(yī)學檢查設(shè)備通過到系統(tǒng)63的連接67提供該圖像數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)將處理過的圖像數(shù)據(jù)提供到顯示裝置和/或存儲裝置。該顯示裝置64可以是屏幕。該存儲裝置可以是系統(tǒng)63的存儲器MEM。所述存儲裝置可以是替換的外部存儲裝置。該圖像觀察系統(tǒng)63可以包括適當編程的計算機，或具有電路裝置例如LUT、存儲器、濾波器、邏輯運算器的特定目的處理器，其被設(shè)置以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法步驟的功能。該系統(tǒng)63還可以包括鍵盤65和鼠標66?？梢栽谄聊簧咸峁﹫D標以便由鼠標點擊激活，或者可以在該系統(tǒng)中提供特定的按鈕已構(gòu)成由用戶啟動的控制裝置68，用于控制持續(xù)時間或者在選擇的階段或狀態(tài)停止該系統(tǒng)的處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)學觀察系統(tǒng)，用于采集和顯示表示具有氣囊在其中移動的動脈的醫(yī)學血管造影片序列，該系統(tǒng)包括處理裝置，其包括用于在氣囊擴展階段自動提取氣囊圖像數(shù)據(jù)的提取裝置，和基于該擴展氣囊圖像數(shù)據(jù)而自動限定和存儲關(guān)注區(qū)域(ROI)的坐標的計算裝置，所述關(guān)注區(qū)域被限定在圖像的擴展氣囊地帶周圍，用于顯示該圖像的顯示裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學觀察系統(tǒng)，包括處理裝置，其包括用于在使用造影劑作為氣囊擴展劑的氣囊擴展階段自動提取氣囊圖像數(shù)據(jù)的提取裝置，和基于該通過使用造影劑擴展的氣囊的圖像數(shù)據(jù)并且在圖像的擴展氣囊地帶周圍自動限定和存儲關(guān)注區(qū)域(ROI)的坐標的計算裝置，用于顯示該圖像的顯示裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的醫(yī)學觀察系統(tǒng)，其中該氣囊被耦合到氣囊標記，包括處理裝置，其包括用于檢測氣囊標記候選的檢測裝置；用于跟蹤該氣囊標記候選并且基于該標記候選的位置而在周圍尋找用于進一步的氣囊圖像數(shù)據(jù)檢測的那些候選的檢測裝置；和用于自動提取該檢測到的氣囊圖像數(shù)據(jù)的提取裝置。
4.如權(quán)利要求1-3中之一所述的醫(yī)學觀察系統(tǒng)，包括處理裝置，用于使用先前自動限定和存儲的坐標以便將先前限定的ROI應用到表示氣囊的血管造影片序列，用于提取與該氣囊相關(guān)的氣囊標記，和基于該標記位置而配準該ROI。
5.如權(quán)利要求1-3中之一所述的醫(yī)學觀察系統(tǒng)，包括處理裝置，用于使用先前自動限定和存儲的坐標以便將先前限定的ROI應用到另一圖像序列，用于在該動脈中的支架植入的另一階段中提取與該放氣氣囊相關(guān)的氣囊標記，其中支架纏繞在該放氣的氣囊周圍，和用于基于該標記位置而配準該ROI。
6.如權(quán)利要求4或5所述的醫(yī)學觀察系統(tǒng)，包括用于增強該支架的處理裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中該增強裝置包括用于增強線條狀結(jié)構(gòu)和模糊背景的隆起增強裝置和時間綜合裝置。
8.如權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其中該增強裝置包括用于縮放關(guān)注區(qū)域的縮放裝置。
9.如權(quán)利要求1-8中之一所述的系統(tǒng)，包括用于存儲一個或多個待處理序列的處理裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括處理裝置用于存儲在膨脹階段表示氣囊的第一序列以便自動限定ROI，和用于顯示表示放氣氣囊的第二序列以便應用先前限定的ROI，用于氣囊標記檢測和基于該ROI中的標記而進行ROI配準。
11.如權(quán)利要求1-10中之一所述的系統(tǒng)所使用的圖像處理方法。
12.一種包括適當編程的計算機或特定目的處理器的設(shè)備，具有如權(quán)利要求1-10中之一所述的系統(tǒng)中所使用的配置成處理圖像的電路裝置。
13.一種計算機程序產(chǎn)品，包括一組用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-10中之一所述的系統(tǒng)所使用的圖像處理方法的指令。
14.一種醫(yī)學檢查設(shè)備，具有用于采集醫(yī)學圖像序列的裝置，以及具有用于根據(jù)權(quán)利要求1-10而處理和顯示所述圖像序列的系統(tǒng)。
全文摘要
一種醫(yī)學觀察系統(tǒng)，用于處理和顯示表示在動脈中移動的氣囊的醫(yī)學血管造影片序列，該系統(tǒng)包括用于在氣囊擴展階段自動提取氣囊圖像數(shù)據(jù)的提取裝置，和基于位于該擴展氣囊周圍的擴展氣囊圖像數(shù)據(jù)而自動限定和存儲關(guān)注區(qū)域(ROI)的坐標的計算裝置，和用于顯示該圖像的顯示裝置。造影劑可以用作氣囊擴展試劑。該系統(tǒng)可以具有用于檢測和跟蹤氣囊標記的裝置，和用于在周圍尋找用于進一步的氣囊圖像數(shù)據(jù)提取的那些標記。
文檔編號A61F2/958GK1950031SQ200580013823
公開日2007年4月18日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者P·M·J·朗根, R·弗洛倫特, H·斯特格休斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司