專利名稱：采用器官外部解剖特征的器官圖像的配準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及圖像處理，尤其涉及用于醫(yī)學(xué)圖像的分析和顯示的 方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在一些醫(yī)療成像應(yīng)用中，來(lái)自不同源的用多種模態(tài)產(chǎn)生的圖像被一 個(gè)個(gè)的配準(zhǔn)并顯示。例如，美國(guó)專利5568384,其公開(kāi)的內(nèi)容在此引入作 為參考，其描述了用于將3D多模態(tài)圖像集合合成為單一組合圖像的方 法。最初用半自動(dòng)分割技術(shù)從兩個(gè)或更多不同的、將被匹配的圖像中提取 表面。表面被表示為具有將被匹配的共同特征的輪廓。匹配方法包括查找 多參數(shù)空間和調(diào)節(jié)一個(gè)表面或多個(gè)表面以找出其中最適合的。Makela等 人在"A Review of Cardiac Image Registration Methods"中研究了圖像配準(zhǔn) 的方法，該文章發(fā)表于正EE Transactions on Medical Imaging 21: 9 (2002 年9月)，10U 1021頁(yè)，其被引入于此作為參考。Aylward等人在美國(guó)專利6690816和International Journal of Computer Vision55:2-3(2003年11-12月)，第123 138頁(yè)的"Registration and Analysis of Vascular Images"中描述了在醫(yī)學(xué)圖像中管狀目標(biāo)的處理方法，這兩篇 都在此引入作為參考。他們指出在多維圖像中管狀目標(biāo)的配準(zhǔn)有助于醫(yī)學(xué) 成像的應(yīng)用。這類管狀目標(biāo)配準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)了源圖像和目標(biāo)圖像之間的管狀目標(biāo) 的圖像單元，該源圖像和目標(biāo)圖像可以用不同的圖像模態(tài)來(lái)產(chǎn)生。本專利 給出一個(gè)用于肝臟損害的射頻切除治療，配準(zhǔn)手術(shù)前CT或MR數(shù)據(jù)和手 術(shù)內(nèi)超聲數(shù)據(jù)的例子。發(fā)明內(nèi)容以下所描述的本發(fā)明的實(shí)施例提供了利用器官外解剖特征，配準(zhǔn)所 述器官的不同醫(yī)學(xué)圖像的方法和系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)"圖像"被廣泛用在本專利申請(qǐng)的上下文和權(quán)利要求書(shū)中，以表示器官的形狀或輪廓的任何三維(3D) 圖示。下文描述的方法可用于配準(zhǔn)使用不同模態(tài)捕獲的圖像，諸如配準(zhǔn)器 官的預(yù)釆集3D圖像和器官內(nèi)用侵入性探針實(shí)時(shí)生成的器官的3D圖示。在一些實(shí)施例中，器官外的管狀結(jié)構(gòu)諸如血管被用于配準(zhǔn)圖像。基 于管狀結(jié)構(gòu)的分段表面，釆用下文描述的快速準(zhǔn)確的方法可以在3D圖像 中識(shí)別管狀結(jié)構(gòu)。由于用于治療器官的侵入性探針，諸如心導(dǎo)管常常穿過(guò) 血管插入靶器官(targetorgan)中，所以在探針穿過(guò)血管的過(guò)程中，使用 探針可以產(chǎn)生血管的實(shí)時(shí)圖像。這個(gè)圖像可以與預(yù)采集圖像中的相應(yīng)血管 配準(zhǔn)，使得在探針平滑進(jìn)入靶器官之前，探針的參考結(jié)構(gòu)可以與預(yù)采集的 圖像配準(zhǔn)?？蛇x擇地或附加地，手術(shù)者可以在預(yù)采集的圖像中交互地指示靶器 官外的標(biāo)志點(diǎn)，例如，用指示裝置在顯示器上標(biāo)記相應(yīng)的點(diǎn)。于是手術(shù)者 可以通過(guò)使探針與標(biāo)志點(diǎn)位置物理接觸，在實(shí)時(shí)圖像中指示相應(yīng)點(diǎn)。再次 參考以上提到的血管例子，標(biāo)志點(diǎn)可以是在主動(dòng)脈或腔靜脈中的位置，并 且當(dāng)探針穿過(guò)通向心臟的、將被討論的血管時(shí)，手術(shù)者可以使探針接觸這 些位置。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種成像方法，包括 接收受檢者體內(nèi)的器官附近的第一個(gè)三維(3D)圖像； 創(chuàng)建器官附近第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的幾何模型； 將侵入性探針插入器官；使用侵入性探針捕獲包含器官的第二個(gè)3D圖像； 使用侵入性探針在管狀結(jié)構(gòu)的表面上定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，以及 通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與幾何模型匹配，將第二個(gè)3D圖像與第一個(gè) 3D圖像配準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括將侵入性探針插入管狀結(jié) 構(gòu)，以及當(dāng)侵入性探針在管狀結(jié)構(gòu)中時(shí)識(shí)別管狀結(jié)構(gòu)的表面。在一個(gè)實(shí)施 例中，識(shí)別表面包括使探針與一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)接觸，以及確定探針的坐標(biāo)。定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)可以包括接收來(lái)自使用者的輸入，以在第一個(gè)3D圖像 上標(biāo)記一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。可選擇地或附加地，將侵入性探針插入管狀結(jié)構(gòu)包 括使侵入性探針經(jīng)由管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)入器官。在公開(kāi)的實(shí)施例中，器官包括受 檢者心臟，并且侵入性探針穿過(guò)的管狀結(jié)構(gòu)包括與心室相通的血管。在一些實(shí)施例中，由第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的幾何模型是 第一個(gè)幾何模型，定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括處理第二個(gè)3D圖像以創(chuàng)建管狀 結(jié)構(gòu)的第二個(gè)幾何模型，并且匹配一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括使第二個(gè)幾何模型適 配第一個(gè)幾何模型。在公開(kāi)的實(shí)施例中，捕獲第二個(gè)3D圖像包括通過(guò)使 探針在內(nèi)表面的多個(gè)位置上與器官內(nèi)表面接觸而產(chǎn)生器官內(nèi)表面的解剖 圖，以及在每個(gè)位置上記錄探針的位置坐標(biāo)。產(chǎn)生解剖圖可以包括，通過(guò) 在多個(gè)位置上使用探針測(cè)量局部電活動(dòng)生成電解剖圖，其中將第二個(gè)3D 圖像與第一個(gè)3D圖像配準(zhǔn)包括在第一個(gè)3D圖像上添加局部電活動(dòng)的指 示。可選擇地，捕獲第二個(gè)3D圖像包括使用探針內(nèi)的超聲傳感器生成超 聲圖像，以及定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括識(shí)別超聲圖像中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。在公開(kāi)的實(shí)施例中，定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括基于探針中的位置傳感 器提供的信號(hào)確定一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施例中，管狀結(jié)構(gòu)在器官外，其中所述器官是受檢者的心 臟，其中管狀結(jié)構(gòu)包括在心臟附近的血管。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還提供了一種成像方法，包括 接收受檢者體內(nèi)管狀結(jié)構(gòu)的三維(3D)圖像； 識(shí)別出現(xiàn)在管狀結(jié)構(gòu)表面上的3D圖像中的多個(gè)點(diǎn)； 定義多個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)穿過(guò)表面上所述多個(gè)點(diǎn)的各自子集，并環(huán)繞管 狀結(jié)構(gòu)，以及結(jié)合所述多個(gè)環(huán)以創(chuàng)建管狀結(jié)構(gòu)表面的3D幾何模型。 典型地，定義多個(gè)環(huán)包括指定起始點(diǎn)，以及在各自的子集中為每一 個(gè)環(huán)合并一組點(diǎn)，這一組點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離相等。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，另外提供成像裝置，包括侵入性探針，其被配置為插入受檢者體內(nèi)的器官；以及 處理器，其被耦合以接收器官附近的第一個(gè)三維(3D)圖像和創(chuàng)建 器官附近第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的幾何模型，并且其被配置為使用侵入性探針捕獲包括器官的第二個(gè)3D圖像，以及使用侵入性探針在管狀 結(jié)構(gòu)表面上定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，并且通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與幾何模型匹配 來(lái)配準(zhǔn)第二個(gè)3D圖像和第一個(gè)3D圖像。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步提供了計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)，其中儲(chǔ)存了程序指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀操作時(shí)，該指令使計(jì)算機(jī)接 收受檢者體內(nèi)器官附近的第一個(gè)三維(3D)圖像，創(chuàng)建器官附近第一個(gè) 3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的幾何模型，使用插入器官的侵入性探針捕獲包括 器官的第二個(gè)3D圖像，使用侵入性探針在管狀結(jié)構(gòu)表面上定位一個(gè)或多 個(gè)點(diǎn)，以及通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與幾何模型匹配來(lái)配準(zhǔn)第二個(gè)3D圖像與 第一個(gè)3D圖像。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，此外還提供了計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)，其中儲(chǔ)存了程序指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀操作時(shí)，該指令使計(jì)算機(jī)接 收受檢者體內(nèi)管狀結(jié)構(gòu)的三維(3D)圖像，識(shí)別出現(xiàn)在管狀結(jié)構(gòu)表面上 的3D圖像中的多個(gè)點(diǎn)；定義多個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)穿過(guò)表面上多個(gè)點(diǎn)的各自的 子集并環(huán)繞管狀結(jié)構(gòu)；結(jié)合所述多個(gè)環(huán)以創(chuàng)建管狀結(jié)構(gòu)表面的3D幾何模 型。從下面結(jié)合附圖的實(shí)施例的詳細(xì)描述中，將更充分地理解本發(fā)明， 其中-


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的示意性圖示說(shuō)明； 圖2是示意性說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，配準(zhǔn)心臟圖像的方法的流程圖；圖3是示意性說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在3D圖像中建立管狀結(jié)構(gòu)模 型的方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，通過(guò)圖3方法產(chǎn)生的心臟的3D模型中代 表血管的多個(gè)環(huán)和中心線的圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)圖3的方法產(chǎn)生的心臟肺靜脈3D 模型的圖示；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示意性說(shuō)明在用侵入性探針產(chǎn)生的圖像中建立管狀結(jié)構(gòu)模型的方法流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在通過(guò)圖6的方法產(chǎn)生的血管3D模型 中代表血管的多個(gè)環(huán)和中心線的圖示；圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)圖6的方法產(chǎn)生的血管的3D模型 的圖示；圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，包括連接到心房的肺靜脈的左心房電 解剖圖的圖示；圖IO是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，從電解剖圖中移除肺靜脈之后的圖9 的電解剖圖的圖示；圖ll是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，左心房的預(yù)采集圖像的圖示，在圖像 配準(zhǔn)之后已在該預(yù)采集圖像上添加了左心房電解剖圖的特征；以及圖12A和12B分別是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，心臟的預(yù)采集圖像和心 臟電解剖圖的圖示，在其上已添加了手術(shù)者指出的標(biāo)志點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
系統(tǒng)描述圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)病人22的心臟24進(jìn)行成像的系統(tǒng)20 的示意性圖示，該系統(tǒng)包括導(dǎo)管28，由手術(shù)者26諸如內(nèi)科醫(yī)生將其通過(guò) 靜脈或動(dòng)脈插入心室。系統(tǒng)20包括測(cè)量導(dǎo)管28位置(位置和方向)坐標(biāo) 的定位子系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，定位子系統(tǒng)包括磁位置追蹤系統(tǒng)，該磁 位置追蹤系統(tǒng)包括一套外部輻射器30，定位在病人外部固定、已知的位 置。線圈30在心臟24附近產(chǎn)生場(chǎng)，典型是電磁場(chǎng)。產(chǎn)生的場(chǎng)由導(dǎo)管28 的遠(yuǎn)端內(nèi)的位置傳感器31感測(cè)。一些可以用這樣的方式使用的位置追蹤系統(tǒng)例如，在美國(guó)專利 6，690,963 、 6,618,612禾卩6,332,089以及美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)文本 2002/0065455 Al, 2004/0147920A1和2004/0068178A1中被描述，其公開(kāi) 內(nèi)容都在此引入作為參考。在CARTO 系統(tǒng)中使用這種由Biosense Webster公司(DiamondBar,加利福尼亞州)生產(chǎn)的追蹤系統(tǒng)?？蛇x擇的， 盡管圖1所示的定位子系統(tǒng)使用磁場(chǎng)，以下描述的方法可以使用任何其它 合適的定位子系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，諸如基于電磁場(chǎng)、電阻抗測(cè)量、或聲學(xué)測(cè)量的系統(tǒng)。導(dǎo)管28還包括至少一個(gè)在其遠(yuǎn)端的轉(zhuǎn)換器33，用于產(chǎn)生心臟24的 圖像。轉(zhuǎn)換器33可以包括例如電極，該電極測(cè)量在心內(nèi)膜上多個(gè)點(diǎn)處的 電活動(dòng)，導(dǎo)管尖端與這些點(diǎn)接觸。這種電極，與位置傳感器結(jié)合，可用于 產(chǎn)生心臟的一個(gè)或多個(gè)心室的電解剖圖，例如在以上提到的CARTO系統(tǒng) 中。根據(jù)以上的定義，這種電解剖圖在本專利申請(qǐng)的上下文和權(quán)利要求書(shū) 中被認(rèn)為是"圖像"。附加地或可選擇地，轉(zhuǎn)換器33可以包括一個(gè)或多個(gè)超聲轉(zhuǎn)換器，其 用于捕獲心臟內(nèi)的超聲圖像。位置傳感器31提供的讀數(shù)用于配準(zhǔn)在導(dǎo)管 不同位置上捕獲的超聲圖像(可以是二維或三維圖像)以重建一個(gè)完整的 3D圖像。該圖像可以包括一個(gè)或多個(gè)心室，以及心臟外的附近結(jié)構(gòu)諸如 血管。在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)文本2006/0241445中描述了具有這種能力的 導(dǎo)管和系統(tǒng)(還包括用于電解剖感測(cè)的電極)，其公開(kāi)內(nèi)容在此引入作為 參考。進(jìn)一步附加的或可選擇的，導(dǎo)管28和系統(tǒng)20可以適于產(chǎn)生其他類 型的圖像，諸如表示心臟內(nèi)機(jī)械活動(dòng)或其它類型生理活動(dòng)的圖。而且，盡 管在此描述的實(shí)施例尤其涉及心臟成像，但本發(fā)明的原理同樣也可以應(yīng)用 于身體的其它器官?？刂婆_(tái)32驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)20的元件?？刂婆_(tái)32包括輻射器驅(qū)動(dòng)電 路34，其產(chǎn)生信號(hào)以驅(qū)動(dòng)輻射器30。信號(hào)處理器36處理導(dǎo)管28輸出的 信號(hào)，包括傳感器31輸出的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)換器33輸出的轉(zhuǎn)換器信號(hào)。信 號(hào)處理器處理這些信號(hào)以產(chǎn)生心臟24的圖像，諸如上述3D超聲圖像和/ 或電解剖圖。典型地這種圖像是實(shí)時(shí)產(chǎn)生的，即在使用導(dǎo)管獲得數(shù)據(jù)的期 間，手術(shù)者同時(shí)在病人的身體中操作導(dǎo)管。(可選的，以下描述的方法可 以在獲得這種圖像后得到應(yīng)用。)圖像呈現(xiàn)在輸出裝置上，諸如顯示器 38。手術(shù)者可以使用用戶輸入裝置諸如跟蹤球40或其它指示器與信號(hào)處 理器交互作用。在下文進(jìn)行更詳細(xì)描述的一些實(shí)施例中，信號(hào)處理器36還接收心臟 24的預(yù)采集3D圖像。圖像是預(yù)釆集的，意味著它是使用另一種成像模態(tài) 分別獲得的。這種模態(tài)的例子包括計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)、正電子放射型計(jì)算機(jī)斷層成像(PET)以及使用外部探針的超 聲成像。信號(hào)處理器處理預(yù)采集的圖像和實(shí)時(shí)圖像以配準(zhǔn)所述實(shí)時(shí)圖像和 預(yù)釆集圖像。用于進(jìn)行該處理和配準(zhǔn)的方法在下文進(jìn)行詳細(xì)描述。然后已 配準(zhǔn)的圖像可以一起呈現(xiàn)在顯示器38上。例如，來(lái)自實(shí)時(shí)圖像的解剖和/ 或功能細(xì)節(jié)可以添加到預(yù)采集圖像上。典型地，信號(hào)處理器36包括通用計(jì)算機(jī)，該通用計(jì)算機(jī)具有用于接 收相關(guān)圖像和位置數(shù)據(jù)的合適的輸入電路，并且將該通用計(jì)算機(jī)以軟件編 程來(lái)執(zhí)行在此描述的功能。這個(gè)軟件可以電子方式例如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載到計(jì) 算機(jī)中。可選擇地或附加地，該軟件可存儲(chǔ)在有形介質(zhì)上，諸如光學(xué)、磁 或電子存儲(chǔ)介質(zhì)。進(jìn)一步可選擇地或附加地，至少一些信號(hào)處理器的功能 可以通過(guò)專用或可編程的信號(hào)處理電路來(lái)執(zhí)行。管狀目標(biāo)的配準(zhǔn)圖2是示意性說(shuō)明配準(zhǔn)預(yù)采集的3D圖像諸如MRI， CT或PET圖像 的方法流程圖，該預(yù)釆集的3D圖像在圖像坐標(biāo)系統(tǒng)中使用具有電磁位置 感測(cè)系統(tǒng)的導(dǎo)管(諸如系統(tǒng)20中的導(dǎo)管28)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)心臟模型獲得。 實(shí)時(shí)心臟模型由電解剖接觸繪圖產(chǎn)生，或由心臟內(nèi)超聲成像產(chǎn)生。盡管最 終結(jié)果是心室的配準(zhǔn)圖像，但是配準(zhǔn)處理是基于配準(zhǔn)預(yù)采集和實(shí)時(shí)模型中 感興趣的血管。血管不是心臟自身的必要部分。貫穿本專利申請(qǐng)，用于配準(zhǔn)的血管被稱為"管狀結(jié)構(gòu)"。其它管狀結(jié)構(gòu) (不僅僅血管)可同樣用于配準(zhǔn)。以下的管狀結(jié)構(gòu)例如可以作為用于心臟 圖像配準(zhǔn)的目標(biāo)-下腔靜脈； -上腔靜脈； ,冠狀竇'，-心臟的冠狀動(dòng)脈； -主動(dòng)脈； -食道； -肺靜脈。管狀結(jié)構(gòu)的配準(zhǔn)是快速和精確的，并且當(dāng)導(dǎo)管在器官外時(shí)，可以用 導(dǎo)管的坐標(biāo)系統(tǒng)配準(zhǔn)感興趣的器官圖像的坐標(biāo)。因此，例如，在圖2的方法中，可以使用心臟外的血管或其它管狀結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)心室。該方法不依賴于預(yù)采集圖像的體數(shù)據(jù)(volumetricdata)，而是使用管狀結(jié)構(gòu)的分段表面。 由于導(dǎo)管通常穿過(guò)確定的血管插入心臟，諸如腔靜脈或主動(dòng)脈，因 此在導(dǎo)管穿過(guò)血管的通路時(shí)可獲得圖2方法中使用的實(shí)時(shí)圖像。然后在導(dǎo) 管平滑進(jìn)入心臟之前可以用參考的導(dǎo)管結(jié)構(gòu)預(yù)先配準(zhǔn)預(yù)采集的圖像。導(dǎo)管 正在穿過(guò)的血管的實(shí)時(shí)模型為使用者提供清晰的關(guān)于血管形狀和其中導(dǎo) 管位置的反饋。本實(shí)施例的特征提高了繪圖程序的安全和速度。此外，如下圖所述，圖2的方法可用于同時(shí)配準(zhǔn)幾個(gè)管狀結(jié)構(gòu)。發(fā) 明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種同時(shí)的方法為僅使用單一血管或甚至幾個(gè)血管的順序 配準(zhǔn)提供較高的配準(zhǔn)準(zhǔn)確度。同時(shí)配準(zhǔn)使可能的誤差平均化，該可能的誤 差可以是心律改變導(dǎo)致的心臟和周?chē)M織的變形以及在繪圖期間由導(dǎo)管 導(dǎo)致的軟組織的變形引起的。圖2的方法也可提供管狀血管模型和感興趣的腔(諸如與血管相連的心室)的相交區(qū)域的自動(dòng)檢測(cè)。該技術(shù)產(chǎn)生了單獨(dú)的幾何實(shí)體，該幾何 實(shí)體可以可靠地用于進(jìn)一步的診斷和/或治療活動(dòng)。例如，肺靜脈與左心房的交叉區(qū)域的檢測(cè)，如下圖所述，允許血管口的位置高亮顯示以用于計(jì) 劃后期的切除程序?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2的說(shuō)明，在第一個(gè)圖像建模步驟50中，該方法首先在預(yù)釆集圖像中建立一個(gè)或多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的模型，諸如血管。在可用于提供 預(yù)釆集圖像的一些成像模態(tài)諸如CT中，管狀結(jié)構(gòu)諸如血管通常是與其相 關(guān)的主要腔的分段部分的輸出。此外，該分段可作為網(wǎng)孔提供，而不是體 素?cái)?shù)據(jù)(voxeldata),并且該分段可以包含分段人造物。在這種環(huán)境下， 步驟50中的建立管狀結(jié)構(gòu)模型需要使處理器能夠正確地識(shí)別和定位這些 結(jié)構(gòu)。這個(gè)步驟的細(xì)節(jié)如下圖3所示。手術(shù)者可以在將被建模的預(yù)采集圖 像中指定管狀結(jié)構(gòu)，以減小例如不正確分段造成的誤差的可能性。在實(shí)時(shí)釆集步驟52中，控制導(dǎo)管28穿過(guò)身體中感興趣的區(qū)域，并 且采集圖上的點(diǎn)，尤其是沿著將被建模的血管的內(nèi)表面。通過(guò)在空間和電 穩(wěn)定的位置上使導(dǎo)管尖端接觸血管內(nèi)表面來(lái)產(chǎn)生圖上的點(diǎn)?？蛇x擇地或附 加地，如上所述，感興趣的血管的心臟內(nèi)輪廓可使用心臟內(nèi)的超聲導(dǎo)管獲 得，該心臟內(nèi)的超聲導(dǎo)管配備位置傳感器。在這種操作模式下，可通過(guò)導(dǎo)管獲得的每個(gè)血管輪廓被認(rèn)為包括幾個(gè)圖上的點(diǎn)。在圖建模步驟54中，處理器36從圖上的點(diǎn)云中實(shí)時(shí)構(gòu)建血管模型。 如之前注釋的，在本專利申請(qǐng)的上下文和權(quán)利要求書(shū)中，這種圖被認(rèn)為是 "圖像"。步驟54的細(xì)節(jié)如下圖6所示。在血管分離步驟56中，處理器從感興趣的心室中分離一個(gè)或多個(gè)將 被建模的血管。為了這個(gè)目的，處理器識(shí)別血管口例如肺靜脈進(jìn)入左心房 的血管口，或主動(dòng)脈從左心室離開(kāi)的血管口。這個(gè)步驟的目的是，當(dāng)作為 血管一部分的已采集到的圖上點(diǎn)與心室有著錯(cuò)誤聯(lián)系時(shí)，解決發(fā)生在繪圖 程序中可能出現(xiàn)的紊亂，反之亦然。例如，由于手術(shù)者工作流程的錯(cuò)誤， 肺靜脈點(diǎn)可能被錯(cuò)誤地識(shí)別為左心房的一部分，或主動(dòng)脈點(diǎn)可能被識(shí)別為 左心室的一部分。步驟56試圖通過(guò)自動(dòng)描繪出血管口來(lái)糾正這樣的錯(cuò) 誤。例如，該血管口可以例如通過(guò)檢測(cè)網(wǎng)孔的相交線以及識(shí)別位于心室中 的部分血管網(wǎng)孔來(lái)識(shí)別，該網(wǎng)孔的相交線與血管(或多個(gè)血管)及心室對(duì) 應(yīng)。劃分由相交線交叉的網(wǎng)孔的三角形，因此產(chǎn)生兩個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)孔。然后 移除每個(gè)網(wǎng)孔的內(nèi)部部分。為了使網(wǎng)孔拓?fù)湟恢拢ㄟ^(guò)三角剖分將孔關(guān) 閉。在目標(biāo)關(guān)聯(lián)步驟58中，處理器36將步驟54和56中建模的每個(gè)血 管與步驟50中的預(yù)采集圖像模型中的相應(yīng)血管相關(guān)聯(lián)。如之前注釋的， 幾個(gè)不同的血管諸如肺靜脈可以在該步驟同時(shí)配準(zhǔn)，以提供更準(zhǔn)確的結(jié) 果。在下文中參考圖9和IO進(jìn)一步描述血管識(shí)別和關(guān)聯(lián)的方法。盡管血 管關(guān)聯(lián)的方法典型地是自動(dòng)執(zhí)行，但是手術(shù)者可以通過(guò)指向相互關(guān)聯(lián)的多 對(duì)血管(在預(yù)采集圖像和圖上)隨意輔助該自動(dòng)方法，尤其是當(dāng)涉及多種 血管的時(shí)候?；陉P(guān)聯(lián)的血管，在配準(zhǔn)步驟60，處理器配準(zhǔn)在步驟50至56中創(chuàng) 建的模型。起初通過(guò)使代表步驟58中每對(duì)關(guān)聯(lián)血管的相應(yīng)管中心線的分 段之間距離最小化來(lái)配準(zhǔn)模型。然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)和平移圖執(zhí)行精確的配準(zhǔn)， 以使網(wǎng)孔點(diǎn)的帶符號(hào)距離的平方和最小，該網(wǎng)孔點(diǎn)是在步驟56從預(yù)采集 圖像模型的表面中產(chǎn)生的。對(duì)于位于預(yù)采集圖像模型的網(wǎng)孔內(nèi)的網(wǎng)孔點(diǎn), 帶符號(hào)距離是負(fù)數(shù)。為了抵消手術(shù)者不完善或片面的繪圖可能造成的影 響，對(duì)于這些內(nèi)部點(diǎn)的每一個(gè)點(diǎn)來(lái)講距離設(shè)置為零?？蛇x擇的或附加的，預(yù)采集圖像模型可以被修改以適配圖模型。在配準(zhǔn)程序之后，步驟52中獲得的圖數(shù)據(jù)可添加到預(yù)采集圖像上。 由這種建模和配準(zhǔn)產(chǎn)生的重疊圖像如圖11所示。基于手術(shù)者獲得的新的 圖點(diǎn)，其后如果需要，可在任何時(shí)間重復(fù)類似的配準(zhǔn)程序。還可以為手術(shù) 者測(cè)量和顯示配準(zhǔn)準(zhǔn)確度。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示意性說(shuō)明一種方法細(xì)節(jié)的流程圖， 其可用于步驟50在預(yù)采集圖像中建立管狀結(jié)構(gòu)模型。該方法是基于預(yù)采 集圖像中分段目標(biāo)或輪廓表面上點(diǎn)的位置建立管狀結(jié)構(gòu)模型，并且不需要 體素(位置/強(qiáng)度)數(shù)據(jù)。因此，該方法能在分段網(wǎng)孔輸入上接收和操作, 如以上的說(shuō)明，而不是象本領(lǐng)域公知的一些方法中的完整體圖像。在圖3方法的準(zhǔn)備中，處理器36將預(yù)采集圖像網(wǎng)孔轉(zhuǎn)換成半邊緣數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)，其有利于有效的3D計(jì)算。(半邊緣是有向邊緣，該有向邊緣儲(chǔ) 存到其原點(diǎn)的指針、到其左面的指針、到其靶頂點(diǎn)的指針、和到其右面上 的相對(duì)邊緣的指針)。為了識(shí)別模型主體，在環(huán)建立步驟70中，處理器 在圖像中建立一套環(huán)繞圖像體外表面的環(huán)。為了建立多個(gè)環(huán)，處理器開(kāi)始 于將被建模的體內(nèi)的任意點(diǎn)，并且連接所述體的邊緣上的點(diǎn)子集，這些點(diǎn) 到起始點(diǎn)的距離相等。起始點(diǎn)可以不在使用者干涉下自動(dòng)地隨機(jī)選擇。然 后處理器使用半邊緣之間的關(guān)系在這些邊緣點(diǎn)之間建立拓?fù)溥B接，由此分 離屬于不同血管分支的多個(gè)環(huán)。在給定步驟中，無(wú)論何時(shí)從一個(gè)初始環(huán)定 義幾個(gè)環(huán)，處理器都會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)或更多相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)(分支)。處理器在 樹(shù)結(jié)構(gòu)中排列分支。為了改進(jìn)建模結(jié)果，現(xiàn)在處理器識(shí)別樹(shù)根，并且使用樹(shù)根作為起始 點(diǎn)(取代在第一個(gè)通過(guò)數(shù)據(jù)中使用的任意點(diǎn))建立一組新的環(huán)?；谶@些 新的環(huán)，在分支構(gòu)建步驟72中，處理器重建樹(shù)并連接多個(gè)環(huán)中心，以建 立分支中心線的第一近似值。然后在環(huán)標(biāo)準(zhǔn)化步驟74中，處理器調(diào)整該 多個(gè)環(huán)，以使其與這些中心線正交。為了創(chuàng)建一致的模型，迭代重復(fù)標(biāo)準(zhǔn) 化和中心線的構(gòu)建。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的步驟72和74之后的左心房80的示意性 表示。由圍繞每個(gè)靜脈和其附屬分支的環(huán)84表示肺靜脈82的樹(shù)。樹(shù)分支 的中心線86在根88交匯?，F(xiàn)在返回到圖3，處理器36在分支分離步驟90中檢測(cè)和分離分支入 口點(diǎn)。本文中分支的"入口點(diǎn)"是指分支的基部，包括主分支從主體分離的 入口點(diǎn)?；诓襟E74中建立的樹(shù)的拓?fù)?，入口點(diǎn)是第一個(gè)近似。然后表 面分析器算法用于精確識(shí)別入口點(diǎn)。這個(gè)算法在體表面上沿著表面與圍繞 中心線旋轉(zhuǎn)的平面的相交處建立線條。連接具有大的相交角的點(diǎn)以產(chǎn)生用 于分支入口的多個(gè)環(huán)。處理器用這些環(huán)從體的其它部分中分離管狀結(jié)構(gòu) (諸如肺靜脈)。在一些情況下，諸如在建立左心房和肺靜脈模型中，在后處理步驟 92中，處理器執(zhí)行額外的后處理階段以"清除"模型。基于已知的解剖學(xué) 和預(yù)采集3D圖像的方向，處理器識(shí)別肺靜脈。這個(gè)步驟使處理器能夠識(shí) 別偽分支，該偽分支可能已在分段過(guò)程或解剖特征諸如左心房附屬物中作 為不精確的結(jié)果產(chǎn)生。處理器將其作為"管狀結(jié)構(gòu)"而消除這些分支。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在完成步驟92之后的肺靜脈82的示 意性表示。該表示通過(guò)組合多個(gè)環(huán)84產(chǎn)生，這樣定義了靜脈拓?fù)洹榱?清楚，左心房本身已從模型中移出。該圖顯示了入口區(qū)域100，主靜脈從 該入口區(qū)域100迸入左心房，以及入口點(diǎn)102,附屬靜脈在該入口點(diǎn)102 處從主靜脈分支。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，示意性說(shuō)明可用于步驟54中建立實(shí)時(shí) 內(nèi)心臟數(shù)據(jù)的方法細(xì)節(jié)的流程圖，該實(shí)時(shí)內(nèi)心臟數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)管28獲得。 該方法對(duì)在步驟52中使用導(dǎo)管獲得的所討論的管狀結(jié)構(gòu)表面上一組圖點(diǎn) 進(jìn)行操作。如果管狀結(jié)構(gòu)具有分支，那么處理器36在預(yù)處理步驟110中 識(shí)別和分離它們。為了這個(gè)目的，處理器建立包括管狀結(jié)構(gòu)的最小體的方 向盒。如果該分離造成體的嚴(yán)重減少，則這個(gè)最小體的方向盒被分成兩個(gè) 最小體的方向盒，并且繼續(xù)重復(fù)將盒分割成較小的盒。圖點(diǎn)的子集是通過(guò) 把采集的點(diǎn)投影到最近的平面上來(lái)定義，該最近的平面與所選掃描方向 (典型地與盒的長(zhǎng)軸相平行)正交。分級(jí)群聚用于在每個(gè)屬于不同分支的 盒內(nèi)識(shí)別點(diǎn)組，以及相應(yīng)調(diào)整分支界限。然后圖6的方法中后面的步驟被 用于為每個(gè)分支單獨(dú)建立模型，此后分支模型合成為整個(gè)血管樹(shù)的模型。對(duì)于每個(gè)分支，在圖構(gòu)建步驟112中，處理器建立連接點(diǎn)的圖。如 果點(diǎn)之間的距離在預(yù)定的閥值內(nèi)，那么點(diǎn)被定義為已連接。處理器自動(dòng)找到圖上的極值點(diǎn)，也就是，在極值定義步驟114中，以最大距離分離的點(diǎn)。 在邊緣點(diǎn)選擇步驟116中，從這些極值點(diǎn)中的一個(gè)極值點(diǎn)開(kāi)始，處理器步 進(jìn)到圖上的其坐標(biāo)在極值點(diǎn)的預(yù)定步長(zhǎng)內(nèi)的下一個(gè)邊緣點(diǎn)。在圓環(huán)擬合步 驟118中，處理器圍繞這些邊緣點(diǎn)擬合封閉圓環(huán)(環(huán))。然后在管完成步 驟120中，處理器從這些邊緣點(diǎn)步進(jìn)到下一個(gè)邊緣點(diǎn)(重復(fù)同樣的步長(zhǎng))， 并且不斷重復(fù)步驟116和118來(lái)擬合另一個(gè)圍繞它們的封閉圓環(huán)，直到到 達(dá)另一個(gè)極值點(diǎn)。處理器定義了連接步驟118中產(chǎn)生的圓環(huán)中心的線，以 及平滑該線使其作為血管中心線的第一近似值。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圓環(huán)132的圖示，該圓環(huán)132在由上 述步驟產(chǎn)生的血管的3D模型中表示血管130。在這個(gè)例子中，血管是主 動(dòng)脈，表示沒(méi)有分支血管的主動(dòng)脈弓形區(qū)域。最初的中心線134連接多個(gè) 圓環(huán)的多個(gè)中心。回到圖6，在標(biāo)準(zhǔn)化步驟140中，處理器36使圓環(huán)標(biāo)準(zhǔn)化，也就是 說(shuō)，調(diào)整圓環(huán)使得它們與平滑的中心線正交。然后在擬合步驟142中，處 理器通過(guò)擬合多項(xiàng)式曲線以近似先前定義的中心線，重新定義中心線。該 曲線提供中心線的分析表示，其可用于模型的細(xì)化。這種多項(xiàng)式中心線 136如圖7所示。最終，在網(wǎng)孔建立步驟144中，處理器在圓環(huán)上擬合三 角網(wǎng)孔以給出管狀結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面。圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在步驟144中產(chǎn)生的主動(dòng)脈的三角網(wǎng)孔 表面146的圖示。作為另一個(gè)例子，圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的左心房150的電解剖 圖的示意性表示，其包括用圖6的方法建模的肺靜脈152。通過(guò)導(dǎo)管28 獲得的圖點(diǎn)154標(biāo)記在心房和靜脈的表面上。(不像圖7和圖8的模型， 在圖9所示的典型臨床案例中，在肺靜脈中僅捕獲稀疏圖點(diǎn)，引起靜脈 152的管狀模型中的變形)。心房表面的陰影表示關(guān)于電活動(dòng)的被測(cè)參數(shù) 的局部值，諸如電活動(dòng)次數(shù)。圖IO是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，從步驟56 (圖2)的圖中移除肺靜脈 之后，圖9中心房150的電解剖圖的示意性表示。肺靜脈口區(qū)域被認(rèn)為是 入口區(qū)域156。為了從心房圖中分離肺靜脈，處理器36檢測(cè)定義靜脈152 的網(wǎng)孔與定義心房150的網(wǎng)孔的相交線。然后處理器移除位于心房腔內(nèi)的靜脈網(wǎng)孔的任何部分，并為了一致性(consistency)而閉合靜脈的網(wǎng)孔。圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，左心房80的預(yù)采集CT圖像160的示 意性表示，使用各自的肺靜脈模型用電解剖圖來(lái)配準(zhǔn)。電解剖圖中的圖點(diǎn) 162是用CT圖像中的心房表面完全配準(zhǔn)的。心房80上的陰影表示電活動(dòng) 數(shù)據(jù)，其在圖像配準(zhǔn)之后被添加在CT圖像上。使用靶器官外的標(biāo)志點(diǎn)的圖像配準(zhǔn)該實(shí)施例提供一個(gè)配準(zhǔn)3D預(yù)釆集圖像的方法，諸如MRI、 CT、 PET 或超聲心臟模型,在圖像坐標(biāo)系統(tǒng)中由使用帶有位置感測(cè)系統(tǒng)的探針產(chǎn)生 的實(shí)時(shí)心臟模型獲得。實(shí)時(shí)心臟模型可以通過(guò)例如電解剖接觸繪圖或心臟 內(nèi)超聲輪廓產(chǎn)生，如在系統(tǒng)20 (圖1)中。盡管最終結(jié)果是心室的配準(zhǔn)圖 和圖像，但是配準(zhǔn)過(guò)程使用不是心臟本身部分的標(biāo)志點(diǎn)。使用心臟外的標(biāo)志點(diǎn)的配準(zhǔn)有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)-用導(dǎo)管尖端相對(duì)容易發(fā)現(xiàn)和識(shí)別心室外血管中的標(biāo)志點(diǎn)。-如以上所述，在導(dǎo)管穿過(guò)血管進(jìn)入心臟時(shí)，可以執(zhí)行以上該方法， 因此提高了繪圖程序的安全和速度。-在心搏周期期間，心臟外的標(biāo)志點(diǎn)不會(huì)明顯移動(dòng)。此外，呼吸運(yùn)動(dòng) 對(duì)心臟后的垂直定向目標(biāo)的位置，諸如上行的主動(dòng)脈和腔靜脈只有輕度影 響。與心臟內(nèi)標(biāo)志點(diǎn)的配準(zhǔn)相比，用預(yù)采集圖像配準(zhǔn)這些相對(duì)靜止的標(biāo)志 點(diǎn)是更容易和更可靠的。-當(dāng)預(yù)采集圖像的方向已知時(shí)， 一對(duì)標(biāo)志點(diǎn)足夠配準(zhǔn)圖像。如果預(yù)采 集圖像例如是DICOM (醫(yī)學(xué)中的數(shù)字成像和通訊)格式，那么可以通過(guò) DICOM頭文件提供圖像方向。系統(tǒng)20的位置跟蹤能力允許處理器36決 定實(shí)時(shí)圖像的方向。處理器可以使用該信息來(lái)排列預(yù)采集和實(shí)時(shí)圖像的方 向，這樣基于匹配這對(duì)標(biāo)志點(diǎn)，僅需要平移以配準(zhǔn)圖像。-使用者可以對(duì)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)，這樣在配準(zhǔn)過(guò)程中不同的標(biāo)志點(diǎn)有 不同的權(quán)重，例如，這依賴于使用者對(duì)它們的準(zhǔn)確度的信心。圖12A和12B分別是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的心臟的預(yù)釆集圖像170和 心臟的電解剖圖180的圖示，它們是通過(guò)標(biāo)志點(diǎn)匹配配準(zhǔn)的。為了配準(zhǔn)圖 像170和180，手術(shù)者識(shí)別出現(xiàn)在3D圖像中的心臟外的解剖特征，該解剖特征被用作配準(zhǔn)標(biāo)志點(diǎn)。例如，手術(shù)者可以在主動(dòng)脈上選擇一個(gè)點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)172，諸如主動(dòng)脈弓形中主血管的分叉。作為另一個(gè)例子，手術(shù)者可 以選擇下腔靜脈或上腔靜脈的口 。然后手術(shù)者26操作導(dǎo)管28,使得它的尖端接觸所討論的每個(gè)標(biāo)志點(diǎn) 特征，同時(shí)在顯示器38的預(yù)采集3D圖像上示出相應(yīng)位置?？蛇x擇的， 當(dāng)使用超聲成像導(dǎo)管時(shí)，手術(shù)者可以操作導(dǎo)管，使得超聲束獲得需要的感 興趣區(qū)域，同時(shí)在顯示器上示出相應(yīng)的位置。標(biāo)志點(diǎn)在主血管中諸如主動(dòng) 脈或腔靜脈的情況下，手術(shù)者可以在將導(dǎo)管穿過(guò)血管插入心臟時(shí)執(zhí)行這個(gè) 配準(zhǔn)程序。結(jié)果是，當(dāng)導(dǎo)管進(jìn)入心臟以開(kāi)始繪圖或心臟內(nèi)成像程序時(shí)，實(shí) 時(shí)圖像己經(jīng)用預(yù)采集圖像配準(zhǔn)。標(biāo)志點(diǎn)成對(duì)的配準(zhǔn)方法可以與多種其他標(biāo)志點(diǎn)同時(shí)使用。 一些例子 包括-在經(jīng)中隔進(jìn)入左心房之前，用在右心房中識(shí)別的標(biāo)志點(diǎn)配準(zhǔn)左心房 的電解剖圖。-在病人心臟中使用起搏電極作為標(biāo)志點(diǎn)來(lái)配準(zhǔn)電解剖圖。 -在食道中使用一個(gè)或多個(gè)標(biāo)志點(diǎn)配準(zhǔn)電解剖圖。這個(gè)變化要求在繪 制心臟圖之前(或之后)將導(dǎo)管插入食道。盡管以上實(shí)施例在配準(zhǔn)預(yù)釆集和實(shí)時(shí)圖像中使用管狀目標(biāo)，但是以 上描述的識(shí)別和處理管狀目標(biāo)的原理可以同樣用于其它應(yīng)用中，諸如圖像 增強(qiáng)和識(shí)別，不一定包括不同圖像的配準(zhǔn)。因此，可以意識(shí)到以上所述的 實(shí)施例是通過(guò)例子引證的，并且本發(fā)明不限于以上的特別說(shuō)明和描述。相 反，本發(fā)明的范圍包括以上所描述的多種特征的結(jié)合和子結(jié)合及其變化和 修改，該變化和修改是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了以上描述后能夠想到的， 并且是未在現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的。
權(quán)利要求
1.一種成像方法，包括接收受檢者體內(nèi)器官附近的第一個(gè)三維(3D)圖像；創(chuàng)建所述器官附近第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的幾何模型；將侵入性探針插入所述器官；使用侵入性探針捕獲包含所述器官的第二個(gè)3D圖像；使用侵入性探針在管狀結(jié)構(gòu)的表面定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，以及通過(guò)將所述一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與所述幾何模型匹配來(lái)配準(zhǔn)第二個(gè)3D圖像與第一個(gè)3D圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括將侵入性探針 插入管狀結(jié)構(gòu)，以及當(dāng)侵入性探針在管狀結(jié)構(gòu)中時(shí)識(shí)別所述管狀結(jié)構(gòu)的表 面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中識(shí)別所述表面包括使探針與所述一個(gè) 或多個(gè)點(diǎn)接觸，以及確定探針的坐標(biāo)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括接收來(lái)自使用 者的輸入，以在第一個(gè)3D圖像上標(biāo)記一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法,其中將侵入性探針插入管狀結(jié)構(gòu)包括使侵 入性探針通過(guò)管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)入所述器官。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述器官包括受檢者的心臟，并且其 中侵入性探針穿過(guò)的管狀結(jié)構(gòu)包括與心室相連的血管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中由第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 的幾何模型是第一個(gè)幾何模型，并且其中定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括處理第二 個(gè)3D圖像以創(chuàng)建管狀結(jié)構(gòu)的第二個(gè)幾何模型，并且其中匹配一個(gè)或多個(gè) 點(diǎn)包括將第二個(gè)幾何模型與第一個(gè)幾何模型適配。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中捕獲第二個(gè)3D圖像包括通過(guò)使探針 與器官內(nèi)表面在內(nèi)表面的多個(gè)位置上接觸而產(chǎn)生器官內(nèi)表面的解剖圖，以 及在每個(gè)位置上記錄探針的位置坐標(biāo)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中產(chǎn)生解剖圖包括通過(guò)在多個(gè)位置上使 用探針測(cè)量局部電活動(dòng)而生成電解剖圖，并且其中配準(zhǔn)第二個(gè)3D圖像與第一個(gè)3D圖像包括在第一個(gè)3D圖像上添加局部電活動(dòng)的指示。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中捕獲第二個(gè)3D圖像包括使用探針內(nèi)的超聲傳感器生成器官的超聲圖像，并且其中定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括識(shí)別超聲圖像中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)包括基于探針中的位置傳感器提供的信號(hào)來(lái)確定一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中管狀結(jié)構(gòu)在器官外。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中器官是受檢者的心臟，其中管狀結(jié) 構(gòu)包括在心臟附近的血管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中創(chuàng)建幾何模型包括識(shí)別出現(xiàn)在管狀 結(jié)構(gòu)表面上的3D圖像中的多個(gè)點(diǎn)，定義穿過(guò)表面上的所述多個(gè)點(diǎn)并環(huán)繞 管狀結(jié)構(gòu)的多個(gè)環(huán)，以及結(jié)合多個(gè)環(huán)以創(chuàng)建幾何模型。
15. —種成像方法，包括 接收受檢者體內(nèi)管狀結(jié)構(gòu)的三維(3D)圖像； 識(shí)別出現(xiàn)在管狀結(jié)構(gòu)表面上的3D圖像中的多個(gè)點(diǎn)； 定義多個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)穿過(guò)表面上多個(gè)點(diǎn)的各個(gè)子集并環(huán)繞管狀結(jié)構(gòu)，以及結(jié)合多個(gè)環(huán)以創(chuàng)建管狀結(jié)構(gòu)表面的3D幾何模型。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中定義多個(gè)環(huán)包括指定起始點(diǎn)，以及 在各自的子集中為每個(gè)環(huán)合并與起始點(diǎn)的距離相等的一組點(diǎn)。
17. 成像裝置，包括侵入性探針，其被配置為插入受檢者體內(nèi)的器官中；以及 處理器，其被耦合以接收器官附近的第一個(gè)三維(3D)圖像和創(chuàng)建器 官附近第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的幾何模型，并且其被配置為使用侵 入性探針捕獲包括器官的第二個(gè)3D圖像，以及使用侵入性探針在管狀結(jié) 構(gòu)表面上定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，并通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與幾何模型匹配來(lái)配 準(zhǔn)第二個(gè)3D圖像與第一個(gè)3D圖像。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中侵入性探針被配置成插入管狀結(jié)構(gòu) 中，其中處理器被配置為當(dāng)侵入性探針在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)時(shí)，識(shí)別管狀結(jié)構(gòu)的 表面。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中侵入性探針包括位置傳感器，其中 處理器被配置為當(dāng)探針接觸一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的每一個(gè)點(diǎn)時(shí)，通過(guò)使用位置傳 感器確定探針的坐標(biāo)來(lái)識(shí)別表面。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，包括使用者輸入裝置，其中處理器被耦 合以接收經(jīng)使用者輸入裝置的來(lái)自使用者的輸入，以在第一個(gè)3D圖像上 標(biāo)記一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中由第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)產(chǎn) 生的幾何模型是第一個(gè)幾何模型，其中處理器被配置為處理第二個(gè)3D圖 像以創(chuàng)建管狀結(jié)構(gòu)的第二個(gè)幾何模型，以及將第二個(gè)幾何模型與第一個(gè)幾 何模型適配。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中第二個(gè)3D圖像包括器官內(nèi)表面的 解剖圖，所述解剖圖是通過(guò)使探針與器官內(nèi)表面在內(nèi)表面的多個(gè)位置上接 觸，以及在每個(gè)位置上記錄探針的位置坐標(biāo)產(chǎn)生。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中侵入性探針包括超聲傳感器，其中 第二個(gè)3D圖像包括器官的超聲圖像，所述器官的超聲圖像是使用探針內(nèi) 的超聲傳感器捕獲，其中通過(guò)識(shí)別超聲圖像中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)來(lái)定位所述 一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)。
24. 計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中儲(chǔ)存了程序指令， 當(dāng)計(jì)算機(jī)讀操作時(shí)，該指令使計(jì)算機(jī)接收受檢者體內(nèi)器官附近的第一個(gè)三 維(3D)圖像，創(chuàng)建器官附近第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的幾何模型， 使用插入器官的侵入性探針捕獲包括器官的第二個(gè)3D圖像，使用侵入性 探針在管狀結(jié)構(gòu)表面上定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，以及通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與幾 何模型匹配來(lái)配準(zhǔn)第二個(gè)3D圖像與第一個(gè)3D圖像。
25. 計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中儲(chǔ)存了程序指令， 當(dāng)計(jì)算機(jī)讀操作時(shí)，該指令使計(jì)算機(jī)接收受檢者體內(nèi)管狀結(jié)構(gòu)的三維(3D)圖像，識(shí)別出現(xiàn)在管狀結(jié)構(gòu)表面上的3D圖像中的多個(gè)點(diǎn)，定義多 個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)穿過(guò)表面上點(diǎn)的各個(gè)子集并環(huán)繞管狀結(jié)構(gòu)，以及結(jié)合所述多 個(gè)環(huán)以創(chuàng)建管狀結(jié)構(gòu)表面的3D幾何模型。
全文摘要
采用器官外部解剖特征的器官圖像的配準(zhǔn)。一種成像方法，包括接收受檢者體內(nèi)器官附近的第一個(gè)三維(3D)圖像和創(chuàng)建器官附近第一個(gè)3D圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的幾何模型。將侵入性探針插入器官，并使用侵入性探針捕獲包含器官的第二個(gè)3D圖像。使用侵入性探針在管狀結(jié)構(gòu)的表面上定位一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，以及通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與幾何模型匹配來(lái)配準(zhǔn)第二個(gè)3D圖像與第一個(gè)3D圖像。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101229080SQ20071017017
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者A·普賴斯, G·哈亞姆, V·特洛菲莫夫 申請(qǐng)人:韋伯斯特生物官能公司