超聲和x射線模態(tài)的整合的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像采集技術(shù)。尤其地，本發(fā)明涉及對超聲圖像信息中的感興趣對象的跟蹤。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于超聲圖像采集的方法、一種用于超聲圖像采集的系統(tǒng)、一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以及一種用于超聲圖像采集的程序單元。
【背景技術(shù)】
[0002]在介入流程中的當(dāng)前趨勢是超聲和X射線模態(tài)的更緊密整合。換言之，在具體流程期間不是單獨(dú)地而是聯(lián)合地采用不同圖像模態(tài)。由此，可以通過其他模態(tài)的優(yōu)點(diǎn)來補(bǔ)償某些模態(tài)的缺點(diǎn)。
[0003]例如，盡管現(xiàn)代介入超聲的解決方案提供3D成像的可能性，但是其常常出于各種原因而依賴于二維超聲成像。當(dāng)采用二維超聲圖像對比3D成像時(shí)，在這些原因之中可以是更高的圖像質(zhì)量、更高的幀速率并且不需要剪切、體積取向或繪制參數(shù)調(diào)諧。
[0004]對于介入流程，在由各自模態(tài)采集的圖像信息中描繪感興趣對象，例如通過其執(zhí)行流程的工具。通過描繪所述對象或?qū)⑺鰧ο蟮膱D像信息和各自模態(tài)的圖像信息進(jìn)行疊加，執(zhí)行所述流程的人容易獲得與關(guān)于在模態(tài)的圖像信息中示出的解剖結(jié)構(gòu)的感興趣對象的位置和/或取向有關(guān)的視覺信息。例如，可以在各自的圖像信息中跟蹤通過組織的工具尖端的路徑，即視覺地跟隨執(zhí)行所述流程的人。這樣的跟蹤因此允許再次證實(shí)流程的正確性，即是否正確地實(shí)行所述流程。
[0005]然而，在經(jīng)導(dǎo)管的心臟內(nèi)流程期間，例如在二尖瓣剪切或動(dòng)脈顫動(dòng)消融期間，采用的經(jīng)導(dǎo)管工具，例如二尖瓣剪切或消融導(dǎo)管是由于呼吸、心跳和血液流動(dòng)以及由于操縱工具的介入員的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)而可能經(jīng)歷實(shí)質(zhì)性的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的相當(dāng)狹窄的對象。
[0006]在這樣的流程中，通常通過采用經(jīng)食道超聲心動(dòng)圖或TEE來采集超聲圖像。通過被插入到患者的食管的專門探頭來執(zhí)行TEE，所述專門探頭在其尖端處包含超聲換能器。超聲換能器適于超聲圖像的圖像采集和多普勒評(píng)估。TEE通常提供尤其是關(guān)于通過采用外部超聲換能器經(jīng)胸地(即通過胸壁)很難觀察的組織結(jié)構(gòu)的更清晰的圖像。
[0007]由于TEE本身位于食管中，所以其經(jīng)歷非常低水平的運(yùn)動(dòng)。尤其對于經(jīng)導(dǎo)管的流程，TEE探頭的運(yùn)動(dòng)通常在先前描述的經(jīng)導(dǎo)管工具的運(yùn)動(dòng)以下。換言之，在經(jīng)導(dǎo)管工具和TEE換能器之間的空間關(guān)系和/或距離是非恒定的，并且因此，當(dāng)考慮對具體超聲平面的2D圖像采集時(shí)，工具尖端周期性地離開當(dāng)前在觀察中的超聲平面。
[0008]為了使工具尖端再次出現(xiàn)在成像平面中，要求對成像平面的重新調(diào)整。這轉(zhuǎn)而要求在操作經(jīng)導(dǎo)管工具的介入員與操作尤其是超聲圖像采集設(shè)備的超聲波回聲檢查員之間的繁瑣的協(xié)調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是允許對二維超聲圖像采集的操縱，尤其是對超聲圖像采集設(shè)備的成像平面的操縱，使得感興趣對象保持可視，尤其是在沒有對成像參數(shù)的連續(xù)重新調(diào)整的情況下。
[0010]因此，提供了根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的一種用于超聲圖像采集，尤其是用于跟蹤超聲圖像信息中的感興趣對象的方法、一種用于超聲圖像采集的系統(tǒng)、一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以及一種用于超聲圖像采集的程序單元?？梢栽趶膶贆?quán)利要求中獲取優(yōu)選實(shí)施例。
[0011]本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的實(shí)施例變得顯而易見并將參考下文描述的實(shí)施例得以闡述。下面將參考以下附圖來描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。
[0012]附圖中的圖示是示意性的。在不同的附圖中，相似或相同的元件被提供具有相似或相同的附圖標(biāo)記。
[0013]這些附圖不是按比例繪制的，然而可以描繪定性比例。
【附圖說明】
[0014]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的超聲圖像信息與X射線圖像信息之間的關(guān)系的示范性實(shí)施例；
[0015]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于超聲圖像采集的系統(tǒng)的示范性實(shí)施例；以及
[0016]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于超聲圖像采集的方法的示范性實(shí)施例。
[0017]附圖標(biāo)記列表
[0018]10用于超聲圖像采集的方法
[0019]12接收X射線圖像信息和超聲圖像信息
[0020]14檢測X射線圖像信息中的感興趣對象
[0021]16操縱二維超聲圖像采集
[0022]18對X射線圖像信息與超聲圖像信息進(jìn)行配準(zhǔn)
[0023]20可視化
[0024]22獲得第二超聲圖像彳目息
[0025]24調(diào)整超聲圖像平面的切片厚度
[0026]30 X射線源
[0027]31 X 輻射
[0028]32 X射線探測器
[0029]33 C-弧
[0030]34超聲換能器
[0031]35超聲傳遞
[0032]36感興趣對象
[0033]38 投影
[0034]40 X射線圖像信息
[0035]42第一超聲圖像平面
[0036]44第二超聲圖像平面
[0037]46自由度
[0038]48 X射線源-投影感興趣對象的線
[0039]50超聲換能器-感興趣對象的線
[0040]52要被檢查的對象
[0041]54成像系統(tǒng)
[0042]56處理元件
[0043]58控制元件
[0044]60顯示單元
【具體實(shí)施方式】
[0045]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及操縱和/或?qū)R超聲圖像的成像平面，使得感興趣對象保持可視，即，在成像平面內(nèi)，而不要求尤其是對成像參數(shù)，尤其是超聲平面定位和取向的恒定地重新調(diào)整。
[0046]在某些介入流程期間，可以采用例如通過使用C-弧的X射線成像模態(tài)以及諸如TEE的超聲成像模態(tài)兩者，其中，每種模態(tài)生成尤其是二維圖像信息。
[0047]通常，超聲換能器包括用于獲得具體的二維超聲圖像平面的圖像信息的換能器陣列，能夠在3D中通過改變換能器陣列的超聲發(fā)射來調(diào)整具體的二維超聲圖像平面。
[0048]本發(fā)明的一個(gè)方面是操縱超聲平面的取向，使得超聲平面包括X射線源。另外，在超聲成像平面也包含X射線探測器上的感興趣對象的投影的情況下，所述空間信息足以建立超聲成像平面，在所述超聲成像平面中，經(jīng)導(dǎo)管工具的工具尖端可以在不能夠離開超聲平面的情況下移動(dòng)，所述感興趣對象例如經(jīng)導(dǎo)管工具的工具尖端。換言之，在操縱超聲平面以(總是)包含X射線源以及在X射線圖像信息中可視的工具尖端的投影的情況下，其投影然而在X射線探測器上是非靜態(tài)的，并且可以因此移動(dòng)，由此要求對成像平面的調(diào)整，經(jīng)導(dǎo)管工具的工具尖端將在超聲平面內(nèi)保持可視。由此，自動(dòng)地操縱超聲平面，使得感興趣對象位于圖像內(nèi)。不要求對三維圖像的額外使用，在這種情況下三維圖像將僅僅被用于跟蹤工具尖端，同時(shí)降低超聲圖像采集的幀速率。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的對超聲平面的操縱允許將移動(dòng)的感興趣對象呈現(xiàn)在超聲平面內(nèi)，由此避免由于平面外移動(dòng)，或者由于感興趣對象的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)或者例如由于心跳的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的對象的重復(fù)出現(xiàn)和消失。
[0050]為了允許實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的用于超聲圖像采集的方法，首先假設(shè)對超聲圖像信息與X射線圖像信息進(jìn)行配準(zhǔn)。換言之，已知超聲圖像信息與C-臂成像信息之間的空間關(guān)系，尤其包括諸如X射線源的相對位置的另外的信息。例如，當(dāng)考慮二維X射線圖像以及二維超聲圖像時(shí)，在所述數(shù)據(jù)被配準(zhǔn)的情況下，假設(shè)已知兩幅圖像相對于彼此的角度和位置。此夕卜，可以建立并且隨后采用共同坐標(biāo)系或參考坐標(biāo)系，由此將C-臂成像信息與超聲圖像信息進(jìn)行空間鏈接。另外，也假設(shè)已知在任意二維圖像中可視的具體圖像信息。在即時(shí)申請人的國際專利申請WO 2011/070477中描述了對超聲圖像信息與X射線圖像信息進(jìn)行配準(zhǔn)的一個(gè)范例。
[0051]另外，假設(shè)例如可以通過采用本領(lǐng)域已知的適當(dāng)?shù)某晸Q能器陣列電子地操縱超聲圖像信息的成像平面。
[0052]此外，假設(shè)能夠跟蹤感興趣對象，即感興趣對象在X射線圖像信息中是可視并且是能夠檢測到的。換言之，X射線圖像應(yīng)當(dāng)包含感興趣對象的投影，所述感興趣對象例如經(jīng)導(dǎo)管工具的工具尖端。
[0053]隨后，操縱超聲平面使得在超聲平面中包含X射線源以及X射線圖像中跟蹤/投影的感興趣對象兩者。換言之，X射線源以及在X射線圖像中跟蹤的感興趣對象描述了超聲成像平面的兩個(gè)獨(dú)立且精確定義的點(diǎn)。由于超聲成像平面也經(jīng)過超聲探頭或超聲換能器，因此其提供第三定義點(diǎn)，完全并精確地確定了超聲平面。由于因此連續(xù)地重新調(diào)整超聲平面，使得X射線源以及在X射線圖像中跟蹤的感興趣對象保持在超聲平面內(nèi)，由于感興趣對象自然地位于X射線源與感興趣對象的投影之間的線上，感興趣對象本身也保持在超聲成像平面內(nèi)。的確，通過感興趣對象本身以及X射線源來確定超聲平面，然而通過其在X射線探測器上的投影來可視化感興趣對象。由此，確保感興趣對象也被呈現(xiàn)在超聲成像平面中。例如，由于X射線/超聲數(shù)據(jù)配準(zhǔn)誤差或X射線圖像中的感興趣對象的定位中的不準(zhǔn)確性的成像系統(tǒng)中的不準(zhǔn)確性可以要求對超聲切片的厚度相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)諧。通常，采用1、2或3mm的切片厚度。
[0054]根據(jù)本發(fā)明，第一超聲圖像平面因此能夠通過采用空間中的三個(gè)點(diǎn)，即超聲換能器的尖端、X射線源以及X射線探測器上的感興趣對象的投影來確定。使用所述信息，可以建立另一第二超聲圖像平面，另一第二超聲圖像平面包含在參考坐標(biāo)系內(nèi)的3D空間中的超聲換能器與感興趣對象本身之間的矢量或線，在具體考慮超聲圖像數(shù)據(jù)與X射線圖像數(shù)據(jù)之間的配準(zhǔn)下根據(jù)第一超聲圖像信息得知其位置本身。因此，可以采集第二二維超聲圖像，第二二維超聲圖像包含換能器的尖端與感興趣對象之間的所述矢量