專利名稱：特別用于植入物的圖像的圖像處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有顯示單元和數(shù)據(jù)處理單元的圖像處理系統(tǒng)，它適合于身體體積投影的互動(dòng)估計(jì)，還涉及具有這樣的圖像處理系統(tǒng)的檢查設(shè)備，和對(duì)身體體積投影進(jìn)行互動(dòng)估計(jì)的方法。
背景技術(shù)：
從US 5 760 092獲知一種用于骨骼修復(fù)術(shù)的替代的外科規(guī)劃的系統(tǒng)，它使用骨骼的截面圖像和三維(3D)圖像的顯示，其中根據(jù)X射線投影重建所有顯示的圖像。必須要被切入到骨骼中的空腔于是可被醫(yī)生在截面圖像和3D圖像上同時(shí)觀察和規(guī)定。醫(yī)生可以在任何一個(gè)顯示的圖像上處理空腔的模型，而同時(shí)在所有的圖像上對(duì)模型的表示進(jìn)行更新。
發(fā)明概要根據(jù)這種情形，本發(fā)明的目的是提供用于根據(jù)身體體積更精確地估計(jì)投影的裝置，特別是在考慮像支架(stent)那樣的可植入裝置的情形下。
這個(gè)目的是通過按照權(quán)利要求1的圖像處理系統(tǒng)、按照權(quán)利要求7的檢查設(shè)備、和按照權(quán)利要求8的方法達(dá)到的。優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中公開。
按照本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)包括顯示單元，例如，監(jiān)視器；和數(shù)據(jù)處理單元，例如具有通常的部件如中央處理單元、易失性和/或非易失性存儲(chǔ)器、I/O接口、和被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的適當(dāng)?shù)能浖鹊鹊挠?jì)算機(jī)。圖像處理系統(tǒng)適合于執(zhí)行以下步驟a)根據(jù)身體體積的投影生成身體體積(例如，病人的心臟)的3D圖像。所述投影例如可以通過X射線輻射來產(chǎn)生。如果從不同的方向有足夠的映射身體體積的投影，則可以重建身體體積的三維表示。這樣的重建方法在計(jì)算的層析X射線成像(CT)領(lǐng)域中是熟知的。
b)確定在投影和3D圖像上目標(biāo)區(qū)域的空間位置。目標(biāo)區(qū)域通?？梢允翘幵诨?qū)⑻幵谏眢w體積中的感興趣的任何空間結(jié)構(gòu)。目標(biāo)區(qū)域的典型的例子是一個(gè)為了修補(bǔ)一個(gè)狹窄部分(stenosis)而必須放置在血管中的像支架那樣的可植入裝置。目標(biāo)區(qū)域可以例如由可被記錄在3D圖像和投影上的三維坐標(biāo)組表示。
c)在顯示單元上同時(shí)顯示所述投影和所述3D圖像中的至少之一以及在所有的顯示的圖像上的目標(biāo)區(qū)域的表示。目標(biāo)區(qū)域例如可以由具有使得它在顯示器上容易看見的特別的彩色的它的輪廓或表面網(wǎng)格來表示。任選地，顯示兩個(gè)或多個(gè)投影，它們相應(yīng)于不同的(優(yōu)選地正交的)方向。
根據(jù)由成像系統(tǒng)產(chǎn)生的投影那樣的圖像數(shù)據(jù)來生成3D圖像在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這樣的3D圖像對(duì)于用戶是極其有幫助的，以便在像病人的冠狀血管系統(tǒng)那樣的復(fù)雜的環(huán)境中取向和導(dǎo)航。然而，應(yīng)當(dāng)指出，3D圖像的可視化和處理，例如分割(segmentation)，可能對(duì)被映射的身體體積的精確幾何關(guān)系引入相當(dāng)大的錯(cuò)誤，因?yàn)檫@些結(jié)果很大地依賴于圖像處理參數(shù)的正確選擇。這可帶來嚴(yán)重的問題，如果身體體積的幾何參數(shù)必須被精確地測(cè)量或如果可植入的裝置必須適合于和/或放置在身體體內(nèi)的話。為了在這些情形下提高精度，上述的圖像處理系統(tǒng)允許同時(shí)顯示原始的投影和它的經(jīng)重建的3D圖像的可視圖。用戶可以在3D圖像和至少一個(gè)原始的投影上同時(shí)看見目標(biāo)區(qū)域的位置，例如支架。這具有下列優(yōu)點(diǎn)，即3D圖像提供目標(biāo)區(qū)域的空間定位的良好的概念，而物體在原始的投影上的表示則允許檢驗(yàn)它的位置和形狀是否擬合于身體體積的真實(shí)的幾何關(guān)系。因此用戶可以檢測(cè)出用于3D圖像的可視化和/或處理的算法和參數(shù)引起的錯(cuò)誤，并且例如可被糾正。
正如已經(jīng)提到的，目標(biāo)區(qū)域可以是用于特定應(yīng)用的感興趣的任何一種結(jié)構(gòu)。因此，目標(biāo)區(qū)域例如可以是在像器官或一部分器官那樣的身體體積中已存在的某種東西，一個(gè)空腔，一個(gè)植入的裝置等等。按照本發(fā)明的具體的實(shí)施例，所以圖像處理系統(tǒng)適合于根據(jù)可得到的圖像數(shù)據(jù)，也就是基本上來自身體體積的投影來確定目標(biāo)區(qū)域。這種推導(dǎo)可以是基于像分段那種現(xiàn)有技術(shù)中熟知的處置。這樣得到的目標(biāo)區(qū)域然后可以在投影和3D圖像上表示，從而允許用戶檢驗(yàn)物體是否被正確地確定。
圖像處理系統(tǒng)可任選地適合于對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定量分析。如果目標(biāo)區(qū)域例如是從圖像數(shù)據(jù)被分割的血管樹，則它的體積可被確定用于診斷目的。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，圖像處理系統(tǒng)包括如鼠標(biāo)或鍵盤那樣的輸入裝置，用戶通過它可以互動(dòng)地對(duì)至少一個(gè)顯示的圖像上的目標(biāo)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)定位和/或確定形狀。因此，用戶例如可以構(gòu)建單獨(dú)適合于某個(gè)病人的可植入裝置，或校正由系統(tǒng)自動(dòng)分割的區(qū)域。用戶可以按對(duì)他更方便的方式處理在投影或3D圖像中所顯示的目標(biāo)區(qū)域。
按照上述的實(shí)施例的另一個(gè)開發(fā)，數(shù)據(jù)處理單元適合于給有關(guān)目標(biāo)區(qū)域和基于顯示的投影的用戶互動(dòng)的輸入提供一個(gè)比基于所顯示的3D圖像的互動(dòng)的輸入更高的優(yōu)先權(quán)。如果用戶例如規(guī)定了在身體體積的原始投影上可植入裝置的壁的位置而以后使得在身體體積的3D圖像上的輸入改變所述壁的位置，則數(shù)據(jù)處理單元可以忽略這些改變或可以警告用戶該改變與投影上的以前的輸入沖突。因此，投影被賦予更高的優(yōu)先權(quán)，從而反映這樣的事實(shí)它們表示原始的信息，不受來自三維處理的錯(cuò)誤的有害影響。
正如已經(jīng)提到的，目標(biāo)區(qū)域具體地可以是如支架那樣的可植入的裝置。因此數(shù)據(jù)處理單元優(yōu)選地可在它的存儲(chǔ)器中包括一個(gè)數(shù)據(jù)庫，該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)要建模的物體的數(shù)據(jù)(形狀等等)。這樣的數(shù)據(jù)庫特別地可用于具有由制造商提供的已知形狀和尺度的可植入裝置。
本發(fā)明還包括具有成像系統(tǒng)的檢查設(shè)備，特別是(旋轉(zhuǎn)的)X射線設(shè)備，以用于生成身體體積的投影；還包括上述的那種圖像處理設(shè)備。因此，對(duì)于檢查設(shè)備的細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)一步的開發(fā)的信息，可參考圖像處理系統(tǒng)的說明。
另外，本發(fā)明涉及對(duì)身體體積的投影進(jìn)行互動(dòng)估計(jì)的方法，它包括以下步驟-根據(jù)所述體積的投影生成身體體積的3D圖像。
-確定在投影和3D圖像上目標(biāo)區(qū)域的位置。
-同時(shí)顯示投影和3D圖像的至少一項(xiàng)以及目標(biāo)區(qū)域的表示。
該方法總的包括利用上述那種圖像處理系統(tǒng)可以執(zhí)行的步驟。所以，對(duì)于該方法的細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)的更多的信息，可參考以前的說明。
按照方法的進(jìn)一步的開發(fā)，目標(biāo)區(qū)域的位置和/或形狀是在顯示器上互動(dòng)地確定的。在這種情形下，最好在顯示的投影上作出的改變比在3D圖像上作出的改變要被賦予更高的優(yōu)先權(quán)。因此，用戶可以利用所有的可得到的信息和圖像來規(guī)定物體，其中通過同時(shí)考慮原始的投影而保證幾何精度。
通過此后描述的實(shí)施例，將明白和闡述本發(fā)明的這些和其它方面。
附圖
簡(jiǎn)述下面藉助于示意地表示按照本發(fā)明的檢查設(shè)備的附圖作為例子描述本發(fā)明。
優(yōu)選實(shí)施例說明檢查設(shè)備包括成像系統(tǒng)10，它例如可以是具有C形臂或CT系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)X射線系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的X射線源和檢測(cè)器可以圍繞病人11旋轉(zhuǎn)，因此從不同的方向生成感興趣的身體體積的投影P。這些投影P被傳送到圖像處理單元20的模塊22(例如，存儲(chǔ)器)，該圖像處理單元例如可以由具有適當(dāng)?shù)能浖墓ぷ髡緦?shí)施。圖像處理單元20還包含模塊21(例如，包括軟件和/或?qū)Ｓ玫挠布?，該模塊能夠從投影P重建身體體積的三維(3D)圖像。
數(shù)據(jù)處理單元20被連接到監(jiān)視器30，在該監(jiān)視器上可以顯示身體體積的圖像。
以下，假設(shè)諸如支架的可植入的裝置或某些其它植入物將藉助于身體體積的圖像被處理。例如，可能希望測(cè)量已被植入到病人的血管系統(tǒng)的支架的尺寸，或可能需要確定將被放置在血管系統(tǒng)中的支架的尺寸和形狀。
在目標(biāo)區(qū)域的三維表示的情形下，可以根據(jù)體積圖像精確地實(shí)現(xiàn)諸如支架或植入物那樣的可植入的裝置的選擇。然而，體積可視化的外觀明顯地依賴于所選擇的可視化參數(shù)和在圖像上的偽像水平。在例如可視化的閾值的非最佳設(shè)置或嚴(yán)重的圖像偽像的情形下，可視化可能提供不精確的表示。如果例如把灰度的下限選擇得太高，則血管的表示可以是太細(xì)，而如果下限選擇得太低，則它將是太粗。因此，對(duì)于裝置的選擇或?qū)τ谒淖詣?dòng)的或互動(dòng)的個(gè)性的結(jié)構(gòu)，可植入的裝置尺度的定量評(píng)估的精度依賴于可視化的質(zhì)量。
所以對(duì)于改進(jìn)的裝置選擇，建議使用目標(biāo)區(qū)域的重建的3D表示和原始的投影P。為此，該裝置被選擇和被定位在目標(biāo)區(qū)域的體積表示32中(對(duì)于腹部主動(dòng)脈瘤，例如可以用3D互動(dòng)地構(gòu)建該裝置，對(duì)于冠狀動(dòng)脈支架，例如可以由數(shù)據(jù)庫23提供該裝置)。與3D圖像在監(jiān)視器30上進(jìn)行顯示的同時(shí)，該裝置的當(dāng)前的形狀被投影成也在監(jiān)視器30上被顯示的至少一個(gè)原始的投影31。這允許同時(shí)檢驗(yàn)在原始的投影31上所建模的裝置的形狀。
為了最后確定裝置的形狀，用戶可以在3D圖像32上互動(dòng)(由此影響在所有的投影31上的該裝置的外觀)，或可以直接在投影31上修改在單個(gè)方向上的形狀。取決于在哪里進(jìn)行互動(dòng)，形狀在其它表示中被自動(dòng)修改。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，2D/3D方法可用于評(píng)估在3D中(例如血管的體積)中自動(dòng)提取的定量的幾何參數(shù)和任選地用于校正。
總之，本發(fā)明提供以下的優(yōu)點(diǎn)-對(duì)可植入的裝置選擇有改進(jìn)的精度；-在裝置形狀的互動(dòng)地規(guī)定期間更容易進(jìn)行形狀適配；-快速檢驗(yàn)自動(dòng)提取的定量的體積參數(shù)。
最后，應(yīng)當(dāng)指出，在本申請(qǐng)中，術(shù)語“包括”并不排除其它單元或步驟，術(shù)語“一個(gè)”并不排除多個(gè)，以及單個(gè)處理器或其它單元可以完成幾個(gè)裝置的功能。而且，在權(quán)利要求中的標(biāo)號(hào)并不被看作為限制它們的范圍。
權(quán)利要求
1.圖像處理系統(tǒng)，包括顯示單元(30)和數(shù)據(jù)處理單元(20)，其中該系統(tǒng)適合于-根據(jù)身體體積的投影(P，31)生成所述體積的3D圖像(32)；-確定在投影(P，31)和3D圖像(32)上目標(biāo)區(qū)域的位置；-在顯示單元(20)上同時(shí)顯示投影(31)和3D圖像(32)的至少一項(xiàng)以及目標(biāo)區(qū)域的表示。
2.按照權(quán)利要求1的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，該目標(biāo)區(qū)域表示一個(gè)可植入的裝置，特別是支架。
3.按照權(quán)利要求1的圖像處理系統(tǒng)，它適合于根據(jù)可得到的圖像數(shù)據(jù)特別地通過分割來確定目標(biāo)區(qū)域。
4.按照權(quán)利要求1的圖像處理系統(tǒng)，它適合于定量地分析目標(biāo)區(qū)域。
5.按照權(quán)利要求1的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括輸入裝置(32，33)，通過該輸入裝置，用戶可以在一個(gè)顯示的圖像(31，32)上互動(dòng)地對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定位和/或確定形狀。
6.按照權(quán)利要求1的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)存儲(chǔ)要被建模的物體的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(23)。
7.檢查設(shè)備，包括特別是旋轉(zhuǎn)X射線裝置的成像系統(tǒng)(10)，用于生成身體體積的投影(P，31)；按照權(quán)利要求1到6的圖像處理系統(tǒng)(20)。
8.用于互動(dòng)地評(píng)估身體體積的投影(P，31)的方法，包括以下步驟-根據(jù)身體體積的投影(P，31)生成所述體積的3D圖像(32)；-確定在投影(P，31)和3D圖像(32)上目標(biāo)區(qū)域的位置；-在顯示單元(20)上同時(shí)顯示投影(31)和3D圖像(32)中的至少之一以及目標(biāo)區(qū)域的表示。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在顯示器上互動(dòng)地改變目標(biāo)區(qū)域的位置和/或形狀。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，基于所顯示的投影(31)的改變比基于所顯示的3D圖像(32)的改變具有更高的優(yōu)先權(quán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適合于根據(jù)身體體積的投影(P，31)生成三維圖像(32)圖像處理系統(tǒng)，該投影例如可以由旋轉(zhuǎn)X射線系統(tǒng)(10)生成。該圖像處理系統(tǒng)還適合于在監(jiān)視器(30)上同時(shí)顯示原始的投影(31)和生成的3D圖像(32)的至少一項(xiàng)并同時(shí)顯示像可植入的支架物那樣的目標(biāo)區(qū)域的疊加的表示。用戶然后可以改變?cè)谌我粋€(gè)顯示的圖像(31，32)中的目標(biāo)區(qū)域的尺度和形狀，并觀看在所有的圖像(31，32)中的結(jié)果。由于原始的圖像(31)不會(huì)因3D圖像(32)的重建和可視化而產(chǎn)生誤差，所以對(duì)它們的考慮產(chǎn)生改進(jìn)了的幾何精度。
文檔編號(hào)G06T17/40GK1977289SQ200580021799
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者V·拉舍 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司