專利名稱：使用超聲輪廓重建進(jìn)行三維心臟成像的軟件產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，尤其涉及根據(jù)多個(gè)超聲圖像構(gòu)造三維器官模型的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對心內(nèi)膜(即，心臟的內(nèi)表面)進(jìn)行三維(3-D)構(gòu)圖(mapping)的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。例如，美國專利5,738,096描述了構(gòu)造心臟圖的方法，其內(nèi)容在此引用作為參考。使介入探頭與心臟壁上的多個(gè)位置接觸。為每個(gè)位置確定介入探頭的方位，且組合這些方位以形成心臟的至少部分的構(gòu)造圖。
在一些系統(tǒng)中，例如上述美國專利5,738,096描述的系統(tǒng)中，導(dǎo)管也采集另外的生理特性以及心臟表面上的局部電活性。相對應(yīng)的圖結(jié)合了所采集的局部信息。
一些系統(tǒng)使用結(jié)合了方位感測的混合導(dǎo)管。例如，美國專利6,690,963描述了用于確定介入醫(yī)療器械的位置和方向的定位系統(tǒng)，其內(nèi)容在此引用作為參考。
具有聲換能器的導(dǎo)管可用于心內(nèi)膜的非接觸成像。例如，美國專利6,716,166和6,773,402描述了對體腔(尤其是心臟)進(jìn)行3-D構(gòu)圖和幾何重建的系統(tǒng)，其內(nèi)容在此引用作為參考。該系統(tǒng)使用包括多個(gè)聲換能器的心臟導(dǎo)管。換能器發(fā)射超聲波，超聲波從腔表面反射并再次被換能器接收。確定從每個(gè)換能器到與該換能器相對的表面上的點(diǎn)或區(qū)域的距離，將這些距離測量相結(jié)合以重建該表面的3-D形狀。該導(dǎo)管也包括方位傳感器，這些傳感器用于確定該導(dǎo)管在心臟內(nèi)的位置和方向坐標(biāo)。
美國專利5,846,205描述了包括導(dǎo)管的相控陣列超聲換能器組件，其內(nèi)容在此引用作為參考。圍繞換能器陣列在導(dǎo)管上安裝端部，該端部定義一超聲窗口，該窗口對于穿過其的超聲能量基本不聚焦。因?yàn)樵摮暣翱谑遣痪劢沟模l(fā)明人要求這樣的權(quán)利可以在該窗口的徑向外表面上使用相對小的曲率半徑。
美國專利6,066,096描述了用于體積腔內(nèi)超聲成像的成像探頭，其內(nèi)容在此引用作為參考。構(gòu)造成放置在患者體內(nèi)的探頭包括具有近端和遠(yuǎn)端的細(xì)長體。超聲換能器相控陣列連接到該細(xì)長體的遠(yuǎn)端并定位在其上。超聲換能器陣列定位成發(fā)射和接收超聲能量，以用于從該細(xì)長體的遠(yuǎn)端進(jìn)行體積向前掃描。該超聲換能器陣列包括被超聲換能器元件占據(jù)的多個(gè)位置。這些位置中的至少一個(gè)缺少至少一個(gè)超聲換能器元件，由此定義間隙位置。在間隙位置放置工具。該工具尤其可以是光纖引線、抽吸工具、引導(dǎo)線、電生理電極或消融電極。
美國專利6,059,731描述了側(cè)-端同時(shí)觀察的超聲成像導(dǎo)管系統(tǒng)，其內(nèi)容在此引用作為參考。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)側(cè)面陣列和至少一個(gè)端部陣列。每個(gè)陣列具有至少一行超聲換能器元件。這些元件可用作單個(gè)超聲換能器并且是相控的，以產(chǎn)生不同的視圖。
美國專利5,904,651描述了一種承載用于顯像組織的成像元件的導(dǎo)管管狀物，其內(nèi)容在此引用作為參考。該導(dǎo)管管狀物還承載支撐結(jié)構(gòu)，其延伸越過成像元件，用于接觸遠(yuǎn)離成像元件的周圍組織。該支撐元件使成像元件穩(wěn)定，同時(shí)該成像元件顯像內(nèi)部體區(qū)域中的組織。該支撐結(jié)構(gòu)也承載診斷或治療部件以接觸周圍組織。
美國專利5,876,345描述了用于二維(2-D)成像或3-D重建的超聲導(dǎo)管，其內(nèi)容在此引用作為參考。該超聲導(dǎo)管包括具有良好遠(yuǎn)、近場分辨率的至少兩個(gè)超聲陣列。該導(dǎo)管提供心室的輪廓以輔助解釋由該導(dǎo)管獲得的圖像。
美國專利6,228,032描述了用于超聲換能器元件的導(dǎo)管安裝的、相控線性陣列的操縱機(jī)制和操縱線，其內(nèi)容在此引用作為參考。
其內(nèi)容在此引入作為此參考的美國專利6,226,546描述了一種用于產(chǎn)生人體部分的3-D圖的導(dǎo)管位置系統(tǒng)，由其可以確定導(dǎo)管的位置。在導(dǎo)管頭周圍的多個(gè)預(yù)定位置放置多個(gè)超聲換能器。通過用作源的超聲換能器產(chǎn)生聲學(xué)信號。信號處理單元響應(yīng)于由用作聲接收器的超聲換能器接收到的信號產(chǎn)生3-D圖。
美國專利6,171,248描述了用于2-D成像或3-D重建的超聲探頭，其內(nèi)容在此引用作為參考。該專利描述了包括至少兩個(gè)超聲陣列的超聲探頭。該探頭允許構(gòu)造和檢查3-D圖像。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知使用心內(nèi)超聲成像對心內(nèi)膜表面進(jìn)行非接觸重建的幾種方法。例如，PCT專利公開WO 00/19908描述了用于心內(nèi)超聲成像的可操縱換能器陣列，其內(nèi)容在此引用作為參考。該陣列形成超聲束，其通過活動孔徑在期望方向上被操縱。
美國專利6,004,269描述了基于結(jié)合到導(dǎo)管中的超聲裝置的聲學(xué)成像系統(tǒng)，其內(nèi)容在此引用作為參考。該超聲裝置將超聲信號引導(dǎo)向心臟內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生超聲圖像。其內(nèi)容在此引用作為參考的PCT專利公開WO 99/05971和WO 00/07501描述了在參考導(dǎo)管上使用超聲換能器，以在與心內(nèi)膜接觸的其它導(dǎo)管(構(gòu)圖或消融導(dǎo)管)上定位超聲換能器。
在美國專利5,848,969中描述了另一些心內(nèi)超聲成像的例子，其公開在此引用作為參考。該公開描述了使用可擴(kuò)張的成像結(jié)構(gòu)顯像內(nèi)部組織區(qū)域的系統(tǒng)和方法。
PCT專利申請WO 99/55233描述了描繪患者心臟的3-D表面的方法，其公開在此引入作為參考。使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)開發(fā)3-D網(wǎng)狀模型，以用作一組患者心臟的原型形狀。在不同圖像平面獲得患者心臟的多個(gè)超聲圖像。在每幅圖像中手動標(biāo)識解剖學(xué)位置。根據(jù)預(yù)定解剖學(xué)位置將該網(wǎng)狀模型與這些圖像嚴(yán)格對準(zhǔn)。
在歐洲專利申請EP 0961135中描述了使用超聲圖像的輪廓提取和3-D模擬的其它方法，其內(nèi)容在此引用作為參考。作為另一個(gè)實(shí)例，PCT專利公開WO 98/46139描述了使用調(diào)制非線性構(gòu)圖功能將多普勒和B模式超聲圖像信號結(jié)合在單個(gè)圖像中的方法，其內(nèi)容也在此引用作為參考。
美國專利5,797,849描述了使用3-D跟蹤和成像系統(tǒng)執(zhí)行醫(yī)療過程的方法，其內(nèi)容在此引用作為參考。將手術(shù)器械插入患者體內(nèi)。當(dāng)其移動通過身體結(jié)構(gòu)時(shí)，跟蹤該手術(shù)器械的位置。顯示手術(shù)器械相對于其緊密相鄰的周圍環(huán)境的位置，以提高醫(yī)生精確定位手術(shù)器械的能力。
美國專利5,391,199描述了消融患者的器官或身體結(jié)構(gòu)的部分的方法，其內(nèi)容在此引用作為參考。該方法包括待構(gòu)圖的器官或結(jié)構(gòu)的透視圖像，以及使一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管前進(jìn)到與該器官或結(jié)構(gòu)相鄰的位置或該器官或結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置。使用非離子化的場感測每個(gè)導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置。在一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管的遠(yuǎn)端，感測該器官或結(jié)構(gòu)的局部信息，并且處理感測到的信息以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在該器官或結(jié)構(gòu)的透視圖像上疊加這些數(shù)據(jù)點(diǎn)，以使該器官或結(jié)構(gòu)的部分的消融變得容易。
一些醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)應(yīng)用基于所采集的成像信息重建3-D模型的方法。例如，美國專利5,568,384描述了將3-D多模態(tài)圖像集合成為單個(gè)合成圖像的方法，其內(nèi)容在此引用作為參考。從兩個(gè)或多個(gè)不同圖像中提取表面，并使用半自動分割技術(shù)匹配這些表面。
美國專利6,226,542描述了對體內(nèi)器官進(jìn)行3-D重建的方法，其內(nèi)容在此引用作為參考。處理器根據(jù)其位置坐標(biāo)已經(jīng)確定的體積上的多個(gè)采樣點(diǎn)，重建患者體內(nèi)的體積或腔的3-D圖。表面的重建基于有限數(shù)量的采樣點(diǎn)。
美國專利4,751,643和4,791,567描述了用于確定體內(nèi)連接的結(jié)構(gòu)的方法，其內(nèi)容在此引用作為參考。表現(xiàn)出相同組織類型的3-D區(qū)域被類似地標(biāo)記。使用標(biāo)記信息，確定所有類似標(biāo)記的連接的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
一些系統(tǒng)使用基于通過成像采集到的信息分析和模擬身體組織和器官的圖像處理方法。Mclnerney和Terzopoulos在″DeformableModels in Medical Image AnalysisA Survey″(Medical Image Analysis，(12)，1996年6月，第91-108頁)中描述了這樣一種技術(shù)，其內(nèi)容在此引用作為參考。作者們描述了一種計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)學(xué)圖像分析技術(shù)通過采用從圖像數(shù)據(jù)得到的(自底向上)約束條件和關(guān)于解剖結(jié)構(gòu)的位置、尺寸和形狀的(自頂向下)現(xiàn)有知識，來分段、匹配和跟蹤解剖結(jié)構(gòu)。
在Neubauer和Wegenkittl的″Analysis of Four-DimensionalCardiac Data Sets Using Skeleton-Based Segmentation″(the 11thInternational Conference in Central Europe on Computer Graphics，Visualization and Computer Vision，University of West Bohemia，PIzen，Czech Republic，F(xiàn)ebruary 2003)中描述了另一種分析技術(shù)，其內(nèi)容在此引用作為參考。作者描述了一種計(jì)算機(jī)輔助方法，用于根據(jù)在心動周期的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)拍攝的心臟CT(計(jì)算機(jī)斷層攝影)圖像序列對心臟的部分進(jìn)行分段。

發(fā)明內(nèi)容
在很多基于導(dǎo)管的診斷和治療應(yīng)用中，心臟的三維圖像都是有用的。實(shí)時(shí)成像改善了醫(yī)生的表現(xiàn)，并且甚至使相對缺乏經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生也能夠更容易地執(zhí)行復(fù)雜的外科過程。3-D成像也有助于減少一些外科過程所需要的時(shí)間。此外，3-D超聲圖像可用于計(jì)劃復(fù)雜的過程和導(dǎo)管操縱。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了進(jìn)行3-D心臟成像的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。使用包括超聲換能器陣列和方位傳感器的探頭來對患者體內(nèi)的目標(biāo)器官或結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。在一個(gè)實(shí)施例中，該探頭包括插入患者心臟內(nèi)的導(dǎo)管。該探頭采集目標(biāo)器官的多個(gè)2-D超聲圖像并將它們發(fā)送到圖像處理器。對于每幅圖像，使用方位傳感器測量探頭的位置和方向坐標(biāo)。
該系統(tǒng)的用戶-通常是醫(yī)生-檢查交互式顯示器上的圖像。用戶采用該顯示器在一個(gè)或多個(gè)圖像上手動標(biāo)記(也稱為“加標(biāo)記”)標(biāo)識器官的特征的感興趣輪廓。此外或作為替代，使用輪廓檢測軟件自動對所述輪廓加標(biāo)記。圖像處理器在剩余未標(biāo)記的圖像中的至少一些中自動識別和重建相應(yīng)的輪廓。然后，該圖像處理器基于多個(gè)超聲圖像和獲取每個(gè)圖像的對應(yīng)探頭坐標(biāo)構(gòu)造3-D結(jié)構(gòu)模型，使用所述輪廓來分割該模型中的3-D結(jié)構(gòu)。
在一些實(shí)施例中，所述輪廓包括離散的點(diǎn)。使用方位傳感器信息和2-D超聲圖像屬性計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的3-D坐標(biāo)。所計(jì)算出的方位用于構(gòu)造3-D模型。被醫(yī)生標(biāo)記的輪廓可投影并顯示在該3-D模型上。
所公開的方法因此提供了交互式工具，用于進(jìn)行內(nèi)部身體器官的3-D圖像的用戶輔助重建。這些方法也提供了定義解剖學(xué)表面的方便、準(zhǔn)確的方法，電活性圖(尤其在心臟成像應(yīng)用中)或另一種圖或圖像將投影在所述解剖學(xué)表面上。
因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了用于模擬解剖結(jié)構(gòu)的方法，包括使用超聲傳感器在該超聲傳感器的相應(yīng)多個(gè)空間位置采集解剖結(jié)構(gòu)的多個(gè)超聲圖像；測量該多個(gè)空間位置中每一個(gè)處該超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)；在所述超聲圖像的一個(gè)或多個(gè)中標(biāo)記涉及該解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓；以及基于該感興趣輪廓和測得的位置和方向坐標(biāo)，構(gòu)造該解剖結(jié)構(gòu)的三維(3-D)模型。
在所公開的實(shí)施例中，構(gòu)造該3-D模型包括基于被標(biāo)記的感興趣輪廓、在至少一些未被標(biāo)記的超聲圖像中自動重建所述特征。
在另一實(shí)施例中，該解剖結(jié)構(gòu)包括心臟，且采集多個(gè)超聲圖像包括將包括超聲傳感器的導(dǎo)管插入第一心腔并在該心腔內(nèi)的相應(yīng)多個(gè)空間位置之間移動該導(dǎo)管。此外或作為替代，構(gòu)造3-D模型包括構(gòu)造位于第一心腔外的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的3-D模型。
在又一實(shí)施例中，采集超聲圖像和測量位置和方向坐標(biāo)包括使超聲圖像采集的定時(shí)和位置和方向坐標(biāo)的測量相對于同步信號同步，該同步信號包括心電圖(ECG)信號、內(nèi)部產(chǎn)生的同步信號和外部提供的同步信號之一。此外或作為替代，使所述定時(shí)和測量同步包括使組織特性、溫度和血流中至少一個(gè)的測量相對于該同步信號同步。
在又一實(shí)施例中，測量位置和方向坐標(biāo)包括在與超聲傳感器相關(guān)聯(lián)的方位傳感器附近產(chǎn)生場、感測方位傳感器處的場、以及響應(yīng)于所感測到的場計(jì)算超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)。在一些實(shí)施例中，產(chǎn)生場包括產(chǎn)生磁場，且感測場包括感測在方位傳感器處產(chǎn)生的磁場。
在另一實(shí)施例中，測量位置和方向坐標(biāo)包括使用與超聲傳感器相關(guān)聯(lián)的場發(fā)生器產(chǎn)生場、使用一個(gè)或多個(gè)接收傳感器感測該場、以及響應(yīng)于所感測的場計(jì)算超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)。在一些實(shí)施例中，產(chǎn)生場包括產(chǎn)生磁場，且感測場包括感測一個(gè)或多個(gè)接收傳感器處產(chǎn)生的磁場。
在一個(gè)實(shí)施例中，自動重建特征包括接受手動輸入，該手動輸入包括至少認(rèn)可、刪除、校正和修改自動重建的特征的至少部分之一。
在另一實(shí)施例中，構(gòu)造3-D模型包括產(chǎn)生解剖結(jié)構(gòu)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的骨架模型和表面模型中的至少一個(gè)，并將該3-D模型顯示給用戶。此外或作為替代，產(chǎn)生表面模型包括在該表面模型上疊加電活性圖和參數(shù)圖中的至少一個(gè)。
在又一實(shí)施例中，構(gòu)造3-D模型包括在該3-D模型上疊加從磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)和x射線成像系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)引入的信息。此外或作為替代，疊加信息包括將所引入的信息與該3-D模型的坐標(biāo)系統(tǒng)對準(zhǔn)。
在又一實(shí)施例中，構(gòu)造3-D模型包括在該3-D模型中定義一個(gè)或多個(gè)感興趣區(qū)域，并將與該一個(gè)或多個(gè)感興趣區(qū)域?qū)?yīng)的超聲圖像的部分投影到該3-D模型上。
在一個(gè)實(shí)施例中，采集多個(gè)超聲圖像包括使用包括超聲傳感器的體外超聲探頭并在所述相應(yīng)的多個(gè)空間位置之間移動該探頭來掃描該解剖結(jié)構(gòu)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，另外提供一種模擬解剖結(jié)構(gòu)的方法，包括使用超聲傳感器在該超聲傳感器的一空間位置采集解剖結(jié)構(gòu)的超聲圖像；在該空間位置測量該超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)；在超聲圖像中標(biāo)記涉及該解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓；以及基于所測得的位置和方向坐標(biāo)在3-D空間中顯示感興趣輪廓和該超聲圖像的至少部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，也提供了一種用于模擬解剖結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，包括探頭，包括超聲傳感器，其配置成在該探頭的相應(yīng)多個(gè)空間位置采集解剖結(jié)構(gòu)的多個(gè)超聲圖像；以及方位傳感器，其配置成在該多個(gè)空間位置的每一個(gè)處確定超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)；交互式顯示器，其耦合成顯示超聲圖像并接收手動輸入，該手動輸入在這些超聲圖像的一個(gè)或多個(gè)中標(biāo)記涉及該解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓；以及處理器，其耦合成接收超聲圖像和測得的位置和方向坐標(biāo)、接受手動標(biāo)記的感興趣輪廓并且基于該感興趣輪廓和測得的空間方位重建解剖結(jié)構(gòu)的3-D模型。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步提供了用于模擬解剖結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，包括探頭，其包括超聲傳感器，其配置成在該探頭的相應(yīng)空間位置采集解剖結(jié)構(gòu)的圖像，以及方位傳感器，其配置成確定超聲傳感器在該空間位置的位置和方向坐標(biāo)；
處理器，其耦合成接收超聲圖像和測得的位置和方向坐標(biāo)并基于測得的位置和方向坐標(biāo)計(jì)算該超聲圖像的3-D位置；以及交互式顯示器，其耦合成接收手動輸入，該手動輸入在超聲圖像中標(biāo)記涉及該解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓；并且基于計(jì)算出的該超聲圖像的3-D位置在3-D空間中顯示感興趣輪廓和該超聲圖像的至少部分。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了用于模擬解剖結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括其中存儲了程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)被計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)進(jìn)行如下操作使用超聲傳感器在該超聲傳感器的相應(yīng)的多個(gè)空間位置采集該解剖結(jié)構(gòu)的多個(gè)超聲圖像；測量在該多個(gè)空間位置的每一個(gè)處該超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)；接收手動輸入，該手動輸入在一個(gè)或多個(gè)所述超聲圖像中標(biāo)記涉及該解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓；以及基于該感興趣輪廓和測得的位置和方向坐標(biāo)構(gòu)造該解剖結(jié)構(gòu)的3-D模型。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還提供了用于模擬解剖結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括其中存儲了程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)被計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下操作使用超聲傳感器在該超聲傳感器的相應(yīng)空間位置采集該解剖結(jié)構(gòu)的超聲圖像；測量在該空間位置處該超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)；在該超聲圖像中標(biāo)記涉及該解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓；以及基于測得的位置和方向坐標(biāo)在3-D空間中顯示感興趣輪廓和該超聲圖像的至少部分。
本發(fā)明還涉及用于對患者體內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行成像的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括預(yù)先采集的圖像；包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管，該方位傳感器發(fā)送表示在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息的電信號，且該超聲成像傳感器在患者體內(nèi)的目標(biāo)處發(fā)射超聲能量、接收從患者體內(nèi)的目標(biāo)反射的超聲回波、以及發(fā)送與從患者體內(nèi)的目標(biāo)反射的超聲回波有關(guān)的信號；可操作地連接到該導(dǎo)管的定位處理器，用于基于由方位傳感器發(fā)送的電信號確定導(dǎo)管的所述部分的方位信息；可操作地連接到該導(dǎo)管和該定位處理器的圖像處理器，該圖像處理器基于由超聲傳感器發(fā)送的信號產(chǎn)生該目標(biāo)的超聲圖像并為該目標(biāo)的超聲圖像的任何像素確定方位信息，該圖像處理器將所述預(yù)先采集的圖像與該超聲圖像對準(zhǔn)；以及顯示器，用于顯示對準(zhǔn)的預(yù)采集圖像和超聲圖像。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于對患者體內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行成像的方法，其中該方法包括如下步驟提供該目標(biāo)的預(yù)采集圖像；將包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管放入患者體內(nèi)，并使用方位傳感器確定該導(dǎo)管在患者體內(nèi)的部分的方位信息；使用超聲成像傳感器產(chǎn)生該目標(biāo)的超聲圖像；確定該目標(biāo)的超聲圖像的任何像素的方位信息并將預(yù)采集圖像與該超聲圖像對準(zhǔn)；以及顯示對準(zhǔn)的預(yù)采集圖像和超聲圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及用于成像患者體內(nèi)目標(biāo)的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括該目標(biāo)的預(yù)采集圖像；該目標(biāo)的電生理圖；包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管，該方位傳感器發(fā)送表示在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息的電信號，且該超聲成像傳感器在患者體內(nèi)的該目標(biāo)處發(fā)射超聲能量、接收從患者體內(nèi)該目標(biāo)反射的超聲回波并發(fā)送與從患者體內(nèi)該目標(biāo)反射的超聲回波有關(guān)的信號；可操作地連接到該導(dǎo)管的定位處理器，用于基于由方位傳感器發(fā)送的電信號確定導(dǎo)管的所述部分的方位信息；可操作地連接到該導(dǎo)管和該定位處理的圖像處理器，該圖像處理器基于由超聲傳感器發(fā)送的信號產(chǎn)生該目標(biāo)的超聲圖像并確定該目標(biāo)的超聲圖像的任何像素的方位信息，該圖像處理器將預(yù)采集圖像和電生理圖與該超聲圖像對準(zhǔn)；以及顯示器，用于顯示對準(zhǔn)的預(yù)采集圖像、電生理圖和超聲圖像。
以及，本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于成像患者體內(nèi)目標(biāo)的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括該目標(biāo)的預(yù)采集圖像；導(dǎo)管，包括方位傳感器、超聲成像傳感器和至少一個(gè)電極，該方位傳感器發(fā)送表示在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息的電信號，該超聲成像傳感器在患者體內(nèi)的該目標(biāo)處發(fā)射超聲能量、接收從患者體內(nèi)該目標(biāo)反射的超聲回波并發(fā)送與從患者體內(nèi)該目標(biāo)反射的超聲回波有關(guān)的信號，且該至少一個(gè)電極采集該目標(biāo)的表面的電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)；可操作地連接到該導(dǎo)管的定位處理器，用于基于由方位傳感器發(fā)送的電信號確定導(dǎo)管的所述部分的方位信息；可操作地連接到該導(dǎo)管和該定位處理器的圖像處理器，該圖像處理器基于由超聲傳感器發(fā)送的信號產(chǎn)生該目標(biāo)的超聲圖像，并確定該目標(biāo)的超聲圖像的任何像素的方位信息和該目標(biāo)的電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)的方位信息，該圖像處理器基于該目標(biāo)的電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)和這些電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)的方位信息產(chǎn)生該目標(biāo)的電生理圖，并將預(yù)采集圖像和該電生理圖與該超聲圖像對準(zhǔn)；以及顯示器，用于顯示對準(zhǔn)的預(yù)采集圖像、電生理圖和超聲圖像。
此外，本發(fā)明還涉及成像患者體內(nèi)目標(biāo)的方法，其中該方法包括以下步驟提供該目標(biāo)的預(yù)采集圖像；提供該目標(biāo)的電生理圖；將包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管放入患者體內(nèi)，并使用方位傳感器確定該導(dǎo)管在患者體內(nèi)的部分的方位信息；使用超聲成像傳感器產(chǎn)生該目標(biāo)的超聲圖像；確定該目標(biāo)的超聲圖像的任何像素的方位信息并將預(yù)采集圖像和電生理圖與該超聲圖像對準(zhǔn)；以及顯示對準(zhǔn)的預(yù)采集圖像、電生理圖和超聲圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是成像患者體內(nèi)目標(biāo)的方法，其中該方法包括以下步驟提供該目標(biāo)的預(yù)采集圖像；將包括方位傳感器、超聲成像傳感器和至少一個(gè)電極的導(dǎo)管放入患者體內(nèi)，并使用方位傳感器確定在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息；使用該至少一個(gè)電極采集該目標(biāo)表面的電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)；使用超聲成像傳感器產(chǎn)生該目標(biāo)的超聲圖像；確定該目標(biāo)表面的電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)的方位信息，并基于這些電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)和這些電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)的方位信息產(chǎn)生該目標(biāo)的電生理圖；確定該目標(biāo)的超聲圖像的任何像素的方位信息，并將預(yù)采集圖像和該電生理圖與超聲圖像對準(zhǔn)；以及顯示對準(zhǔn)的預(yù)采集圖像、電生理圖和超聲圖像。
此外，本發(fā)明還涉及用于成像患者身體的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管，該方位傳感器發(fā)送表示在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息的電信號，且該超聲成像傳感器在患者體內(nèi)的目標(biāo)處發(fā)射超聲能量、接收從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波、并發(fā)送與從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波有關(guān)的信號；可操作地連接到導(dǎo)管的定位處理器，用于基于由方位傳感器發(fā)送的電信號確定導(dǎo)管的所述部分的方位信息；顯示器；以及可操作地連接到導(dǎo)管、定位處理器和顯示器的圖像處理器，該圖像處理器基于由超聲傳感器發(fā)送的信號產(chǎn)生該目標(biāo)的超聲圖像，并基于從方位傳感器得到的方位信息、在與患者體內(nèi)導(dǎo)管的所述部分的方向相同的方向上在顯示器上實(shí)時(shí)描繪所產(chǎn)生的超聲圖像。
此外，本發(fā)明還涉及用于成像患者體內(nèi)目標(biāo)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管，該方位傳感器發(fā)送表示在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息的電信號，且該超聲成像傳感器在患者體內(nèi)的目標(biāo)處發(fā)射超聲能量、接收從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波、并發(fā)送與從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波有關(guān)的信號；可操作地連接到該導(dǎo)管的定位處理器，用于基于由方位傳感器發(fā)送的電信號確定導(dǎo)管的該部分的方位信息；顯示器；以及可操作地連接到導(dǎo)管、定位處理器和顯示器的圖像處理器，該圖像處理器基于由超聲傳感器發(fā)送的信號產(chǎn)生該目標(biāo)的多個(gè)二維超聲圖像，并使用該多個(gè)二維超聲圖像重建三維模型，并基于從方位傳感器得到的方位信息、在與患者體內(nèi)的導(dǎo)管的所述部分的方向相同的方向上在顯示器上在該三維模型上描繪實(shí)時(shí)的二維超聲圖像。
此外，本發(fā)明還涉及成像患者體內(nèi)目標(biāo)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括預(yù)采集的圖像；包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管，該方位傳感器發(fā)送表示在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息的電信號，且該超聲成像傳感器在患者體內(nèi)的目標(biāo)處發(fā)射超聲能量、接收從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波、并發(fā)送與從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波有關(guān)的信號；可操作地連接到該導(dǎo)管的定位處理器，用于基于由方位傳感器發(fā)送的電信號確定導(dǎo)管的該部分的方位信息；以及可操作地連接到導(dǎo)管、定位處理器和顯示器的圖像處理器，該圖像處理器將預(yù)采集圖像與由超聲傳感器發(fā)送的超聲圖像對準(zhǔn)，并基于從方位傳感器得到的方位信息、在與患者體內(nèi)的導(dǎo)管的所述部分的方向相同的方向上實(shí)時(shí)地在顯示器上在該三維模型上描繪該超聲圖像。
本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例是用于成像患者體內(nèi)目標(biāo)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括預(yù)采集的圖像；包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管，該方位傳感器發(fā)送表示在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息的電信號，且該超聲成像傳感器在患者體內(nèi)的目標(biāo)處發(fā)射超聲能量、接收從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波、并發(fā)送與從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波有關(guān)的信號；可操作地連接到導(dǎo)管的定位處理器，用于基于由方位傳感器發(fā)送的電信號確定導(dǎo)管的該部分的方位信息；以及可操作地連接到導(dǎo)管、定位處理器和顯示器的圖像處理器，該圖像處理器基于由超聲傳感器發(fā)送的信號產(chǎn)生至少一幅該目標(biāo)的二維超聲圖像，使用該至少一幅二維超聲圖像重建三維模型，將預(yù)采集圖像與該三維模型對準(zhǔn)，并基于從方位傳感器得到的方位信息、在與患者體內(nèi)的導(dǎo)管的所述部分的方向相同的方向上、在顯示器上在對準(zhǔn)的預(yù)采集圖像和三維模型上描繪實(shí)時(shí)的二維超聲圖像。
此外，本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例是用于成像患者身體的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括包括方位傳感器和超聲成像傳感器的導(dǎo)管，該方位傳感器發(fā)送表示在患者體內(nèi)的導(dǎo)管的部分的方位信息的電信號，且該超聲成像傳感器在患者體內(nèi)的目標(biāo)處發(fā)射超聲能量、接收從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波、并發(fā)送與從患者體內(nèi)目標(biāo)反射的超聲回波有關(guān)的信號；可操作地連接到該導(dǎo)管的定位處理器，用于基于由方位傳感器發(fā)送的電信號確定導(dǎo)管的該部分的方位信息；顯示器；以及可操作地連接到導(dǎo)管、定位處理器和顯示器的圖像處理器，該圖像處理器基于從方位傳感器得到的信息、在與患者體內(nèi)導(dǎo)管的所述部分的方向相同的方向上在顯示器上顯示導(dǎo)管圖標(biāo)，該圖像處理器也基于由超聲傳感器發(fā)送的信號產(chǎn)生目標(biāo)的超聲圖像，基于從方位傳感器得到的方位信息、在與患者體內(nèi)導(dǎo)管的所述部分的方向相同的方向上在顯示器上實(shí)時(shí)描繪所產(chǎn)生的超聲圖像。該導(dǎo)管圖標(biāo)用于在特定方向上指引在患者體內(nèi)目標(biāo)處從導(dǎo)管的超聲傳感器發(fā)射的超聲能量。
從結(jié)合附圖對其實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述中，本發(fā)明將能夠被更充分地理解。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于心臟構(gòu)圖和成像的系統(tǒng)的示意性圖示說明；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管的示意性圖示說明；圖3是示意性說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的心臟構(gòu)圖和成像的方法的流程圖；圖4-8是視覺驗(yàn)證根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的心臟構(gòu)圖和成像的方法的圖像；圖9和10是視覺驗(yàn)證根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例模擬的心腔的圖像；以及圖11是視覺驗(yàn)證根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例與預(yù)采集圖像對準(zhǔn)的超聲圖像的圖像。
具體實(shí)施例方式
系統(tǒng)描述圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于成像和構(gòu)圖患者心臟24的系統(tǒng)20的示意性圖示說明。該系統(tǒng)包括導(dǎo)管28，其由醫(yī)生通過靜脈或動脈插入心室。導(dǎo)管28通常包括把手29，供醫(yī)生操縱導(dǎo)管。對把手的適當(dāng)控制使醫(yī)生能夠按需要操縱、定位或定向?qū)Ч艿倪h(yuǎn)端。
系統(tǒng)20包括測量導(dǎo)管28的位置和方向坐標(biāo)的定位子系統(tǒng)。(貫穿該專利申請，術(shù)語“位置”指導(dǎo)管的空間坐標(biāo)，術(shù)語“方向”指其角坐標(biāo)。術(shù)語“方位”指導(dǎo)管的全部方位信息，包括位置和方向坐標(biāo)二者)。
在一個(gè)實(shí)施例中，該定位子系統(tǒng)包括確定導(dǎo)管28的方位和方向的磁方位跟蹤系統(tǒng)。該定位子系統(tǒng)在其附近的預(yù)定工作體積中產(chǎn)生磁場并在導(dǎo)管處感測這些場。該定位子系統(tǒng)通常包括一組外部輻射器，例如場發(fā)生線圈30，其位于患者外部的固定、已知位置。線圈30在心臟24附近產(chǎn)生通常為電磁場的場。所產(chǎn)生的場由導(dǎo)管28內(nèi)的方位傳感器32感測。
在一個(gè)備選實(shí)施例中，導(dǎo)管中的輻射器(例如線圈)產(chǎn)生電磁場，該電磁場由患者體外的傳感器接收。
方位傳感器響應(yīng)于所感測的場將與方位有關(guān)的電信號通過穿過導(dǎo)管的電纜33發(fā)送到控制臺34?；蛘?，方位傳感器通過無線鏈路將信號發(fā)送到控制臺。該控制臺包括定位處理器36，該處理器基于方位傳感器32發(fā)送的信號計(jì)算導(dǎo)管28的位置和方向。定位處理器36通常接收、放大、過濾、數(shù)字化或以其它方式處理來自導(dǎo)管28的信號。
例如在美國專利6,690,963、6,618,612和6,332,089，和美國專利申請公開2002/0065455A1、2004/0147920A1和2004/0068178A1中描述了可用于此目的的一些方位跟蹤系統(tǒng)，它們的內(nèi)容在此應(yīng)用作為參考。盡管圖1所示的定位子系統(tǒng)使用磁場，但是下面描述的方法可以使用任何適合的定位子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，例如基于電磁場、聲學(xué)或超聲測量的系統(tǒng)。
如下面將要解釋和證明的，系統(tǒng)20使醫(yī)生能夠執(zhí)行各種構(gòu)圖和成像過程。這些過程包括例如如下操作·實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)(NRT)顯示2-D超聲圖像(見下面的圖4和圖6)。
·基于2-D超聲圖像重建患者體內(nèi)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的3-D模型(見下面的圖4-10)。
·在所重建的3-D模型上對準(zhǔn)、疊加和顯示參數(shù)圖，例如電生理信息圖或電解剖圖(見下面的圖8)。
·在所重建的3-D模型上對準(zhǔn)、疊加和顯示從外部系統(tǒng)采集的3-D圖像。
·在從外部系統(tǒng)采集的3-D圖像上對準(zhǔn)和顯示2-D超聲圖像(見下面的圖11)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端的示意性圖示說明。該導(dǎo)管包括超聲成像傳感器。該超聲傳感器通常包括超聲換能器40的陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，這些超聲換能器是壓電換能器。這些超聲換能器放置在窗口41內(nèi)或與其相鄰，該窗口定義導(dǎo)管體或壁內(nèi)的開口。
換能器40作為相控陣列工作，共同通過窗口23從陣列孔發(fā)射超聲束。(盡管所示的換能器排列成線性陣列結(jié)構(gòu)，但也可以采用其它陣列結(jié)構(gòu)，例如圓形或凸面結(jié)構(gòu))。在一個(gè)實(shí)施例中，該陣列發(fā)射短脈沖超聲能量，并隨后切換到接收模式以接收從周圍組織反射的超聲信號。通常，以受控方式單獨(dú)驅(qū)動換能器40，以便在所需方向上操縱超聲束。通過換能器的適當(dāng)定時(shí)，所產(chǎn)生的超聲束能夠得到中心彎曲的波前，以便將該超聲束聚焦在與換能器陣列相距給定距離的位置。因此，系統(tǒng)20使用該換能器陣列作為相控陣列，且實(shí)施使超聲束能夠被操縱和聚焦的發(fā)射/接收掃描機(jī)制，以便產(chǎn)生2-D超聲圖像。
在一個(gè)實(shí)施例中，超聲傳感器包括16-64個(gè)換能器40，優(yōu)選48-64個(gè)換能器。通常，這些換能器產(chǎn)生中心頻率為5-10MHz的超聲能量，通常穿透深度為14cm。穿透深度通常從幾毫米到約16厘米，且取決于超聲傳感器特性、周圍組織特性和工作頻率。在一個(gè)備選實(shí)施例中，可使用其它適當(dāng)頻率范圍和穿透深度。
在接收到反射的超聲回波之后，換能器40將基于反射回波的電信號經(jīng)由穿過導(dǎo)管28的電纜33發(fā)送到控制臺34中的圖像處理器42，該處理器將這些信號轉(zhuǎn)換成2-D(通常是扇形)超聲圖像。圖像處理器42通常計(jì)算或確定方位和方向信息、顯示實(shí)時(shí)超聲圖像、執(zhí)行3-D圖像或體積重建和其它功能，這些都將在下面更詳細(xì)地描述。
在一些實(shí)施例中，圖像處理器使用這些超聲圖像和方位信息，產(chǎn)生患者心臟的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的3-D模型。該3-D模型作為顯示器44上的2-D投影呈現(xiàn)給醫(yī)生。
在一些實(shí)施例中，導(dǎo)管的遠(yuǎn)端也包括至少一個(gè)電極46，用于執(zhí)行診斷和/或治療功能，例如電生理構(gòu)圖和/或射頻(RF)消融。在一個(gè)實(shí)施例中，電極46用于感測局部電勢。由電極46測得的電勢可用于對心內(nèi)膜表面上的局部電活性進(jìn)行構(gòu)圖。當(dāng)電極46與心臟內(nèi)表面上的點(diǎn)接觸或與其接近時(shí)，其測量該點(diǎn)處的局部電勢。所測得的電勢被轉(zhuǎn)換成電信號并通過導(dǎo)管發(fā)送到圖像處理器以用于顯示。在其它實(shí)施例中，從包括均連接到控制臺34的適當(dāng)電極和方位傳感器的另一導(dǎo)管獲得局部電勢。
在備選實(shí)施例中，電極46可用于測量不同的參數(shù)，例如各種組織特性、溫度和/或血流。盡管電極46示為單個(gè)環(huán)電極，但是導(dǎo)管可包括任何數(shù)量的任何形式的電極46。例如，導(dǎo)管可包括兩個(gè)或更多環(huán)電極、多個(gè)點(diǎn)電極或點(diǎn)電極陣列、尖端電極或這些類型的電極的任意組合，用于執(zhí)行上述診斷和/或治療功能。
方位傳感器32通常位于導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端內(nèi)，與電極46和換能器40相鄰。通常，方位傳感器32、電極46和超聲傳感器的換能器40之間的相互方位和方向偏移是恒定的。通常，定位處理器36使用這些偏移得到給定方位傳感器32的測得方位下超聲傳感器和電極46的坐標(biāo)。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)管28包括兩個(gè)或更多個(gè)方位傳感器32，每一個(gè)相對于電極46和換能器40具有恒定的方位和方向偏移。在一些實(shí)施例中，預(yù)先校準(zhǔn)這些偏移(或等效校準(zhǔn)參數(shù))并將其存儲在定位處理器36中?；蛘?，可以將這些偏移存儲到安裝在導(dǎo)管28的把手29中的存儲裝置(例如，電可編程只讀存儲器，即EPROM)中。
方位傳感器32通常包括三個(gè)非同中心線圈(未示出)，例如在上述美國專利6,690,963中所描述的?；蛘?，可以使用任何其它適當(dāng)?shù)姆轿粋鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)，例如包括任何數(shù)量的同中心或非同中心線圈的傳感器、Hall效應(yīng)傳感器和/或磁阻傳感器。
通常，通過選通信號和與體表心電圖(ECG)信號或心內(nèi)心電圖相關(guān)的圖像獲取，使超聲圖像和方位測量都與心動周期同步。(在一個(gè)實(shí)施例中，ECG信號可由電極46產(chǎn)生。)由于心臟特征在心臟的周期性縮放過程中改變它們的形狀和方位，所以整個(gè)成像過程通常以相對于該周期的特定定時(shí)進(jìn)行。在一些實(shí)施例中，由導(dǎo)管進(jìn)行的另外的測量，例如各種組織特征的測量、溫度和血流測量，也與心電圖(EGC)信號同步。這些測量也與由方位傳感器32進(jìn)行的對應(yīng)方位測量相關(guān)聯(lián)。這些另外的測量通常被疊加在重建的3-D模型上，下面將解釋這一點(diǎn)。
在一些實(shí)施例中，使方位測量和超聲圖像的采集與由系統(tǒng)20產(chǎn)生的內(nèi)部發(fā)生信號同步。例如，該同步機(jī)制可用于避免某一信號對超聲圖像的干擾。在該實(shí)例中，圖像采集的定時(shí)和方位測量設(shè)定成相對于該干擾信號有特定偏差，以便無干擾地采集圖像?？梢圆粫r(shí)地調(diào)整該偏差以保持無干擾的圖像采集。或者，可使測量和采集與外部提供的同步信號同步。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)20包括驅(qū)動超聲換能器40的超聲驅(qū)動器(未示出)?？捎糜谠撃康牡倪m當(dāng)?shù)某曭?qū)動器的一個(gè)例子是AnalogicCorp.(Peabody，Massachusetts)生產(chǎn)的AN2300TM超聲系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，超聲驅(qū)動器執(zhí)行圖像處理器42的一些功能，驅(qū)動超聲傳感器并產(chǎn)生2-D超聲圖像。該超聲驅(qū)動器可支持不同的成像模式，例如B-模式、M-模式、CW多普勒和彩色多普勒(color flow Doppler)，這些都是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。
通常，定位處理器和圖像處理器使用通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，其編程在軟件中以執(zhí)行此處描述的功能。例如，該軟件可以電子形式通過網(wǎng)絡(luò)下載到計(jì)算機(jī)，或者其可選擇在有形介質(zhì)(例如CD-ROM)上提供到計(jì)算機(jī)。定位處理器和圖像處理器可使用分開的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，或使用單個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，或可以與系統(tǒng)20的其它計(jì)算功能集成。此外或作為替代，定位和圖像處理功能中的至少一些可以使用專用硬件執(zhí)行。
3-D成像方法圖3是示意性說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的心臟構(gòu)圖和成像的方法的流程圖。原則上，所公開的方法將在導(dǎo)管的不同方位采集的多個(gè)2-D超聲圖像組合成目標(biāo)結(jié)構(gòu)的單個(gè)3-D模型。在本專利申請的上下文中，術(shù)語“目標(biāo)結(jié)構(gòu)”或“目標(biāo)”可指整個(gè)或部分心室，或指特定的壁、表面、血管或其它解剖結(jié)構(gòu)。盡管此處描述的實(shí)施例特指心臟內(nèi)及心臟周圍的結(jié)構(gòu)，但是加以必要的變更，本發(fā)明的原理可類似地應(yīng)用于骨骼、肌肉或其它器官和解剖結(jié)構(gòu)的成像。
該方法從超聲掃描步驟50開始，在該步驟采集目標(biāo)結(jié)構(gòu)的一系列2-D超聲圖像。通常，醫(yī)生通過適當(dāng)?shù)难軐?dǎo)管28插入心腔，例如右心房，然后通過在腔內(nèi)的不同位置之間移動該導(dǎo)管來掃描目標(biāo)結(jié)構(gòu)。目標(biāo)結(jié)構(gòu)可包括導(dǎo)管所在的腔的全部或部分，或者，除此之外或作為替代，不同的心腔(例如左心房)、或動脈結(jié)構(gòu)(例如大動脈)。在每個(gè)導(dǎo)管方位，圖像處理器采集并產(chǎn)生2-D超聲圖像，例如下面的圖4中所示的圖像。
定位子系統(tǒng)并行地測量和計(jì)算導(dǎo)管的方位。計(jì)算出的方位與相應(yīng)的超聲圖像一起存儲。通常，導(dǎo)管的每個(gè)方位以坐標(biāo)形式表示，例如六維坐標(biāo)(X、Y、Z軸位置，和縱傾(pitch)、橫傾(yaw)和橫擺(roll)角方向)。
在一些實(shí)施例中，導(dǎo)管使用電極46進(jìn)行另外的測量。所測量的參數(shù)，例如局部電勢，可選擇疊加在目標(biāo)結(jié)構(gòu)的重建3-D模型上或作為附加的層顯示在其上，這將在下面解釋。
在獲得該組超聲圖像后，圖像處理器在手動標(biāo)記步驟52向醫(yī)生顯示這些圖像中的一個(gè)或多個(gè)?；蛘撸襟E52可以與步驟50交叉。圖像中的灰度級使得醫(yī)生能夠識別例如心腔壁、血管和瓣膜的結(jié)構(gòu)。醫(yī)生檢查超聲圖像并識別代表目標(biāo)結(jié)構(gòu)的壁或邊界的感興趣輪廓。醫(yī)生通常通過使用指點(diǎn)裝置45(例如跟蹤球)對它們“加標(biāo)記”，來在顯示器44上標(biāo)記這些輪廓。(在下面的圖5中示出了示例性的加標(biāo)記的2-D圖像。)指點(diǎn)裝置或者可包括鼠標(biāo)、觸摸屏或連接到顯示器44的手寫板、或其它任何適當(dāng)?shù)妮斎胙b置。顯示器44和指點(diǎn)裝置45的組合是交互式顯示器的一個(gè)實(shí)例，即呈現(xiàn)圖像并允許用戶在圖像上標(biāo)記的裝置，在圖像上標(biāo)記的方式使計(jì)算機(jī)能夠在圖像中定位這些標(biāo)記。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，其它類型的交互式顯示器是顯而易見的。
醫(yī)生可以以這種方式在該組的一個(gè)或幾個(gè)圖像上對輪廓加標(biāo)記。醫(yī)生也可以對各種解剖標(biāo)志或偽影加標(biāo)記，這些都與所討論的醫(yī)學(xué)過程有關(guān)。醫(yī)生可類似地識別“不能靠近”的區(qū)域，在隨后的治療過程(例如，消融)中不應(yīng)當(dāng)接觸或進(jìn)入這些區(qū)域。
在一些實(shí)施例中，以半自動方式對感興趣輪廓加標(biāo)記。例如，圖像處理器可運(yùn)行適當(dāng)?shù)妮喞獧z測軟件。在該實(shí)施例中，軟件自動檢測和標(biāo)記一個(gè)或多個(gè)2-D圖像中的輪廓。然后，醫(yī)生使用交互式顯示器查看并編輯自動檢測的輪廓。
在自動標(biāo)記步驟54，圖像處理器可使用被標(biāo)記的輪廓在剩余的未標(biāo)記超聲圖像中自動重建所述輪廓。(在一些實(shí)施例中，醫(yī)生可在步驟52標(biāo)記所有2-D超聲圖像。在這種情況下，省略步驟54。)圖像處理器描繪醫(yī)生標(biāo)記的結(jié)構(gòu)，并在剩余的超聲圖像中重建它們。該識別和重建過程可使用任何適當(dāng)?shù)膱D像處理方法，包括邊緣檢測法、相關(guān)法、運(yùn)動檢測法和本領(lǐng)域中已知的其它方法。圖像處理器也可使用與每幅圖像相關(guān)的導(dǎo)管的方位坐標(biāo)，來使圖像之間的輪廓位置相關(guān)聯(lián)。此外或者作為替代，可以以用戶輔助的方式實(shí)施步驟54，其中醫(yī)生查看并校正由圖像處理器執(zhí)行的自動輪廓重建。步驟54的輸出是一組標(biāo)記有感興趣輪廓的2-D超聲圖像。
隨后在3-D坐標(biāo)分配步驟56，圖像處理器向在該組圖像中識別的感興趣輪廓分配3-D坐標(biāo)。盡管在步驟52醫(yī)生在2-D圖像上做標(biāo)記，但是根據(jù)在步驟50與這些圖像一起存儲的方位信息已知這些圖像的平面在3-D空間中的位置和方向。因此，圖像處理器能夠確定2-D圖像中每個(gè)像素或任何像素的3-D坐標(biāo)，尤其是與所標(biāo)記的輪廓相對應(yīng)的那些。當(dāng)指定這些坐標(biāo)時(shí)，圖像處理器通常使用存儲的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括方位傳感器和超聲傳感器之間的方位和方向偏移，如上所述。
在一些實(shí)施例中，感興趣輪廓包括離散的點(diǎn)。在這些實(shí)施例中，定位處理器向每個(gè)這種離散點(diǎn)指定3-D坐標(biāo)。此外，定位處理器向表面的離散點(diǎn)或諸如心室的(由表面限定的)體積的離散點(diǎn)指定3-D坐標(biāo)。因此，可以使用輪廓、離散點(diǎn)、表面或體積執(zhí)行預(yù)采集圖像與一個(gè)或多個(gè)2-D超聲圖像或超聲圖像的3-D模型的對準(zhǔn)。
在一些實(shí)施例中，圖像處理器顯示在3-D空間中適當(dāng)取向的2-D超聲圖像中的一個(gè)或多個(gè)。(見例如下面的圖6。)感興趣輪廓可選擇標(biāo)記在該取向的2-D圖像上。
在3-D重建步驟58，圖像處理器產(chǎn)生目標(biāo)結(jié)構(gòu)的3-D骨架模型。圖像處理器在3-D空間中排列一些或全部2-D圖像中的被標(biāo)記輪廓，以形成該骨架模型。(見下面的圖7中所示的示例性骨架模型。)在一些實(shí)施例中，圖像處理器使用“絲網(wǎng)(wire-mesh)”型處理以在該骨架模型上產(chǎn)生表面并產(chǎn)生目標(biāo)結(jié)構(gòu)的立體3-D形狀。圖像處理器將感興趣輪廓投影在所產(chǎn)生的3-D模型上。該模型通常在顯示器44上呈現(xiàn)給醫(yī)生。(見下面圖8-10中的示例性3-D模型。)
如上所述，在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)20支持目標(biāo)結(jié)構(gòu)表面上局部電勢的測量。在該測量中，由導(dǎo)管28采集的每個(gè)電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)包括由電極46測得的電勢或活化時(shí)間值以及由定位子系統(tǒng)測得的導(dǎo)管的對應(yīng)方位坐標(biāo)，以(由圖像處理器)創(chuàng)建或產(chǎn)生電生理圖。在疊加步驟60，圖像處理器將電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)與3-D模型的坐標(biāo)系統(tǒng)對準(zhǔn)，并將其疊加在該模型上。步驟60在該方法中是可選的，并且僅在系統(tǒng)20支持這種類型的測量且醫(yī)生選擇使用該特征時(shí)才執(zhí)行。通常在電極46接觸或非常靠近目標(biāo)結(jié)構(gòu)的壁時(shí)測量這些電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)。因此，這些數(shù)據(jù)點(diǎn)通常疊加在該結(jié)構(gòu)的3-D模型上。
或者，可以產(chǎn)生和顯示單獨(dú)的3-D電活性圖(通常稱為電解剖圖)。例如，可通過由Biosense Webster，Inc.(Diamond Bar，California)生產(chǎn)和銷售的CARTOTM導(dǎo)航和構(gòu)圖系統(tǒng)來產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娊馄蕡D。電勢值可以使用例如色標(biāo)或任何其它適當(dāng)?shù)娘@像方法來表示。在一些實(shí)施例中，圖像處理器可內(nèi)插或外插測得的電勢值并顯示全色圖，該全色圖描繪目標(biāo)結(jié)構(gòu)的壁上的電勢分布。如此處所定義的，術(shù)語“電生理圖”是指電活性數(shù)據(jù)點(diǎn)圖或電解剖圖。
如上所述，從其它成像應(yīng)用引入的信息可以與3-D模型對準(zhǔn)并疊加在該模型上供顯示之用。例如，可以使預(yù)采集的計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、磁共振成像(MRI)或x射線信息與基于超聲的3-D模型對準(zhǔn)，并與該3-D模型和/或2-D超聲圖像一起顯示在顯示器44上。(見下面圖11所示的2-D圖像和預(yù)采集CT圖像的示例性疊加。)此外或作為替代，如果在上述步驟50進(jìn)行另外的參數(shù)測量，這些測量結(jié)果可以與3-D模型對準(zhǔn)并作為附加的層顯示(也稱為“參數(shù)圖”)。
當(dāng)實(shí)施所公開的方法時(shí)，可以修改步驟50-60的順序，且可以以交互方式重復(fù)這些步驟。例如，醫(yī)生可采集第一系列2-D圖像并手動標(biāo)記它們。然后醫(yī)生返回并采集另外的圖像，使用在第一系列圖像中標(biāo)記的輪廓使系統(tǒng)自動標(biāo)記這些圖像。醫(yī)生然后產(chǎn)生全3-D模型并對其進(jìn)行檢查。如果該模型在一些區(qū)域不夠準(zhǔn)確，則醫(yī)生可決定采集另外一組圖像，以改進(jìn)該3-D模型。此外或作為替代，醫(yī)生在檢查圖像或3-D模型之后可決定改變一個(gè)或多個(gè)圖像的手動標(biāo)記，或推翻自動標(biāo)記過程。為了達(dá)到高質(zhì)量的目標(biāo)結(jié)構(gòu)3-D模型，醫(yī)生可遵循應(yīng)用步驟50-60的其它順序。此外或作為替代，例如可以在機(jī)器人控制下自動執(zhí)行這些步驟中的一些。
在一些實(shí)施例中，2-D超聲圖像的特征可選擇性地作為3-D模型的部分顯示。例如，可以丟棄或在所顯示的模型中隱藏位于由感興趣輪廓定義的體積之外的特征。此外或作為替代，可僅顯示骨架結(jié)構(gòu)或絲網(wǎng)模型?？墒褂闷渌m當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)來過濾待顯示的信息。例如，如上所述的一個(gè)或多個(gè)2-D圖像中標(biāo)記的“不能靠近的”區(qū)域可以在3-D模型中適當(dāng)?shù)禺嫵龌蛲怀觥?br> 在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)20可用作實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)。例如，作為醫(yī)療過程開始之前的準(zhǔn)備步驟，醫(yī)生可使用上述方法重建目標(biāo)結(jié)構(gòu)的3-D模型。醫(yī)生可標(biāo)記顯示在該3-D模型上的任何所需的解剖標(biāo)志或感興趣特征。在該過程期間，系統(tǒng)20可連續(xù)跟蹤和顯示導(dǎo)管相對于該模型和所標(biāo)記的輪廓的3-D方位。用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)過程的導(dǎo)管可以與用于產(chǎn)生3-D模型的導(dǎo)管是相同的，或者是安裝有適當(dāng)?shù)姆轿粋鞲衅鞯牟煌膶?dǎo)管。
心臟成像實(shí)例圖4-8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例視覺證明上述3-D成像方法的圖像。這些附圖從發(fā)明人實(shí)現(xiàn)的心臟成像系統(tǒng)產(chǎn)生的超聲圖像產(chǎn)生。這些圖像在真實(shí)生命實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生，該實(shí)驗(yàn)使用與上述圖2相似的導(dǎo)管對豬的心臟進(jìn)行成像。
圖4示出了在導(dǎo)管28的特定方位處由超聲換能器采集的2-D超聲圖像。該圖像示出了心臟的兩個(gè)不同的特征80和82。根據(jù)上述圖3的方法的超聲掃描步驟50，在導(dǎo)管的不同方位采集多個(gè)這種形式的超聲圖像。
圖5示出了圖4的超聲圖像，其中特征80和82分別用輪廓84和86標(biāo)記。圖4是在導(dǎo)管位于右心房的情況下采集的。在該2-D超聲圖像中，特征80代表二尖瓣，特征82代表主動脈瓣。根據(jù)上述圖3的方法的手動標(biāo)記步驟52，這些輪廓由用戶手動標(biāo)記。輪廓84和86標(biāo)記3-D工作體積中的解剖結(jié)構(gòu)，并在該過程期間輔助醫(yī)生識別這些結(jié)構(gòu)。
圖6示出了在3-D空間中取向和投影的2-D超聲圖像85。該附圖示出了示例性多畫面顯示，這可由圖像處理器42產(chǎn)生并顯示在系統(tǒng)20的顯示器44上?！霸嫉摹?-D圖像顯示在該圖右手側(cè)上的單獨(dú)窗口中。
該圖中央處的等體積顯示(isometric dispaly)示出了根據(jù)方位傳感器32的方位測量、通過在3-D空間中取向和投影圖像85的平面而產(chǎn)生的投影圖像87。當(dāng)導(dǎo)管28在患者體內(nèi)移動時(shí)，通常具有所成像的解剖結(jié)構(gòu)(在該實(shí)例中是心臟)的形狀的方向圖標(biāo)81在與投影圖像87相同的方向上實(shí)時(shí)顯示。圖標(biāo)81幫助醫(yī)生理解投影圖像的3-D方向。
束圖標(biāo)83與投影2-D圖像87相關(guān)聯(lián)地使用，以標(biāo)記由超聲束掃描的區(qū)域。因此，當(dāng)導(dǎo)管28在患者體內(nèi)移動時(shí)，圖標(biāo)83在與投影圖像87相同的平面內(nèi)(相同的方向)實(shí)時(shí)取向和顯示。圖標(biāo)83可包括網(wǎng)狀或扇狀線性描述，優(yōu)選是有顏色的，例如紅色?；蛘撸瑘D標(biāo)83可包括有色線或任何其它適當(dāng)?shù)娘@像超聲束的位置和方向的裝置，所述有色線標(biāo)記由產(chǎn)生圖像87的超聲束掃描的區(qū)域的周界。在圖6的實(shí)例中，圖標(biāo)83包括表示由超聲束限定的角扇區(qū)的兩條直線。在一些實(shí)施例中，也顯示標(biāo)記導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端的位置和方位的另一圖標(biāo)99。例如，導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端顯示為導(dǎo)管尖端圖標(biāo)99，其允許醫(yī)生或系統(tǒng)20的用戶理解導(dǎo)管28所采集的超聲圖像的位置和方向，而不管是否采用任何其它圖像處理來定向2-D超聲圖像或扇區(qū)87，或?qū)?-D圖像疊加在3-D圖像或框上。醫(yī)生或系統(tǒng)20的用戶可使用圖標(biāo)99來在所需方向和/或取向上瞄準(zhǔn)或引導(dǎo)超聲束。例如，導(dǎo)管尖端圖標(biāo)99可用于將導(dǎo)管28的尖端定位成與心臟的已知標(biāo)志相鄰，以便有利于更加準(zhǔn)確地估計(jì)超聲束的方向。
投影圖像87通常在標(biāo)記工作體積的邊界的立方體內(nèi)顯示。該工作體積通常稱為上面圖1所示的定位子系統(tǒng)的場輻射線圈30的坐標(biāo)系。在一個(gè)實(shí)施例中，該立方體的每一條邊(即該工作體積的特征尺寸)測量值約為12cm?；蛘?，也可為該工作體積選擇任何其它適當(dāng)?shù)某叽绾托螤?，這通常取決于超聲束的組織穿透能力。
在該附圖的底部的信號顯示91示出了ECG信號，如上所述測量與該信號同步。
當(dāng)系統(tǒng)20實(shí)時(shí)工作時(shí)，投影圖像的和圖標(biāo)83的方位和方向隨著導(dǎo)管28的移動而改變。在一些實(shí)施例中，醫(yī)生可使用交互式顯示器改變觀察角度、放大和縮小以及以其它方式操縱所顯示的圖像。此處描述的用戶界面圖作為示例性配置顯示?？梢允褂萌魏纹渌线m的用戶界面。
在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)20和相關(guān)的用戶界面可用于2-D超聲圖像的3-D顯示和投影，而不重建3-D模型。例如，醫(yī)生可采集單個(gè)2-D超聲圖像并在該圖像上標(biāo)記感興趣輪廓。然后系統(tǒng)20可以與投影圖像87的表示相似的方式在3-D空間中取向和投影該超聲圖像。如果需要，在醫(yī)學(xué)過程期間，該系統(tǒng)可連續(xù)跟蹤和顯示執(zhí)行該過程的導(dǎo)管(其可不同于采集圖像87的導(dǎo)管)相對于投影超聲圖像和所標(biāo)記的輪廓的3-D方位。
圖7示出了目標(biāo)結(jié)構(gòu)的骨架模型，在該實(shí)例中包括右心室，其根據(jù)上面圖3的方法的3-D重建步驟58由圖像處理器產(chǎn)生。在產(chǎn)生該骨架模型之前，圖像處理器根據(jù)自動標(biāo)記步驟54在未標(biāo)記的超聲圖像中描繪和重建輪廓84和86。圖7示出了投影到3-D空間上的原始輪廓84和86。輪廓88由圖像處理器根據(jù)醫(yī)生標(biāo)記的其它輪廓自動重建。
圖8示出了由圖像處理器產(chǎn)生的右心室的立體3-D模型。輪廓88中的一些疊加在該立體模型上。此外，在該圖中也能看到示出左心室的輪廓89。根據(jù)上面的圖3方法的疊加步驟60，右心室的表面與電極46測量的電活性圖90疊加。該電活性圖使用不同的顏色(在圖8中示為不同陰影圖案)表示不同的電勢值。
圖9和圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例視覺驗(yàn)證所模擬的左心房的圖像。在這兩幅圖中，心房示為立體模型92。由醫(yī)生標(biāo)記的輪廓94標(biāo)出了卵圓窩的位置。輪廓96標(biāo)出了用于構(gòu)造立體模型92的另外的感興趣輪廓。在圖10中，2-D超聲圖像98與模型92的坐標(biāo)系統(tǒng)對準(zhǔn)并與該模型一起顯示。
圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例視覺驗(yàn)證與預(yù)采集圖像100對準(zhǔn)的超聲圖像102的圖像。在該實(shí)例中，預(yù)采集CT圖像與3-D模型的坐標(biāo)系統(tǒng)對準(zhǔn)。該預(yù)采集圖像和2-D超聲圖像一起顯示在顯示器44上。
盡管上述實(shí)施例特別涉及使用介入探頭(例如心臟導(dǎo)管)的超聲成像，但本發(fā)明的原理也可應(yīng)用于使用安裝有定位傳感器的外部或內(nèi)部超聲探頭(例如經(jīng)胸探頭)重建器官的3-D模型。此外或作為替代，如上所述，所公開的方法可應(yīng)用于除心臟之外的器官的3-D建模。進(jìn)一步，此外或作為替代，可將其它診斷或治療信息(例如組織厚度和消融溫度)以與上述電活性疊加相似的方式疊加在3-D模型上。該3-D模型也可與其它診斷或外科過程結(jié)合使用，例如消融導(dǎo)管。該3-D模型也可與其它過程結(jié)合使用，例如房隔膜缺陷閉合(atrial septaldefect closing)、脊柱外科、尤其是侵害程度最低的過程。
可以理解，上述實(shí)施例是以舉例的方式引用的，本發(fā)明不限于上面已經(jīng)特別示出和描述的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍包括上述各種特征的組合和子組合，及其變體和修改，通過閱讀前面的描述本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠想到這些現(xiàn)有技術(shù)中未公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于模擬解剖結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括其中存儲程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)被計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下操作使用超聲傳感器在該超聲傳感器的相應(yīng)多個(gè)空間方位采集解剖結(jié)構(gòu)的多個(gè)超聲圖像；測量在該多個(gè)空間方位中的每一個(gè)處超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)；接收手動輸入，該手動輸入在所述超聲圖像的一個(gè)或多個(gè)中標(biāo)記涉及解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓；并基于所述感興趣輪廓和所測得的位置和方向坐標(biāo)構(gòu)造該解剖結(jié)構(gòu)的3-D模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)基于被標(biāo)記的感興趣輪廓在至少一些未被手動標(biāo)記的超聲圖像中自動重建所述特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中該解剖結(jié)構(gòu)包括心臟，且其中所述指令使計(jì)算機(jī)使用包括該超聲傳感器的導(dǎo)管采集超聲圖像，所述導(dǎo)管插入第一心腔且在該腔內(nèi)在所述空間位置之間移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)構(gòu)造位于第一心腔之外的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的3-D模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)將超聲圖像采集的定時(shí)與位置和方向坐標(biāo)的測量相對于同步信號同步，該同步信號包括心電圖(ECG)信號、內(nèi)部產(chǎn)生的同步信號和外部提供的同步信號之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)將組織特征、溫度和血流中的至少一個(gè)的測量相對于所述同步信號同步。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)使用一個(gè)或多個(gè)外部輻射器在與超聲傳感器相關(guān)聯(lián)的方位傳感器附近產(chǎn)生場，以使用該方位傳感器感測所述場，并響應(yīng)于所感測的場計(jì)算該超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的產(chǎn)品，其中所述場包括磁場。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)驅(qū)動與超聲傳感器相關(guān)聯(lián)的場發(fā)生器來產(chǎn)生場，以使用一個(gè)或多個(gè)接收傳感器感測該場，并響應(yīng)于所感測的場計(jì)算該超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的產(chǎn)品，其中該場包括磁場。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)接受手動輸入，該手動輸入包括對自動重建的特征的至少部分的認(rèn)可、刪除、校正和修改中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)產(chǎn)生解剖結(jié)構(gòu)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的骨架模型和表面模型中的至少一個(gè)，并向用戶顯示該3-D模型。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)將電活性圖疊加在所述表面模型上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)將從磁共振成像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)和x射線成像系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)引入的信息疊加在所述3-D模型上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)將所引入的信息與所述3-D模型的坐標(biāo)系統(tǒng)對準(zhǔn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)在所述3-D模型中限定一個(gè)或多個(gè)感興趣區(qū)域，并將與該一個(gè)或多個(gè)感興趣區(qū)域?qū)?yīng)的超聲圖像的部分投影到該3-D模型上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述指令使計(jì)算機(jī)使用身體外的超聲探頭采集超聲圖像，該探頭在所述相應(yīng)多個(gè)空間方位之間移動。
18.一種用于模擬解剖結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括其中存儲了程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)被計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下操作使用超聲傳感器在該超聲傳感器的相應(yīng)空間位置采集解剖結(jié)構(gòu)的超聲圖像；測量在該空間位置處該超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)；在該超聲圖像中標(biāo)記涉及該解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓；以及基于所測得的位置和方向坐標(biāo)在3-D空間中顯示所述感興趣輪廓和該超聲圖像的至少一部分。
全文摘要
一種用于模擬解剖結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括其中存儲了程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)被計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)使用超聲傳感器在該超聲傳感器的相應(yīng)多個(gè)空間位置采集解剖結(jié)構(gòu)的多個(gè)超聲圖像，以便測量在該多個(gè)空間位置的每一個(gè)處該超聲傳感器的位置和方向坐標(biāo)。該軟件產(chǎn)品用于接收手動輸入，該手動輸入在一個(gè)或多個(gè)超聲圖像中標(biāo)記涉及解剖結(jié)構(gòu)的特征的感興趣輪廓，并基于該感興趣輪廓和所測得的位置和方向坐標(biāo)構(gòu)造該解剖結(jié)構(gòu)的3－D模型。
文檔編號G06Q50/00GK1853571SQ200610077079
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者A·C·阿爾特曼, A·戈瓦里, A·塔爾格曼, D·柯申鮑姆 申請人:韋伯斯特生物官能公司