使用形狀感測的偽影去除的制作方法
【專利摘要】一種用于成像的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，包括處理器(114)和耦合到所述處理器的存儲器(116)。所述存儲器包括光學(xué)形狀感測模塊(115)，所述光學(xué)形狀感測模塊(115)被配置為從耦合到醫(yī)學(xué)儀器(102)的形狀感測系統(tǒng)(104)接收形狀感測數(shù)據(jù)。所述形狀感測系統(tǒng)被配置為測量所述醫(yī)學(xué)儀器的形狀和位置。圖像生成模塊(148)被配置為基于由所述形狀感測系統(tǒng)測量的所述醫(yī)學(xué)儀器的至少所述形狀和所述位置，來從生成的圖像檢測并且數(shù)字地去除所述醫(yī)學(xué)儀器的圖像偽影。
【專利說明】使用形狀感測的偽影去除

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及醫(yī)學(xué)儀器和成像，并且更具體地涉及采用儀器形狀感測來通過從圖像去除儀器偽影以增強圖像。

【背景技術(shù)】
[0002]在介入程序期間的血管造影研究中，使用導(dǎo)管將造影劑注射到感興趣的血管結(jié)構(gòu)中。這樣的程序的范例包括冠狀動脈血管造影程序(例如經(jīng)皮腔內(nèi)冠狀動脈介入(PTCI))或瓣膜程序(例如經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣植入(TAVI))。球囊、支架或其他過濾器設(shè)備也具有基于導(dǎo)管的部署，并且經(jīng)常地，存在對于旋轉(zhuǎn)X射線(RX)成像的需求，以采集用于3D體積重建(例如，3D心房造影)和可視化的投影?？梢詫⒃煊霸鰪姷耐队坝米鬟@些3D圖像重建的輸入。盡管導(dǎo)管是應(yīng)用造影劑的必要條件，但是在重建視野中看到導(dǎo)管并不一定是有利的。當導(dǎo)管僅部分在視野中(不在所有投影中可見)、當導(dǎo)管僅在旋轉(zhuǎn)序列的一部分中填充有造影劑、或當在采集期間導(dǎo)管表現(xiàn)為強烈運動時，在重建視野中看到導(dǎo)管是尤其不利的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的原理，一種用于成像的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)包括處理器和耦合到所述處理器的存儲器。所述存儲器包括形狀感測模塊，所述形狀感測模塊被配置為從耦合到醫(yī)學(xué)儀器的形狀感測系統(tǒng)接收形狀感測數(shù)據(jù)。所述形狀感測系統(tǒng)被配置為測量所述醫(yī)學(xué)儀器的形狀和位置。圖像生成模塊被配置為基于由所述形狀感測系統(tǒng)測量的所述醫(yī)學(xué)儀器的至少所述形狀和所述位置，來從生成的圖像檢測并且數(shù)字地去除所述醫(yī)學(xué)儀器的圖像偽影。
[0004]另一種醫(yī)學(xué)系統(tǒng)包括醫(yī)學(xué)儀器和耦合到所述醫(yī)學(xué)儀器、用于測量所述醫(yī)學(xué)儀器的形狀和位置的形狀感測系統(tǒng)。成像系統(tǒng)被配置為對對象進行成像，其中，所述醫(yī)學(xué)儀器的圖像偽影至少部分地存在于所述對象的圖像中。圖像生成模塊被配置為基于由所述形狀感測系統(tǒng)測量的所述醫(yī)學(xué)儀器的至少所述形狀和所述位置，來從生成的圖像檢測并且數(shù)字地去除至少所述醫(yī)學(xué)儀器的所述偽影。
[0005]一種用于圖像處理的方法包括:收集來自儀器的形狀感測數(shù)據(jù)；將所述儀器成像在內(nèi)部圖像體積中；通過采用來自于所述儀器的所述形狀感測數(shù)據(jù)來檢測在圖像體積中由所述儀器所導(dǎo)致的成像偽影；并且通過采用圖像插值過程和所述形狀感測數(shù)據(jù)來去除所述成像偽影。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]通過結(jié)合附圖來閱讀本公開內(nèi)容下面的說明性實施例的【具體實施方式】，本公開內(nèi)容的這些及其他目標、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
[0007]本公開內(nèi)容將參考下圖來詳細地呈現(xiàn)下面的優(yōu)選實施例的描述，其中:
[0008]圖1是根據(jù)一個實施例示出的采用形狀感測數(shù)據(jù)來識別并且去除圖像偽影的圖像偽影去除系統(tǒng)的框圖/流程圖；
[0009]圖2A是根據(jù)一個范例的示出進入心臟內(nèi)的導(dǎo)管的熒光檢查圖像；
[0010]圖2B是根據(jù)所述范例的示出所檢測到的、并且增強了其亮度的導(dǎo)管的熒光檢查圖像；
[0011]圖3A是根據(jù)所述范例示的出在心臟中的導(dǎo)管投影偽影的熒光檢查圖像；
[0012]圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明的原理的去除了導(dǎo)管投影偽影的熒光檢查圖像；并且
[0013]圖4是根據(jù)一個說明性實施例的示出用于圖像處理的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0014]根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了儀器從圖像中安全和實時的識別和去除。該儀器從圖像中的識別和去除是有價值的特征，這是因為其最小化了相關(guān)聯(lián)的成像偽影的影響。該解決方法可應(yīng)用于X射線或其他輻射的成像視野中的導(dǎo)管、植入電極弓I線、導(dǎo)絲等。
[0015]在特別有用的實施例中，采用光學(xué)形狀感測(OSS)來檢測儀器的位置、形狀和取向。OSS采用能夠結(jié)合到導(dǎo)管、導(dǎo)絲、電極引線或其他柔性延長儀器內(nèi)、并且連接到患者體外的分析單元的特殊光纖。使用在連接到儀器一端的分析單元中進行的光學(xué)瑞利散射相對于參考的建模和分析來實時測量光纖的位置和形狀。因此在成像空間中知道了儀器沿其伸展的位置?？梢允褂门c造影劑注射和旋轉(zhuǎn)投影采集期間的儀器形狀和儀器位置有關(guān)的空間信息來計算儀器在投影圖像上的位置，并且使用插值方法和儀器已知的幾何形狀和成像中的特性從投影中去除該儀器。
[0016]形狀感測信息，與專家數(shù)據(jù)庫或設(shè)備特性的庫(例如，基于3D模型或基于先前病例或數(shù)據(jù)庫(歷史數(shù)據(jù)))相組合，將使得對整個投影數(shù)據(jù)集內(nèi)的儀器印記(footprint)或X射線陰影的去除簡單化?？梢韵c儀器檢測和儀器追蹤有關(guān)的處理負擔。還可以通過標準機器學(xué)習方法來擴大專家數(shù)據(jù)庫或庫，以自適應(yīng)優(yōu)化接下來的程序。
[0017]還應(yīng)當理解，將根據(jù)醫(yī)學(xué)儀器來描述本發(fā)明；然而，本發(fā)明的教導(dǎo)要寬泛得多，并且，本發(fā)明可應(yīng)用于采用形狀感測來從圖像中去除儀器或?qū)ο蟮娜魏纬上裣到y(tǒng)。在一些實施例中，采用本原理來追蹤或分析復(fù)雜的生物系統(tǒng)或機械系統(tǒng)。具體而言，本原理可應(yīng)用于:生物系統(tǒng)的內(nèi)部追蹤程序和成像程序、身體的所有區(qū)域(例如肺、胃腸道、排泄器官、腦、心臟、血管等)中的程序。圖中描繪的元件可以在硬件和軟件的各種組合中進行實現(xiàn)，并且提供可以被組合在單個元件或多個元件中的功能。
[0018]可以通過使用專用硬件和能夠執(zhí)行軟件的與適當?shù)能浖嚓P(guān)聯(lián)的硬件來提供附圖中示出的各種元件的功能。在由處理器提供時，可以由單個的專用處理器、單個的共享處理器、多個單獨的處理器(其中某些可以能被共享)來提供該功能。此外，對術(shù)語“處理器”或“控制器”的明確使用不應(yīng)當被解釋為僅僅指的是能夠執(zhí)行軟件的硬件，而是能夠暗含地包括(但不限于)數(shù)字信號處理器(“DSP”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“ROM”)、隨機存取存貯器(“RAM”)、非易失性存儲設(shè)備等。
[0019]此外，本文記載本發(fā)明的原理、方面和實施例的所有陳述，以及其具體范例，旨在涵蓋其結(jié)構(gòu)和功能等價物。另外，該等價物旨在包括當前已知的等價物以及未來發(fā)展的等價物(即，執(zhí)行相同功能的所發(fā)展的任何元件，而不管其結(jié)構(gòu)如何)。因此，例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，本文呈現(xiàn)的方框圖代表包含本發(fā)明的原理的說明性系統(tǒng)部件和/或電路的概念視圖。類似地，應(yīng)當將意識到，任何流程圖、流程表等表示各種過程，其可以實質(zhì)上表示在各種計算機可讀的存儲介質(zhì)中并且因此可以由計算機或存儲器執(zhí)行(無論是否明確示出了該計算機或處理器)。
[0020]此外，本發(fā)明的實施例可以采取計算機程序產(chǎn)品的形式，該計算機程序產(chǎn)品可從計算機可使用或計算機可讀的存儲介質(zhì)存取，該計算機可使用的或計算機可讀的存儲介質(zhì)提供由計算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用、或與計算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)合來使用的程序代碼。出于該描述的目的，計算機可使用的或計算機可讀的存儲介質(zhì)能夠是包括、存儲、通信、傳播或轉(zhuǎn)移用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與其結(jié)合來使用的程序的任何裝置。該介質(zhì)可以是電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外線或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或者裝置或設(shè)備)或傳播介質(zhì)。計算機可讀的介質(zhì)的范例包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲器、磁帶、可運動計算機軟盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬磁盤以及光盤。光盤的當前范例包括壓縮磁盤-只讀存儲器(CD-ROM)、壓縮磁盤-讀/寫(CD-R/W)、藍光光碟(Blu-Ray?)以及DVD。
[0021]現(xiàn)在參考附圖(其中，相似的數(shù)字表示相同的或類似的元件)并首先參考圖1，說明性地示出了根據(jù)一個實施例的用于校正地成像的系統(tǒng)100?？梢圆捎孟到y(tǒng)100來繪制用于手術(shù)程序的圖像，其中，通過從圖像中去除儀器或其他對象來獲得益處。系統(tǒng)100可以用于針對各種應(yīng)用(例如，多平面重建)的實時成像或存儲成像。系統(tǒng)100可以包括工作站或控制臺112，從工作站或控制臺112監(jiān)督和/或管理程序。工作站112優(yōu)選包括一個或多個處理器114和用于存儲程序以及應(yīng)用的存儲器116。存儲器116可以存儲光學(xué)感測和解讀模塊(或分析模塊)115，光學(xué)感測和解讀模塊115被配置為解讀來自于形狀感測設(shè)備或系統(tǒng)104的光反饋信號。光學(xué)感測模塊115被配置為使用該光反饋信號(和任何其他反饋，例如電磁追蹤)來重建形變、偏斜和與醫(yī)學(xué)設(shè)備或儀器102和/或其周圍區(qū)域相關(guān)聯(lián)的其他變化。醫(yī)學(xué)設(shè)備102可以包括導(dǎo)管、導(dǎo)絲、探針、內(nèi)窺鏡、機器人、電極、過濾器設(shè)備、球囊設(shè)備、電極引線或其他儀器或醫(yī)學(xué)部件等。
[0022]工作站112可以包括顯示器118，顯示器118用于觀察由成像系統(tǒng)110提供的對象內(nèi)部圖像。成像系統(tǒng)I1可以包括例如核磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、熒光檢查系統(tǒng)、計算斷層攝影(CT)系統(tǒng)、超聲(US)等。顯示器118還可以允許用戶與工作站112及其部件和功能互動。這進一步由接口 120來幫助，接口 120可以包括鍵盤、鼠標、操縱桿或用于允許用戶與工作站112互動的任何其他外部設(shè)備或控制。
[0023]設(shè)備102上的形狀感測系統(tǒng)104包括一個或多個光纖126，該一個或多個光纖以一種或多種固定模式耦合到設(shè)備102。光纖126通過電纜127連接到工作站112。電纜127根據(jù)需要可以包括光纖光學(xué)連接、光纖電學(xué)連接、其他儀器等。
[0024]工作站112可以包括光源106，當形狀感測104包括光纖形狀感測時，光源106用于向光纖126提供光。還可以采用光學(xué)探詢單元108檢測來自于所有光纖的光返回。這允許對應(yīng)變或其他參數(shù)進行確定，該應(yīng)變或其他參數(shù)將用于解讀介入設(shè)備102的形狀、取向等。將采用光信號作為反饋來進行調(diào)整、存取誤差、確定設(shè)備102的形狀和位置以及校準設(shè)備102 (或系統(tǒng)100)。
[0025]形狀感測設(shè)備104優(yōu)選包括一個或多個光纖126，該一個或多個光纖被配置為利用它或它們的幾何形狀來檢測和校正/校準設(shè)備102的形狀。利用光纖光學(xué)的形狀感測系統(tǒng)104可以基于光纖光學(xué)布拉格光柵(傳感器。光纖光學(xué)布拉格光柵(FBG)是反射特定波長的光并傳輸所有其他光的短片段光纖。這是通過在纖芯中增加折射率的周期變化來實現(xiàn)的，折射率的周期變化生成波長特異的的電介質(zhì)鏡。因此光纖布拉格光柵可以用作限制某些波長的線內(nèi)濾光器，或用作特定波長的反射器。
[0026]光纖布拉格光柵操作背后的基本原理是折射率發(fā)生變化的每個界面處的菲涅耳反射。對于一些波長，各種周期的反射光同相，使得對于反射存在相長干涉，并且因此對于透射存在相消干涉。布拉格波長對于應(yīng)變和溫度敏感。這意味著布拉格光柵能夠用作光纖光學(xué)傳感器中的感測元件。在FBG傳感器中，被測對象(例如，應(yīng)變)引起布拉格波長的改變。
[0027]此技術(shù)的一個優(yōu)點是可以在光纖的長度上分布各傳感器元件。并入具有沿嵌入到結(jié)構(gòu)中的光纖的長度的各傳感器(量規(guī))的三個或更多芯允許精確地確定該結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)，典型地具有優(yōu)于Imm的精度?？梢匝毓饫w的長度在各個位置定位大量FBG傳感器(例如，3或更多光纖感測芯)。根據(jù)每一個FBG的應(yīng)變測量，可以推斷該位置處的結(jié)構(gòu)的曲率。根據(jù)該大量的測得位置，確定了整個三維形態(tài)。
[0028]作為對光纖布拉格光柵的替代，能夠利用常規(guī)光纖中的固有背散射。一個該方法是使用標準單模通信光纖中的瑞利散射。作為纖芯中折射率的隨機波動的結(jié)果，發(fā)生瑞利散射。這些隨機波動能夠被建模為沿光柵長度具有幅度和相位的隨機變化的布拉格光柵。通過使用在單長度的多芯光纖內(nèi)延伸的三個或更多芯中的此效應(yīng)，能夠觀察感興趣的表面的3D形狀和動態(tài)。應(yīng)當理解，也可以采用不限于這些描述的其他形狀感測技術(shù)。
[0029]光纖126可以集成到設(shè)備102(例如導(dǎo)管、導(dǎo)絲、電極引線或其他柔性延長儀器)內(nèi)、并且連接到患者或?qū)ο蟮捏w外或成像體積131外的分析單元115。使用對與存儲在存儲器116中的分析模塊115中的參考有關(guān)的光學(xué)散射和光學(xué)反射的建模和分析來實時測量光纖126的位置和形狀。因此知道了在成像設(shè)備(例如，X射線系統(tǒng)，CT系統(tǒng)等)的成像空間中設(shè)備102沿其范圍的位置。
[0030]在一個實施例中，成像系統(tǒng)110可以包括旋轉(zhuǎn)X射線系統(tǒng)，并且設(shè)備102可以包括造影劑分配導(dǎo)管?？梢允褂门c造影劑注射和旋轉(zhuǎn)投影采集期間的設(shè)備形狀和設(shè)備位置有關(guān)的空間信息來計算導(dǎo)管102在圖像134(可以在顯示器118上觀察該圖像)中的位置。因為光學(xué)感測模塊115可以精確地計算設(shè)備102的形狀和位置，所以圖像生成器148可以使用該信息和其他信息來確定圖像偽影，以將圖像偽影從圖像134中去除。圖像生成器148可以基于形狀感測信息來識別并且去除設(shè)備102 (例如導(dǎo)管)，并且圖像生成器148可以采用形狀感測信息與其他信息一起來去除圖像偽影。圖像生成器148可以采用適合的插值方法(例如，圖像填充或其他圖像處理技術(shù))來更改圖像的像素，以從圖像134中去除設(shè)備102和/或由于設(shè)備102而產(chǎn)生的圖像偽影。知道了 X射線成像的特性和導(dǎo)管/設(shè)備的幾何形狀后，可以精確地確定導(dǎo)管102(或其他設(shè)備)占據(jù)的圖像部分的精確確定結(jié)果。
[0031]形狀感測信息，與專家數(shù)據(jù)庫或設(shè)備特性的庫142相組合，可以被采用來更確信地在圖像134中識別設(shè)備102和設(shè)備102的偽影。數(shù)據(jù)庫或庫142可以包括先前病例/歷史數(shù)據(jù)136的存儲圖像或3D模型132?？梢曰谝M設(shè)備102之前獲取的圖像來生成模型132，使得可以與具有偽影或呈現(xiàn)出設(shè)備102的圖像進行比較。歷史數(shù)據(jù)136可以包括先前收集的圖像幀，使得可以確定設(shè)備102的部分及其之前的軌跡并采用設(shè)備102的部分及其之前的軌跡來預(yù)測偽影可能發(fā)生的位置。還可以使用機器學(xué)習模塊146或其他已知學(xué)習方法來擴大庫142，以自適應(yīng)優(yōu)化圖像和圖像比較?？梢曰诋斍俺绦颉⑻囟ɑ颊?、特定環(huán)境等，采用經(jīng)優(yōu)化的圖像來更可靠地從圖形134去除形狀感測追蹤設(shè)備102的偽影。
[0032]例如，模型132和/或歷史數(shù)據(jù)136的設(shè)計和開發(fā)可以包括基于經(jīng)驗或歷史信息(例如來自于圖像數(shù)據(jù)或偽影數(shù)據(jù))的進化行為或記錄行為。機器學(xué)習模塊146可以隨時間利用范例(數(shù)據(jù))來捕捉感興趣特性?？梢詫?shù)據(jù)看作示出了包括設(shè)備形狀和設(shè)備位置在內(nèi)的觀測變量之間的關(guān)系的范例。機器學(xué)習模塊146可以自動地學(xué)習，以識別復(fù)雜模式并且基于關(guān)于儀器投影、儀器圖像、儀器偽影等可能在圖像134中的位置的數(shù)據(jù)來進行智能決策。形狀感測數(shù)據(jù)使得該學(xué)習更簡單得多并且更可靠得多。
[0033]該自適應(yīng)優(yōu)化將使得對整個投影數(shù)據(jù)集(或圖像134)內(nèi)的儀器印記、偽影或X射線陰影等的去除更簡單化。通過采用本原理，可以消除與導(dǎo)管或設(shè)備檢測和追蹤關(guān)聯(lián)的處理負擔。
[0034]在另一個實施例中，對于運動結(jié)構(gòu)(例如在心臟中)的所有旋轉(zhuǎn)血管造影采集而言，可以采用由光學(xué)形狀感測系統(tǒng)104追蹤的導(dǎo)管或設(shè)備102的運動信息來獲得生理信號。該生理信號可以包括:傳感器121測量的信號，該信號例如對應(yīng)于心電(ECG)信號；指示由于呼吸運動而產(chǎn)生的心臟的移位的信號；或者表示身體動態(tài)運動的任何其他信號。該運動信息可以用于門控重建和/或運動補償重建。設(shè)備102的形狀感測系統(tǒng)104的形狀測量在空間和時間中與投影采集相關(guān)聯(lián)，并且在圖像生成模塊148中可以在圖像處理中計算出由于已知原因而產(chǎn)生的運動信息?？梢杂嬎愠鲞\動或沒有運動(屏息命令、快速節(jié)奏(hyperpacing)和腺苷)或采用其他傳感器信號來收集運動數(shù)據(jù)(例如呼吸帶信號、ECG信號)。
[0035]在介入設(shè)置中，形狀感測使能設(shè)備(102、104)可以配準到X射線(CT)成像空間。例如可以使用已知的基于模型的校準步驟來執(zhí)行該配準。當執(zhí)行旋轉(zhuǎn)X射線采集以進行體積X射線成像、并且形狀感測使能設(shè)備在X射線視野中時，X射線中的設(shè)備可見與來自于形狀感測的設(shè)備形狀存在空間對應(yīng)。然而X射線圖像中的形狀可以是截短的。然而由于系統(tǒng)中的任意一個的系統(tǒng)延遲，形狀(來自于形狀感測)與X射線中的可見之間存在時間差異。優(yōu)選地在形狀感測和成像之間進行時間對應(yīng)。這可以通過對系統(tǒng)延遲的數(shù)據(jù)和校準都進行時間戳記或諸如采用生理信號提供時間參考的其他方法來實現(xiàn)。
[0036]可以利用以下信號或時鐘來將形狀感測數(shù)據(jù)和X射線投影進行同步:其他外部信號(例如來自于介入房間中的外在事件或來自于諸如ECG、血液動力、呼吸信息等的生理流(phys1logical streams));允許對連續(xù)采集多模態(tài)(形狀感測/X射線)測量結(jié)果進行時間注釋、或允許以前瞻性方式或回顧性方式對這些數(shù)據(jù)集進行觸發(fā)采集的內(nèi)部時鐘。這些同步流允許形狀感測數(shù)據(jù)和X射線測量交織，并且增加基于形狀感測的從X射線投影和隨后的3D體積重建去除儀器的準確性。
[0037]在另一個實施例中，可以使用附著到光學(xué)形狀感測光纖(126)、或集成在光學(xué)形狀感測光纖(126)中的閃爍光纖包層(例如在透視圖像中可見的光纖包層)來執(zhí)行X射線圖像數(shù)據(jù)和形狀感測數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。當包層在X射線的視野中時，可以采用該包層圖像來將形狀信號與X射線圖像進行時間關(guān)聯(lián)。形狀信息和X射線信息不必以相同的時鐘運行。甚至可以使用該方法補償幀內(nèi)運動。
[0038]參考圖2A和圖2B，透視圖像200說明性示出了示例性心室注射。應(yīng)當理解，盡管這里將熒光檢查作為范例進行描述，但是可以采用其他成像模態(tài)代替熒光檢查，或除采用熒光檢查外還采用其他模態(tài)(例如，與例如計算斷層攝影(CT)、核磁共振(MR)的其他成像模態(tài)結(jié)合來使用)。
[0039]圖2A示出了具有導(dǎo)管202和在左心室中的注射點204的圖像200。圖2B示出了具有檢測到的導(dǎo)管206的相同的投影。檢測到的導(dǎo)管206使用光學(xué)形狀感測來對其位置和形狀進行確定。通過圖像處理技術(shù)來增強檢測到的導(dǎo)管206的亮度，以提高其可見度。
[0040]參考圖3A和圖3B，說明性示出了三維旋轉(zhuǎn)X射線(3D-RX)心臟數(shù)據(jù)集圖像300。在圖3A中圖像300示出了多個導(dǎo)管投影302，其還未被檢測到并且還未被去除。作為旋轉(zhuǎn)X射線成像的結(jié)果，發(fā)生投影。在圖3B中，根據(jù)本原理描述了已經(jīng)檢測到并去除導(dǎo)管投影后的說明性3D-RX心臟數(shù)據(jù)集304。
[0041]如圖3A和圖3B所示，在心房纖顫(AFIB)程序或采取旋轉(zhuǎn)血管造影來生成3D信息的其他結(jié)構(gòu)性心臟疾病的程序中，通過從旋轉(zhuǎn)投影序列中清除導(dǎo)管來避免由于明亮的造影劑發(fā)射導(dǎo)管頂端而產(chǎn)生的偽影。因此避免了在得到的斷層攝影圖像中的偽影。將導(dǎo)管追蹤(例如，使用形狀感測)與每個X射線投影進行時間同步解決了動態(tài)性問題。還可以將該方法延伸為包括:隨后向重建圖像添加動態(tài)導(dǎo)管而不引進偽影。這例如可以通過以下步驟獲得:首先從圖像中去除設(shè)備和設(shè)備投影(以降低偽影)、然后將設(shè)備添加到重建圖像。這對于移植物尤其重要，移植物與相鄰的解剖結(jié)構(gòu)的相對位置是重要的。還應(yīng)當注意，可以對圖像進行實時顯示，以使得在程序期間使投影的去除和模擬(或?qū)嶋H設(shè)備)可視化。
[0042]參考圖4，方框圖被示出為根據(jù)一個說明性實施例描述用于圖像處理的方法。在方框402中，儀器被配置為包括形狀感測系統(tǒng)。將儀器運動到采用其來幫助成像并且采用其來執(zhí)行實用功能的成像體積中。在一個說明性實施例中，儀器包括用于在心臟腔中注射造影劑的導(dǎo)管。成像系統(tǒng)可以包括X射線系統(tǒng)(例如CT)并且尤其是旋轉(zhuǎn)X射線系統(tǒng)。在方框404中，從儀器中收集形狀感測數(shù)據(jù)。這可以是以顯示在成像空間中的儀器的形狀和位置的反射光的形式。在方框406中，對儀器與內(nèi)部圖像體積一起進行成像。
[0043]在成像期間，特別是在采用輻射的地方，可以發(fā)生反射、陰影和其他偽影。在方框408中，通過采用來自于儀器的形狀感測數(shù)據(jù)來檢測由圖像體積中的儀器導(dǎo)致的成像偽影。形狀感測數(shù)據(jù)顯示在各個圖像投影和角度中的儀器位置和儀器形狀。根據(jù)一個或多個模型、歷史數(shù)據(jù)等以及形狀感測數(shù)據(jù)來查看這些圖像，以識別偽影。
[0044]在方框410中，可以將存儲在存儲器中的模型與具有偽影的圖像進行比較，并且可以在用于根據(jù)來自于形狀感測系統(tǒng)的信息檢測并且去除偽影的比較中計算出醫(yī)學(xué)儀器的幾何形狀。在方框412中，可以將先前事件的歷史數(shù)據(jù)與具有偽影(例如，儀器的連續(xù)運動)的圖像進行比較，以根據(jù)來自于形狀感測系統(tǒng)的信息來檢測并且去除偽影。在方框414中，可以通過在之前病例、模型等的基礎(chǔ)上采用機器學(xué)習來更好地并且更準確地識別偽影，來對偽影的去除進行優(yōu)化。
[0045]在方框420中，通過采用圖像插值過程和形狀感測數(shù)據(jù)來去除成像偽影。圖像插值過程可以包括圖像修復(fù)過程或能夠調(diào)整像素以從醫(yī)學(xué)圖像等中去除偽影和儀器圖像的其他圖像過程。在方框422中，優(yōu)選地在收集圖像數(shù)據(jù)的同時去除圖像偽影。這實現(xiàn)了實時或接近實時的圖像收集(偽影去除等)。
[0046]在方框424中，如果從圖像中去除了儀器(或者甚至沒有去除儀器)，則可以生成該醫(yī)學(xué)儀器的模擬圖像以在生成的圖像中進行可視化。沒有偽影并且基于形狀感測數(shù)據(jù)的虛擬圖像將實時或近似實時地向用戶提供關(guān)于儀器位置信息和儀器形狀的有用信息。在方框426中，可以將生理信號與形狀感測數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以計算出患者運動。生理信號可以包括EEG信號，可以采用EEG信號來計算出心臟跳動。在其他實施例中，呼吸傳感器可以計算出由于呼吸而產(chǎn)生的運動，運動傳感器可以計算出肌肉運動等。在方框428中，按需要繼續(xù)程序或操作。
[0047]在解釋所附權(quán)利要求書時，應(yīng)當理解:
[0048]a)術(shù)語“包括”并不排除存在除了在給定的權(quán)利要求中列出的元件或動作以外的其他元件或動作；
[0049]b)元件前面的術(shù)語“一”或“一個”并不排除存在多種或多個該元件；
[0050]c)權(quán)利要求書中的任何附圖標記并不限制其范圍；
[0051]d)若干個“單元”可以由同一個項或者硬件或軟件實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)或功能表示；并且
[0052]e)除非明確地指示，否則并非旨在要求動作的特定順序。
[0053]已經(jīng)描述了針對用于使用手術(shù)前和手術(shù)中的3D圖像來人工引導(dǎo)內(nèi)窺鏡的導(dǎo)向工具的實施例(其旨在示例說明而非限制)，應(yīng)當注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠領(lǐng)會到上面的教導(dǎo)而作出修改和改變。因此應(yīng)當理解，可以在所揭露的本公開的具體實施例中作出改變，該改變在根據(jù)所附權(quán)利要求書所概述的本文所揭露的實施例的范圍內(nèi)。因此已經(jīng)描述了專利法所要求的特性和細節(jié)，權(quán)利要求書中陳述了專利特許證所主張并期望保護的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種用于成像的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，包括: 處理器(114);以及 耦合到所述處理器的存儲器(116)，所述存儲器包括: 光學(xué)形狀感測模塊(115)，其被配置為從耦合到醫(yī)學(xué)儀器(102)的形狀感測系統(tǒng)(104)接收形狀感測數(shù)據(jù)，所述形狀感測系統(tǒng)被配置為測量所述醫(yī)學(xué)儀器的形狀和位置；以及圖像生成模塊(148)，其被配置為基于由所述形狀感測系統(tǒng)測量的所述醫(yī)學(xué)儀器的至少所述形狀和所述位置，來從生成的圖像檢測并且數(shù)字地去除所述醫(yī)學(xué)儀器的圖像偽影。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括模型(132)，所述模型被存儲在所述存儲器中并且被采用以與具有偽影的圖像進行比較，以根據(jù)來自于所述形狀感測系統(tǒng)的信息來檢測并去除所述偽影。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括先前事件的歷史數(shù)據(jù)存儲(136)，所述歷史數(shù)據(jù)存儲被存儲在所述存儲器中并且被采用以與具有偽影的圖像進行比較，以根據(jù)來自于所述形狀感測系統(tǒng)的信息來檢測并去除所述偽影。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括機器學(xué)習模塊(146)，所述機器學(xué)習模塊被存儲在所述存儲器中并且被配置為優(yōu)化對所述圖像偽影的識別和去除。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像生成模塊(148)根據(jù)來自于所述形狀感測系統(tǒng)的信息使用圖像插值過程來數(shù)字地去除所述圖像偽影。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像插值過程包括圖像修復(fù)過程。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像生成模塊(148)數(shù)字地去除所述圖像偽影并且生成所述醫(yī)學(xué)儀器的模擬圖像，以在生成的圖像中進行可視化。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像生成模塊(148)在收集圖像數(shù)據(jù)的同時數(shù)字地去除所述圖像偽影，得到實時圖像校正。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括與形狀感測數(shù)據(jù)相關(guān)的生理信號，以考慮時間變化。
10.一種用于成像的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，包括: 醫(yī)學(xué)儀器(102)； 耦合到所述醫(yī)學(xué)儀器的形狀感測系統(tǒng)(104)，所述形狀感測系統(tǒng)用于測量所述醫(yī)學(xué)儀器的形狀和位置； 成像系統(tǒng)(110)，其被配置為對對象進行成像，其中，所述醫(yī)學(xué)儀器的圖像偽影至少部分地存在于所述對象的圖像中；以及 圖像生成模塊(148)，其被配置為基于由所述形狀感測系統(tǒng)測量的所述醫(yī)學(xué)儀器的至少所述形狀和所述位置，來從生成的圖像檢測并且數(shù)字地去除至少所述醫(yī)學(xué)儀器的所述偽影。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括模型(132)，所述模型被存儲在存儲器中并且被采用以與具有所述偽影的圖像進行比較，以根據(jù)來自于所述形狀感測系統(tǒng)的信息來檢測并去除所述偽影。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括先前事件的歷史數(shù)據(jù)存儲(136)，所述歷史數(shù)據(jù)存儲被存儲在存儲器中并且被采用以與具有所述偽影的圖像進行比較，以根據(jù)來自于所述形狀感測系統(tǒng)的信息來檢測并去除所述偽影。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括機器學(xué)習模塊(146)，所述機器學(xué)習模塊被存儲在存儲器中并且被配置為優(yōu)化對所述圖像偽影的識別和去除。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像生成模塊(148)根據(jù)來自于所述形狀感測系統(tǒng)的信息使用圖像插值過程來數(shù)字地去除所述圖像偽影。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像插值過程包括圖像修復(fù)過程。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像生成模塊(148)數(shù)字地去除所述圖像偽影并且生成所述醫(yī)學(xué)儀器的模擬圖像，以在生成的圖像中進行可視化。
17.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像生成模塊(148)在收集圖像數(shù)據(jù)的同時數(shù)字地去除所述圖像偽影，得到實時圖像校正。
18.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括被配置為測量生理信號的感測設(shè)備(120)，所述生理信號被相關(guān)到形狀感測數(shù)據(jù)，以考慮時間變化。
19.一種用于圖像處理的方法，包括: 收集(404)來自儀器的形狀感測數(shù)據(jù)； 將所述儀器成像(406)在內(nèi)部圖像體積中； 通過采用來自于所述儀器的所述形狀感測數(shù)據(jù)來檢測(408)所述圖像體積中由所述儀器所導(dǎo)致的成像偽影；并且 通過采用圖像插值過程和所述形狀感測數(shù)據(jù)來去除(420)所述成像偽影。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括將存儲在存儲器中的模型與具有偽影的圖像進行比較(410)，以根據(jù)來自于形狀感測系統(tǒng)的信息來檢測并去除所述偽影。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括將存儲在存儲器中的先前事件的歷史數(shù)據(jù)與具有偽影的圖像進行比較(412)，以根據(jù)來自于所述形狀感測系統(tǒng)的信息來檢測并去除所述偽影。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括通過采用機器學(xué)習來優(yōu)化(414)對所述圖像偽影的去除。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述圖像插值過程包括圖像修復(fù)過程。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括生成(424)所述醫(yī)學(xué)儀器的模擬圖像，以在生成的圖像中進行可視化。
25.如權(quán)利要求19所述的方法，在收集圖像數(shù)據(jù)的同時去除所述圖像偽影，得到實時圖像校正。
26.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括將形狀感測數(shù)據(jù)與生理信號相關(guān)(426)，以考慮時間變化。
【文檔編號】A61B6/00GK104244830SQ201380021434
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】M·格拉斯, D·舍費爾, R·曼茨克, R·陳 申請人:皇家飛利浦有限公司