[发明专利]观测在脉管系统中的导管的方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及观测在身体体积中的仪器(特别地为在脉管系统中的导管)的检查设备、方法和记录载体。

背景技术

在放射介入流程中，诸如导管之类的仪器在连续X射线观测下被导航穿过患者身体。US 5255680描述了一种用于这种流程的检查设备，该检查设备在射频标记的帮助下定位该导管末端的当前位置且然后以导管总是处于视场中的方式自动地安置该X射线设备。这种方法的一个劣势在于需要仪器上的额外标记。此外，所产生的投影通常不足以使导管穿过复杂的脉管几何形状的导航。

发明内容

基于这种情形，本发明的一个目的在于提供便于观测在身体体积中的仪器的方法，具体而言导管在患者的脉管系统中导航的方法。

这个目的通过如权利要求1所述的检查设备，如权利要求10所述的方法以及如权利要求11所述的记录载体来实现。优选实施例揭示于从属权利要求中。

根据本发明的第一方面，本发明涉及用于观测在身体体积中的仪器的检查设备。该仪器可(例如)为导管、导丝、活检针或内诊镜，且该仪器可特别地在(人或动物)身体的脉管系统中移动。然而，本发明并不限于医学应用。该检查设备包括以下组件：

a)用于产生具有可调整投影几何形状的身体体积投影的成像装置。所述投影在下文中被称作“当前投影”，因为其通常表示在(医学)检查流程中的实时照片。然而，一般而言，术语“当前”不应关于产生投影的时间进行限制。成像装置可优选地为诸如CT扫描仪或C形臂装置(单平面或双平面)的旋转X射线装置。可调整投影几何形状可通常包括投影方向及(此外)视场形状及/或源像距(source-image-distance)。

b)数据处理单元，其连接到成像装置且其可为(例如)具有诸如中央处理单元、存储器、I/O介面及类似组件以及适当软件的常规电脑。数据处理单元包括以下组件，其可通过专用硬件及/或软件及/或数据来实现：

b1)仪器在身体体积内部的移动廊道的三维(3D)表示。移动廊道包括仪器可(且应当)移动到或其可(且应当)驻留的所有空间位置。移动廊道的典型实例为导管移动到目标位置所经过的患者的脉管系统的部分。对于活体检查，移动廊道为计划的路径，因为在此处并不存在自然的移动廊道。3D移动廊道优选地使用分段、路径计划或路径跟踪算法或其组合从身体体积的三维重建(例如，CT、MR或3DRX)形成。如果这个体积可与预介入3DRA体积重合(3D-3D重合)或与介入图像重合(2D-3D重合)，那么也可从CT或MRI体积来确定移动廊道。

b2)用于确定该仪器相对于移动廊道的前述3D表示的当前位置的定位模块，其中所述确定优选地基于由成像装置所产生的至少一个当前投影(因此，所确定的位置在下文中被称作“当前位置”)。如果成像装置的实际投影几何形状和3D表示相对于成像装置的相对位置是已知的，那么当前位置的确定通常为直接计算。用于这个步骤的适当方法可在文献中查到(例如，对于双平面图像：“3D Guide wirereconstruction from biplane image sequence for integrated display in 3Dvasculature”，IEEE Transactions on Medical Imaging，第22卷，第10期，第1252到1258页，2003；对于单平面图像：Th.van Walsum、S.A.M.Baert、W.J.Niessen：“Guide Wire Reconstruction andVisualization in 3DRA using Monoplane Fluoroscopic Imaging”，IEEETransactions on Medical Imaging，2005)。确定仪器相对于移动廊道的3D表示的当前位置可替代地基于(导管)导航技术，例如，关于使用测量仪器的三维位置的射频标记。

b3)用于使成像装置采取相对于仪器当前位置的最优投影几何形状的转向模块。“最优投影几何形状”的定义通常基于用户预定的标准。这种标准的实例结合本发明的优选实施例进行描述。最优投影几何形状的确定可特别地考虑移动廊道在仪器附近的路线。

上文所述的检查设备具有提供仪器在身体体积中实时投影(其自动地具有最优投影几何形状)的优势。因此，与仅从恒定方向产生投影及/或需要手动调适投影几何形状的常规装置相比，该仪器的导航可更快且在更好的目视控制下进行。