[发明专利]根据单幅X射线投影图像的介入式器械深度歧义消除及其校准

说明书

技术领域

本发明涉及X射线引导的流程。本发明尤其涉及一种用于确定器械在对象中的深度的方法。此外，本发明还涉及一种用于确定器械在对象中的深度的计算机程序以及装配有这样的计算机程序的X射线装置。

背景技术

电生理学是介入心脏病学的特定领域，在该领域中，医师在X射线荧光检查的引导下，利用心内导管确定心律电机能障碍的位置并对其进行治疗。一种非常复杂的电生理学流程是针对心房纤颤(又被称为AF)的射频消融。

电生理学需要专门的培训，从而详尽了解解剖学知识以及到达所有感兴趣部位的诸多路径，并且需要一些实践来选择正确的装置并操纵其抵达目标。可以利用3D成像装置(CT、MRI)或者通过在介入的开始就局部注入造影剂来记录患者的解剖学结构(发生AF的左心房(LA)和肺静脉(PV)心门以及实施心脏再同步治疗(CRT)的冠状静脉和冠状窦)，但是医师必须在脑海中完成配准才能在实况荧光图像中游历(navigate)，在所述图像中，这一信息不再可见。

对于AF流程而言，在测量电势时了解导管的准确位置对于找到引起纤颤的源(异位聚焦、折返环)至关重要。更为重要的是对消融部位的解剖学绘制(mapping)，以执行预期的消融模式(诸如PV隔离或者LA中的屋顶线消融)。

发明内容

X射线图像是投射性的，这意味着3D几何结构沿从源到探测器的投影线变平。在诸如绘制或消融的具体流程中，介入式器械处于器官壁上。在利用这一器官的与X射线配准的3D分割时，所述器械必然落在这一表面与其投影线的交叉处。所述线和表面通常在离散数量(对于诸如LA的前部的形状而言通常为2)的点处与分割表面相交。之后必须消除这些不同的可能位置之间的疑义，以确定器械的准确位置。在本发明中，提出了利用在X射线图像中测得的器械的直观宽度来完成这一任务。

本发明的目的在于提供一种用于确定器械在对象中的深度的方法，其中，使对象遭受到的辐射尽可能少。

本发明的另一目的在于提供一种计算机程序，从而使根据本发明的方法充分自动化。

这是通过相应的独立权利要求的主题实现的。在相应的从属权利要求中描述了其他实施例。

总体而言，这一目的是通过一种用于确定器械在对象中的深度的方法实现的，所述方法包括如下步骤：生成器械在对象中的一幅X射线投影图像；估计器械在对象中的部分的尺寸；以及基于所估计的尺寸和对所述对象的分割在器械在对象中的部分的可能位置之间进行辨别。

根据本发明的另一实施例，估计尺寸的步骤包括宽度估计、2D几何模型或者3D几何模型。

因此，可以利用对解剖结构的分割采用宽度估计在可能的位置之间进行辨别，而不是估计器械的绝对深度，由此实现了对宽度估计的更加鲁棒的应用。此外，校准过程可以使得其对投影矩阵中的可能误差表现出鲁棒性。

当可以得到介入体积的解剖学模型，并使之与投影图像配准(例如，X射线-CT配准)时，了解介入式工具的3D位置允许将其放置到所述模型内，从而便于游历和部位绘制。

根据本发明的方法，利用基于介入式工具的校正尺寸的限制条件、介入式工具所处的器官的与X射线图像配准的预分割、以及对所述介入式工具抵靠这一器官的一个壁的情况的了解(其为诸如心房纤颤绘制的一些介入流程期间的情况)根据单幅2D投影来估计介入式工具的3D位置。在这些假设下，介入式工具的投影m仅对应于几个可能的3D位置，例如，M和M′(图2中)。利用对介入式工具的直观尺寸的测量在这些可能的位置之间进行辨别。

根据本发明的另一实施例，根据本发明的方法的辨别步骤还以关于所述器械是被置于前面位置处还是被置于后面位置处的信息为基础，亦即，以关于在器官内部向前推还是向后拉所述器械的信息为基础。

根据本发明的又一实施例，所述方法还包括通过估计在前面位置处和在后面位置处的尺寸来校准对尺寸的估计的步骤。

这可以包括尺寸阈值的计算。具有这样的阈值还可以提供额外的优点，即，对象的任何类型的轻微运动或者所述对象的内部部分的相对运动可能不影响预期的辨别。在对象为活体的情况下，这样的运动可能是由呼吸或者心跳引起的。

相应地，本发明的第一部分涉及对器械的直观尺寸的估计。所述直观尺寸仅涉及假定与器官接触的器械的顶端。如果顶端的形状是预先知道的，那么利用2D或3D几何模型来估计顶端的尺寸，或者利用诸如宽度估计器的非特异性技术估计顶端的尺寸，所述宽度估计器只需有限的几何假设(例如，顶端处具有恒定宽度)的集合。