專利名稱：利用圖像獲取裝置的移動(dòng)探測并增強(qiáng)噪聲圖像中靜止結(jié)構(gòu)的醫(yī)療觀察系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示醫(yī)療介入圖像序列的醫(yī)療觀察系統(tǒng)，該介入過程 包括在身體器官中對工具進(jìn)行移動(dòng)和/或定位，本發(fā)明還涉及在所述系統(tǒng)中 使用的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的圖像處理方法，并且進(jìn)一步涉及耦合到這個(gè)系統(tǒng)的 醫(yī)療檢查設(shè)備.本發(fā)明在例如心臟病學(xué)的醫(yī)療領(lǐng)域中具有應(yīng)用，用于提取、 對準(zhǔn)和增強(qiáng)感興趣的細(xì)小目標(biāo)，例如支架.背景技術(shù)首要的是，冠狀動(dòng)脈支架在放置入冠狀動(dòng)脈狹窄病變處之后是完全擴(kuò) 張的。然而，支架在熒光成像或在曝光(攝影)操作中并非總是清晰可見。從而在X射線膝光搮作中改善支架的可見性可以幫助心臟病介入學(xué)家判斷介入的臨床成功.根據(jù)國際專利申請WO03/043516已知一種在醫(yī)療圖像中對支架進(jìn)行探 測并且增強(qiáng)的系統(tǒng)和方法，其描述了一種方案，在醫(yī)療介入過程中獲取并 且處理圖像序列，以便提取至少一個(gè)附著到支架且輻射透不過的標(biāo)記并且 提供標(biāo)記位置信息，從而推導(dǎo)出支架位置信息.然后可以使用增強(qiáng)裝置改 善支架在圖像中的可見性.在另一個(gè)已知系統(tǒng)中，例如國際專利申請 WO2004/044847中描述的，提供對準(zhǔn)裝置來對準(zhǔn)不同圖像幀中的標(biāo)記然后 對這些圖像幀中的支架進(jìn)行增強(qiáng)，同時(shí)將對準(zhǔn)后的圖像中的背景模糊化. 這種背景的模糊化基本上是因?yàn)橹Ъ芟鄬τ陟o止背景的心臟式移動(dòng).然而 在靜止支架、例如頸動(dòng)脈支架的情況下，這種增強(qiáng)技術(shù)不是很有效并且無 法在圖像中產(chǎn)生足夠模糊的背景，所述頸動(dòng)脈支架是細(xì)薄的金屬網(wǎng)管、插 入頸動(dòng)脈中并且擴(kuò)張以增加被斑堵塞區(qū)域的血流.因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的醫(yī)療觀察系統(tǒng)和方法，用于 在噪聲圖像中對靜止結(jié)構(gòu)，例如支架進(jìn)行探測和增強(qiáng).
發(fā)明概述依照本發(fā)明，提供了一種用于醫(yī)療觀察系統(tǒng)的方法，用于處理醫(yī)療介 入的圖像序列以便顯示，所述介入操作包括使用工具托架在身體器官中對工具進(jìn)行移動(dòng)和/或定位，所述方法包括以下步驟通過困像探測器在所述 醫(yī)療介入過程中獲取所述工具的圖像序列，在所述獲取步驟中實(shí)現(xiàn)或者模 擬所述圖像探測器相對于所述工具的移動(dòng)；自動(dòng)提取附著到所述工具托架 的標(biāo)記并且產(chǎn)生標(biāo)記位置信息；根據(jù)所述標(biāo)記位置信息推導(dǎo)出工具位置信 息；以及對所述序列的圖像進(jìn)行增強(qiáng)以改善所述工具相對于背景的可見性.依照本發(fā)明，還提供了一種用于顯示醫(yī)療介入的困像序列的醫(yī)療成像 系統(tǒng)，所述醫(yī)療介入包括在身體器官中對工具進(jìn)行移動(dòng)和/或定位，該系統(tǒng) 包括用于在所述醫(yī)療介入過程中獲取所述工具的圖像序列的圖像探測器； 用于在所述圖像序列的獲取過程中實(shí)現(xiàn)或者模擬所述圖像探測器相對于所 述工具的移動(dòng)的裝置；用于依照上面所定義的方法處理所述圖像序列的裝 置；以及用于顯示所述增強(qiáng)圖像的裝置.從而，通過實(shí)現(xiàn)或者模擬探測器相對于工具的移動(dòng)，例如對工具進(jìn)行 放大(其可以使用所謂的"超分辨率成像"方法進(jìn)行擴(kuò)展)或者相對于進(jìn)行醫(yī) 療介入操作的患者或者工具(有利的是基本上圍繞工具軸)旋轉(zhuǎn)探測器，在圖 像序列獲取過程中引入探測器和工具之間的相對移動(dòng)，從而可以有效地利 用例如上面所描述的增強(qiáng)技術(shù)以顯示甚至是靜止工具對照適當(dāng)模糊背景的 增強(qiáng)圖像.在使用探測器旋轉(zhuǎn)引入所需相對移動(dòng)的情況下，優(yōu)選地在增強(qiáng) 步驟中利用時(shí)域遞歸濾波以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)增強(qiáng)工具的圖像.優(yōu)選地，在工具托架上提供至少兩個(gè)標(biāo)記.該方法和系統(tǒng)尤其適用于 醫(yī)療介入，其中的工具是支架而身體器官是動(dòng)脈.在一個(gè)示例性實(shí)施方式 中，工具在圖像序列獲取過程中可以相對于身體器官固定.在優(yōu)選實(shí)施方式中，增強(qiáng)步驟包括對準(zhǔn)步驟，以將所述圖像序列所選 擇圖像幀中的相應(yīng)標(biāo)記對齊.對準(zhǔn)步驟有利地包括對一個(gè)所述選擇的圖像 楨中的工具進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、移位、拉伸、收縮或者其它處理的一個(gè)或多 個(gè)操作，以便將其上的相應(yīng)標(biāo)記和另 一個(gè)所述選擇的困像幀中的對應(yīng)標(biāo)記 對齊。優(yōu)選地提供裝置用于在顯示過程中調(diào)整圖像序列的重放速度，以便獲 得例如旋轉(zhuǎn)支架的恰當(dāng)視圖.在使用探測器相對于工具的旋轉(zhuǎn)引入所希望
的相對移動(dòng)的情況下，工具的增強(qiáng)視圖可以反向投影在原始獲得的圖像中， 以便獲得增強(qiáng)工具的標(biāo)準(zhǔn)視圖.有利的是，該方法在圖像增強(qiáng)步尿中包括接收幾何系統(tǒng)數(shù)據(jù)以便利用的步驟。再次，在旋轉(zhuǎn)探測器情況下，可以對180度分離(并且因此包含工 具的相同投影)的圖像幀應(yīng)用對稱時(shí)域積分(temporal integration),以便改 善增強(qiáng)步騍的結(jié)果.這增加了時(shí)域積分而沒有降低空間分辨率.在優(yōu)選實(shí) 施方式中，時(shí)域積分的窗口可以調(diào)整適合于探測器的旋轉(zhuǎn)速度.


參考這里描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些以及其它方面將是顯而易見的。下面僅通過例子并且參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖la到ld示意說明了將支架圖像序列的所選圖像幀I和II中氣囊標(biāo) 記進(jìn)行對齊的相應(yīng)對準(zhǔn)步驟，其中圖la說明了幀I和II中的自動(dòng)標(biāo)記提取， 圖lb說明了平移步碟，圖lc說明了旋轉(zhuǎn)步驟以及圖ld說明了拉伸步稞；圖2a到2f示意說明了血管重建術(shù)的關(guān)鍵步驟；圖3是依照本發(fā)明示例性實(shí)施方式的方法的關(guān)鍵步碟的示意方框圖；圖4是依照本發(fā)明示例性實(shí)施方式的方法中使用的醫(yī)療檢查設(shè)備的示 意性功能框圖；圖5是依照本發(fā)明示意性實(shí)施方式的方法中使用的增強(qiáng)裝置的示意性 功能框圖；圖6示意說明了由導(dǎo)管、引線以及具有氣囊和支架圍繞其纏繞的單軌 構(gòu)成的器具；以及圖7說明了標(biāo)記對準(zhǔn)操作的步驟.具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及一種觀察系統(tǒng)，用于檢測、定位、對準(zhǔn)、增強(qiáng)和縮放噪聲 圖像中的結(jié)構(gòu).這里以心臟病學(xué)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用為例子對所述觀察系統(tǒng)進(jìn) 行描述，在應(yīng)用中，感興趣的目標(biāo)是例如動(dòng)脈的身體器官和例如氣囊或支 架的工具。在稱為血管重建術(shù)的醫(yī)療介入過程中，在被稱為血管造影片的 X射線熒光圖像序列中對這些目標(biāo)進(jìn)行觀察。然而應(yīng)當(dāng)理解，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于血管重建術(shù)之外的其它介入過程中的除支架和氣嚢之外的其它工 具，例如，感興趣的目標(biāo)可以是電極而器官可以是大腦.首要的是，冠狀動(dòng)脈支架在放置在冠狀動(dòng)脈狹窄病變處之后完全展開. 然而如上面所說明的，通常支架在熒光檢查中或者在啄光(攝影)操作中并非總是清晰可見.從而在X射線曝光採作中改善支架的可見性可以幫助心臟病介入學(xué)家判斷介入的臨床成功.在已知的系統(tǒng)中，使用支架增強(qiáng)技 術(shù)自動(dòng)地增強(qiáng)支架的可見性，這一技術(shù)基于在所有的瀑光幀中自動(dòng)識別兩個(gè)對輻射不透明的標(biāo)記.該標(biāo)記位于支架放置導(dǎo)管上.在標(biāo)準(zhǔn)心臟X射線系統(tǒng)瀑光操作的獲取過程中，導(dǎo)管在支架擴(kuò)張并且氣囊縮小之后立刻保持在支架內(nèi)的固定位置上.此后，將導(dǎo)管移除并且轉(zhuǎn)向PC工作站運(yùn)行支架圖像增強(qiáng)軟件進(jìn)行離線處理.軟件在每個(gè)搮作幀中將標(biāo)記的位置和(相對于彼此的)方向固定在監(jiān)視屏 幕的中央并且將標(biāo)記的位置匹配到第一幀中的位置，參考附圖中的圖1，實(shí)現(xiàn)這個(gè)圖像對準(zhǔn)的三個(gè)基本操作為平移、旋轉(zhuǎn)和拉伸.更明確地說， 在幀I和II中自動(dòng)提出標(biāo)記IOO(圖la)，然后執(zhí)行平移步驟將幀II中標(biāo)記 100的位置平移到與幀I中標(biāo)記100的位置一致(圖lb).然后，旋轉(zhuǎn)楨II 從而使幀I和II中的相應(yīng)標(biāo)記對齊(圖lc),并且將幀II擴(kuò)展以便"拉伸" 其中標(biāo)記100的位置使其與幀I中的位置一致(圖ld)。相對于標(biāo)記100 (包括支架)位置固定的直接背景同樣被固定.然而 由于心臟的運(yùn)動(dòng)和呼吸，背景進(jìn)一步在各個(gè)楨之間移動(dòng).平均各靜止楨由 此導(dǎo)致標(biāo)記背景的對比度、進(jìn)而支架的對比度很大程度的增強(qiáng)，相反周圍 區(qū)域的所有結(jié)構(gòu)和噪聲隨著后續(xù)對比度的損失而被消除，上面描述的已知方法產(chǎn)生增強(qiáng)的支架相對于模糊背景的靜止視圖，并 且這種背景的模糊化基本上是因?yàn)橹Ъ芟鄬τ陟o止背景的心臟式移動(dòng).這 意味著這種方法對于靜止的支架(例如頸動(dòng)脈支架)不是很有效，與對于移動(dòng) 支架獲得的圖像相比無法產(chǎn)生這種令人滿意的模糊背景圖像.另一個(gè)缺點(diǎn) 是，支架200展示在靜止視圖中，然而至少有些時(shí)候可能希望觀察運(yùn)動(dòng)中 的增強(qiáng)支架.這將相對于當(dāng)前的單投影視圖提供改進(jìn)，單投影視圖必須重 復(fù)多次才能獲得關(guān)于支架完整使用狀態(tài)的信息。從而依照本發(fā)明，通過相對于支架故意地移動(dòng)探測器、例如通過對支 架放大引入另外的固定(例如頸動(dòng)脈的)支架的明顯移動(dòng).然后，對如此獲得 的序列施加上面所述的支架增強(qiáng)方法，產(chǎn)生所希望的適當(dāng)模糊背景上的支 架增強(qiáng)視圖.當(dāng)然，探測器相對于支架的這種相對移動(dòng)(例如放大)還可以相 對于運(yùn)動(dòng)支架進(jìn)行使用以進(jìn)一步改善其增強(qiáng)效果.作為放大操作的替代，引入探測器相對于支架所需移動(dòng)的另一種方式 是圍繞患者旋轉(zhuǎn)探測器(并且因此圍繞支架).現(xiàn)在應(yīng)用上面提到的增強(qiáng)方 法，同時(shí)使用遞歸的時(shí)域?yàn)V波，將再次產(chǎn)生對比模糊背景的支架增強(qiáng)視圖， 但這種情況下在所有投射中所看到的由探測器運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生.當(dāng)然，探測器運(yùn)動(dòng)不限于相對于支架旋轉(zhuǎn)和放大，其它類型的運(yùn)動(dòng)同 樣有效，雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和放大對于達(dá)到本發(fā)明的目標(biāo)尤其有利.下面相對于稱為血管重建術(shù)的醫(yī)療介入過程更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施方式。參照附圖中的困2a到2f，這樣的醫(yī)療介入過程包括如下階段參照圖2a，使用導(dǎo)管9在動(dòng)脈41中引入細(xì)引線l，細(xì)引線l延伸在導(dǎo) 管9末端之外并且在狹窄位置處通過動(dòng)脈部分40a的狹小內(nèi)腔.參照圖2b，引入沒有支架的單軌10，該單軌10由所述引線1引導(dǎo)而 所述導(dǎo)線1穿過單軌10的開口 3，并且單軌具有閨繞其末端纏繞的第一氣 嚢14a;并且將所述第一氣囊14a在狹窄位置處定位到動(dòng)脈部分40a.參照圖2c，將這個(gè)第一氣囊14a膨脹為脹大的氣囊14b，從而將動(dòng)脈 41狹窄位置處的狹窄內(nèi)腔40a擴(kuò)張變?yōu)閯?dòng)脈41的擴(kuò)大部分40b;然后，使 用第一單軌10移除第一氣囊14b.參照圖2d，再次使用導(dǎo)管9和細(xì)引線1引入第二單軌20，圍繞單軌20 的末端纏繞有第二氣囊24a并且在所述第二氣囊24a周圍有支架25a;并且 將具有支架的所迷笫二氣囊定位到動(dòng)脈41先前擴(kuò)張內(nèi)腔40b的狹窄位置.參照圖2e，膨脹第二氣囊24a使其變?yōu)槊洿蟮臍饽?4b,以便擴(kuò)張構(gòu) 成支架25a的線團(tuán)，其變?yōu)橹踩雱?dòng)脈壁的擴(kuò)張支架25b.參照圖2f,將擴(kuò)張的支架25b看作永久植入，移除第二氣囊24b、第 二單軌20、引線1和導(dǎo)管9.這種類型的醫(yī)療介入可能由于對比度不良的圖像而難于實(shí)現(xiàn)，并且介 入的某些階段是關(guān)鍵性的，因此在這些階段中必須執(zhí)行檢驗(yàn)操作.例如在 階段d)和e)之間，檢查支架25a是否相對于動(dòng)脈41的擴(kuò)張內(nèi)腔40b準(zhǔn)確定位是關(guān)鍵性的.
參照附圖的圖4，依照本發(fā)明的方法所使用的適當(dāng)醫(yī)療檢查設(shè)備50可 以包括用于獲得困像序列的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的裝置51，該裝置耦合到依照本 發(fā)明示例性實(shí)施方式的醫(yī)療觀察系統(tǒng)53用于處理數(shù)字圖像數(shù)據(jù).該醫(yī)療觀 察系統(tǒng)通常用在介入室內(nèi)或其附近，用于處理實(shí)時(shí)圖像，但其同樣地可以 用于所存儲的醫(yī)療圖像，例如用于估計(jì)醫(yī)療參數(shù).用于處理存儲圖像數(shù)據(jù) 的系統(tǒng)稱為醫(yī)療觀察站.醫(yī)療檢查設(shè)備通過連接57提供圖像數(shù)據(jù)到系統(tǒng) 53。該系統(tǒng)提供處理過的圖像數(shù)據(jù)到顯示裝置和/或存儲裝置.在通過相對 于工具的旋轉(zhuǎn)引入相對移動(dòng)的特殊情況下，旋轉(zhuǎn)中的工具可以顯示在它的 原始圖像上以給出增強(qiáng)工具的標(biāo)準(zhǔn)視圖.任何情況下，顯示裝置54可以是 屏幕.存儲裝置可以是系統(tǒng)53的存儲器MEM，或者作為替代可以包括外 部存儲裝置.這個(gè)圖像觀察系統(tǒng)53可以包括適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)，或者具有 例如LUT、存儲器、濾波器、邏輯算子的電路裝置的特殊用途處理器，這 些裝置安排用于執(zhí)行增強(qiáng)方法的功能，系統(tǒng)53還可以包括鍵盤55和鼠標(biāo) 56,可以在屏幕上提供圖標(biāo)以便由鼠標(biāo)點(diǎn)擊激活，或者可以在系統(tǒng)中提供 特殊的按鈕以組成控制裝置58用于用戶根據(jù)需要啟動(dòng)、控制持續(xù)過程或者 停止處理裝置.控制裝置還可以安排和配置為允許用戶根據(jù)需要控制和調(diào) 整增強(qiáng)圖像序列的重放速度.從而參照附圖中的圖3, —旦支架25a中的第二氣囊24a放置到動(dòng)脈41 先前擴(kuò)張內(nèi)腔40b的狹窄位置(步驟400)，醫(yī)療檢查設(shè)備由用戶使用來執(zhí)行 所需的檢查搮作.首先，引入相對于支架的探測器移動(dòng)(步碟401)，例如通 過放大包含支架的感興趣區(qū)域或者通過圍繞患者(并且因此圍繞支架)旋轉(zhuǎn)探 測器，以捕獲支架圖像序列的圖像數(shù)據(jù)402，并且傳送該圖像數(shù)據(jù)402到圖 像處理裝置403以便在所捕獲的圖像中增強(qiáng)支架。此外，幾何系統(tǒng)數(shù)據(jù)404 還傳送到圖像處理裝置403。該圖像處理裝置403包括用于增強(qiáng)圖像序列中 支架視圖的增強(qiáng)裝置，并且輸出增強(qiáng)后的圖像序列405.更加具體地，參照圖5，圖像處理裝置403包括提取裝置101,其解決 在序列中自動(dòng)準(zhǔn)確定位特定特征的問題。 一旦通過自動(dòng)提取裝置101確定 了特定特征的位置201，對準(zhǔn)裝置102基于特定特征的位置201提供對準(zhǔn)的 序列圖像202。然后，增強(qiáng)裝置103產(chǎn)生具有增強(qiáng)工具的圖像203.此外參照附圖的圖6，提取裝置101安排和配置為自動(dòng)準(zhǔn)確地提取特 定特征，其中一個(gè)特征稱為引線頂端2，其位于引導(dǎo)單軌10的細(xì)引線1的
末端；和/或稱為氣囊標(biāo)記11、 12或21、 22的至少一個(gè)特征，這些標(biāo)記分 別關(guān)于氣嚢14a、 24a分別位于單軌10上的給定位置；優(yōu)選地，在每個(gè)氣 囊的末端布置有兩個(gè)氣囊標(biāo)記，由于引線頂端2屬于引線1，所以既不屬 于動(dòng)脈壁也不屬于支架25.同樣，氣囊標(biāo)記ll、 12、 21、 22既不屬于容器 壁也不屬于支架25，因?yàn)槠鋵儆趩诬塈O.這些標(biāo)記具有易于識別的特定形 狀，并且由在圖像中具有高對比度的材料制成.因此其易于提取，系統(tǒng)處 理裝置102、 103、 104允許準(zhǔn)確產(chǎn)生氣嚢位置，因?yàn)闅鈬熬哂信c氣嚢標(biāo)記 相關(guān)的特定位置.同樣，支架被準(zhǔn)確定位，因?yàn)橹Ъ芫哂信c氣囊標(biāo)記相關(guān) 的特定位置，雖然所述支架沒有附著到所述氣囊標(biāo)記，參照圖7，例如已經(jīng)在該序列的圖像中探測到兩個(gè)標(biāo)記ARef、 BRef,該 圖像稱為參考圖像、其可以是起始時(shí)刻的圖像?？梢杂勺詣?dòng)裝置選取標(biāo)記 ARef、 BRef。使用系統(tǒng)的提取裝置101進(jìn)行提取.然后系統(tǒng)的對準(zhǔn)裝置102 使用參考圖像中的標(biāo)記位置信息ARef、 B^和該序列的當(dāng)前圖像中提取的相 應(yīng)標(biāo)記A 、B，t，採作用于自動(dòng)將當(dāng)前困像對準(zhǔn)參考圖像.這個(gè)操作通過將 當(dāng)前圖像中的標(biāo)記匹配到參考圖像中的相應(yīng)標(biāo)記完成，包括以下可能的幾 何操作平移T，將當(dāng)前圖像的線段A，,B，，的質(zhì)心Ct與參考圖像的線段 A^B^的質(zhì)心C^f相匹配；旋轉(zhuǎn)R，將當(dāng)前困像的線段A，tB，t的方向與參 考圖像的線段A^B^f的方向相匹配，產(chǎn)生線段A，，,B，，t;以及伸縮A，將 結(jié)果線段A，,B，,的長度與參考圖像的線段ARefBRef的長度相匹配，產(chǎn)生對準(zhǔn) 后的當(dāng)前圖像的對準(zhǔn)線段AtBt.這樣的平移T、旋轉(zhuǎn)R和伸縮A搮作在序 列圖像和參考困像之間定義，產(chǎn)生整個(gè)序列的對準(zhǔn).這種對準(zhǔn)搮作沒有必 要在圖像的所有點(diǎn)上執(zhí)行.可以確定包括標(biāo)記的感興趣區(qū)域的邊界.這種 對準(zhǔn)操作允許相對于預(yù)定圖像參考將例如容器、引線、氣囊和支架的感興 趣目標(biāo)相應(yīng)移動(dòng)的影響最小化.在對準(zhǔn)后的圖像中，用戶可以容易地執(zhí)行 感興趣目標(biāo)的縮放Z.優(yōu)選地，兩個(gè)或更多標(biāo)記用于更好的對準(zhǔn).在對準(zhǔn)后的序列中，例如支架的感興趣目標(biāo)可以通過增強(qiáng)裝置103進(jìn) 行增強(qiáng)。對于這一操作，支架的形狀和尺寸是先驗(yàn)知識，可以存儲在系統(tǒng) 的存儲裝置中。支架的邊界基本上平行于氣嚢標(biāo)記所構(gòu)成的線段，并且位 于離這個(gè)線段一段距離的位置，其可以由先驗(yàn)知識推斷出來。因而，通過 系統(tǒng)的增強(qiáng)裝置103對這些邊界進(jìn)行探測、提取和增強(qiáng)。同樣，以類似的 方式可以通過增強(qiáng)裝置103對動(dòng)脈壁進(jìn)行探測、提取和增強(qiáng)，
對準(zhǔn)后的圖像優(yōu)選被濾波以將噪聲最小化.系統(tǒng)增強(qiáng)裝置103可以包 括噪聲濾波裝置.在一個(gè)例子中，通過對點(diǎn)的強(qiáng)度使用平均裝置來將對準(zhǔn) 后的圖像進(jìn)行組合.通過這一搮作，具有時(shí)間一致性的目標(biāo)、例如容器的 細(xì)節(jié)被增強(qiáng)，同時(shí)不具有時(shí)間一致性的背景的細(xì)節(jié)被最小化.優(yōu)選地，對 準(zhǔn)后的圖像還提交到增強(qiáng)裝置103的空間背景減法裝置.背景減法裝置允 許消除大對比度區(qū)域并且允許再次增強(qiáng)感興趣目標(biāo).再次參照圖3，在通過對支架進(jìn)行放大取得相對探測成功的情況中， 由裝置403執(zhí)行的圖像處理可以認(rèn)為是所謂"超分辨率"算法的第一次迭 代，例如由Irani和Peleg在CVGIP-Graphic Models and Image Processing, 1991的"Improving Resolution by Image Registration"(通過圖像對準(zhǔn)改善 分辨率)中所描述的，是一種用于提高目標(biāo)空間分辨率的算法.通過使用這 一技術(shù)，在動(dòng)態(tài)支架序列402中存在足夠數(shù)量幀的情況下，支架的圖像質(zhì) 量可以提升到"任意"的所需分辨率。直觀地，這可以認(rèn)為是關(guān)于支架的 探測的數(shù)字?jǐn)U展的"虛擬"放大.在通過探測器相對于工具旋轉(zhuǎn)引入相對移動(dòng)的特定情況下，增強(qiáng)裝置 優(yōu)選地使用時(shí)域遞歸濾波裝置以便產(chǎn)生工具的增強(qiáng)圖像.此外，可以對圖 像應(yīng)用對稱時(shí)域積分以改善增強(qiáng)結(jié)果，這些圖像以準(zhǔn)確的180度相分離(并 且因此包含工具的相同投影)。時(shí)域積分的窗口可以調(diào)整適合探測器的旋轉(zhuǎn) 速度。雖然上面結(jié)合固定的醫(yī)療介入過程描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，其同樣 可以用于非固定的(例如頸動(dòng)脈)應(yīng)用，本發(fā)明不必限制于這一點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)指出，上面描述的實(shí)施方式僅是示例而非對發(fā)明的限制，本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離由所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明范圍的情況下能夠設(shè)計(jì)出 很多的替代實(shí)施方式.在權(quán)利要求中，放在括號中的參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋 為對權(quán)利要求的限制.類似"包括"和"包含"的術(shù)語不排除在任何權(quán)利 要求或說明書整體列舉出的部件或步驟之外存在其它的部件或步驟.單數(shù) 個(gè)部件的引用不排除這種部件的多數(shù)個(gè)引用，反之亦然.可以通過包括多 個(gè)明顯分離部件的硬件實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，也可以通過適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī).在裝 置權(quán)利要求中列舉多個(gè)裝置，這些裝置中的多個(gè)可以實(shí)施為一個(gè)相同的硬 件對象.在相互獨(dú)立的不同權(quán)利要求中陳述特定措施的事實(shí)并不表明這些 措施的組合使用是不利的。
權(quán)利要求
1.一種用于醫(yī)療觀察系統(tǒng)(53)的方法，用于處理醫(yī)療介入圖像序列以便顯示，所述介入操作包括使用工具托架(10)在身體器官中對工具(25)進(jìn)行移動(dòng)和/或定位，所述方法包括以下步驟通過圖像探測器(51)在所述醫(yī)療介入過程中獲取所述工具(25)的圖像序列，在所述獲取步驟中實(shí)現(xiàn)或者模擬所述圖像探測器(51)相對于所述工具(25)的移動(dòng)；自動(dòng)提取(11、12、21、22)附著于所述工具托架(10)的標(biāo)記并且產(chǎn)生標(biāo)記位置信息；根據(jù)所述標(biāo)記位置信息推導(dǎo)工具位置信息；以及對所述序列的圖像進(jìn)行增強(qiáng)以改善所述工具(25)相對于背景的可見性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中探測器(51)相對于工具的所述移動(dòng)通 過對工具(25)進(jìn)行放大來模擬或者實(shí)現(xiàn).
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中探測器(51)相對于工具(25)的所述移 動(dòng)通過將探測器(51)相對于工具(25)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來模擬或者實(shí)現(xiàn)，
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述探測器(51)基本上圍繞工具的軸 旋轉(zhuǎn).
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在增強(qiáng)步驟中利用時(shí)域遞歸濾波以 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)增強(qiáng)工具的圖像.
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在工具托架(10)上提供至少兩個(gè)標(biāo)記 (11、 12、 21、 22).
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中工具(25)在圖像序列獲取過程中相對 于身體器官是固定的.
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述圖像增強(qiáng)步驟包括對準(zhǔn)步騍， 以在所述圖像序列的選擇的圖像幀中對齊相應(yīng)的標(biāo)記(ll、 12、 21、 22).
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中對準(zhǔn)步驟包括對一個(gè)所述選擇的圖 像楨中的工具(25)進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、移位、拉伸、收縮或者其它處理中的一 個(gè)或多個(gè)操作，以便將其上的相應(yīng)標(biāo)記(ll、 12、 21、 22)和另一個(gè)所述選擇 的圖像幀中的相應(yīng)標(biāo)記對齊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在圖像增強(qiáng)步驟中接收幾何 系統(tǒng)數(shù)據(jù)以便利用的步驟，
11. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中對180度分離的圖像楨應(yīng)用對稱時(shí) 域積分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中時(shí)域積分的窗口被調(diào)整適合于探測 器(51)的旋轉(zhuǎn)速度，
13. —種用于顯示醫(yī)療介入圖像序列的醫(yī)療成像系統(tǒng)(50)，所述醫(yī)療介 入包括在身體器官中對工具(25)進(jìn)行移動(dòng)和/或定位，該系統(tǒng)包括用于在 所述醫(yī)療介入過程中獲取所述工具(25)的圖像序列的圖像探測器(51);用于 在所述圖像序列的獲取過程中實(shí)現(xiàn)或者模擬所述圖像探測器(51)相對于所述 工具(25)的移動(dòng)的裝置；用于根據(jù)權(quán)利要求l所述方法處理所述圖像序列的 裝置(403);以及用于顯示所述增強(qiáng)圖像的裝置(54).
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)(5)，包括用于在顯示過程中調(diào)整圖像序列 重放速度、以便獲得所述工具(25)的恰當(dāng)視困的裝置(58).
全文摘要
一種用于醫(yī)療觀察系統(tǒng)的方法，用于處理醫(yī)療介入圖像序列以便顯示，所述介入操作包括在動(dòng)脈中操作例如支架(25)的工具。在工具托架(10)上提供兩個(gè)標(biāo)記(21、22)，并且該方法包括提取這些標(biāo)記(21、22)以產(chǎn)生標(biāo)記位置信息，根據(jù)該信息可以推導(dǎo)工具的位置信息。然后圖像序列中工具圖像被相對于背景增強(qiáng)?？梢酝ㄟ^模擬或者實(shí)現(xiàn)圖像探測器和支架(25)的相對移動(dòng)進(jìn)一步將背景模糊，例如通過在圖像序列獲取過程中對支架(25)放大或者相對于其旋轉(zhuǎn)探測器。
文檔編號A61B19/00GK101166481SQ200680014364
公開日2008年4月23日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者P·M·J·朗根, P·勒朗, R·弗洛倫特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司