СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК G06T7/00 

Изобретение относится к способу и устройству для реконструкции изображения исследуемого объекта, к способу и системе для получения изображения исследуемого объекта, читаемому компьютером носителю информации и программному элементу. В частности, изобретение относится к способу и устройству для реконструкции каналов в исследуемом объекте при 4-мерной маршрутизации.

На предшествующем уровне техники известны несколько способов для реконструкции изображений исследуемого объекта. Такие изображения могут использоваться для формирования карт или маршрутных карт, которые должны быть связаны с текущими рентгеновскими изображениями. Эти изображения могут использоваться во время инвазивного сосудистого вмешательства. Например, во время операции на коронарных сосудах врач движется внутри сети коронарных сосудов, используя многочисленные инъекции контрастного вещества. Таким образом, положение направляющей проволоки и катетера по отношению к сосудам становится видимым. На предшествующем уровне развития техники известно, как моделировать центральную линию сети коронарных сосудов по данным одиночной ротационной коронарной ангиографии в рентгеновских лучах и позволить в дальнейшем реконструкцию изображения коронарных артерий с компенсированным движением. Эти реконструкции коронарных артерий могут впоследствии использоваться как информация маршрутизации при операциях на коронарных сосудах.

Однако может оказаться желательным обеспечить альтернативный способ и устройство для реконструкции изображения исследуемого объекта, способ и систему для получения изображения исследуемого объекта, читаемого компьютером носителя информации и программного элемента, которые могут быть более гибкими и/или могут обеспечивать улучшенную поддержку при перемещении.

Эта потребность может быть удовлетворена способом и устройством для реконструкции изображения исследуемого объекта, способом и системой для создания изображения исследуемого объекта, читаемого компьютером носителя информации и программным элементом в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения.

В соответствии с примером варианта осуществления обеспечивается способ реконструкции получения изображения исследуемого объекта, в котором способ содержит прием первого набора проекционных данных, представляющего трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте, и реконструкцию, по меньшей мере, одного трехмерного изображения из первого набора проекционных данных. Далее, принимается второй набор проекционных данных, представляющий двумерную информацию об исследуемом объекте, в котором второй набор данных записывается в первом направлении и в котором двумерное изображение создается из второго набора проекционных данных. Дополнительно проекция, представляющая объем, реконструируется, по меньшей мере, из одного трехмерного изображения, используя первое направление в качестве направления реконструкции проекции, представляющей объем, и дополнительно двумерное изображение и проекция, представляющая объем, накладываются друг на друга.

В соответствии с примером варианта осуществления способ получения изображения исследуемого объекта содержит запись первого набора проекционных данных, представляющего трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте, и запись второго набора проекционных данных, представляющего двумерную информацию об исследуемом объекте, в котором второй набор данных записывается в первом направлении. Дополнительно первый набор проекционных данных и второй набор проекционных данных используются как первый набор проекционных данных и второй набор проекционных данных, соответственно, в способе реконструкции, соответствующем примеру варианта осуществления настоящего изобретения. В частности, первый и второй наборы проекционных данных могут быть получены, используя рентгеновские устройства, такие как рентгеновское C-образное устройство для первого набора проекционных данных и/или рентгеновское флуороскопическое устройство для второго набора проекционных данных.

В соответствии с примером варианта осуществления устройство для реконструкции изображения исследуемого объекта содержит принимающее устройство, устройство реконструкции и устройство наложения, в котором принимающее устройство выполнено с возможностью приема первого набора проекционных данных, представляющего трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте, и приема второго набора проекционных данных, представляющего двумерную информацию об исследуемом объекте, в котором второй набор данных записывается в первом направлении. Дополнительно устройство реконструкции выполнено с возможностью реконструкции, по меньшей мере, одного трехмерного изображения из первого набора проекционных данных, в котором устройство реконструкции дополнительно выполнено с возможностью реконструкции проекции, представляющей объем, по меньшей мере, из одного трехмерного изображения, используя первое направление в качестве направления реконструкции проекции, представляющей объем, и создания двумерного изображения из второго набора проекционных данных. Кроме того, устройство наложения выполнено с возможностью наложения друг на друга двумерного изображения и проекции, представляющей объем.

В соответствии с примером варианта осуществления система для создания изображения исследуемого объекта содержит первое сканирующее устройство, второе сканирующее устройство и устройство для реконструкции изображения в соответствии с примером варианта осуществления изобретения. Дополнительно первое сканирующее устройство выполнено с возможностью записи первого набора проекционных данных, представляющего трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте. Дополнительно второе сканирующее устройство выполнено с возможностью записи второго набора проекционных данных, представляющего двумерную информацию об исследуемом объекта, в котором второй набор данных записывается в первом направлении. Следует заметить, что первое сканирующее устройство и второе сканирующее устройство могут быть единым устройством, например, рентгеновским C-образным устройством или могут быть двумя отдельными устройствами.

В соответствии с примером варианта осуществления обеспечивается читаемый компьютером носитель информации, на котором хранится программа реконструкции изображения исследуемого объекта, причем когда программа исполняется процессором, она обладает возможностью управления способом, содержащим прием первого набора проекционных данных, представляющего трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте, и реконструкцию, по меньшей мере, одного трехмерного изображения из первого набора проекционных данных. Дополнительно способ содержит прием второго набора проекционных данных, представляющего двумерную информацию об исследуемом объекте, в котором второй набор данных записывается в первом направлении, и создание двумерного изображения из второго набора проекционных данных. Дополнительно способ содержит реконструкцию проекции, представляющей объем, по меньшей мере, из одного трехмерного изображения, используя первое направление в качестве направления реконструкции проекции, представляющей объем, и наложение друг на друга двумерного изображения и проекции, представляющей объем.

В соответствии с примером варианта осуществления обеспечивается программный элемент для реконструкции изображения исследуемого объекта, причем программа, когда она исполняется процессором, обладает возможностью управления способом, содержащим прием первого набора проекционных данных, представляющего трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте, и реконструкцию, по меньшей мере, одного трехмерного изображения из первого набора проекционных данных. Дополнительно способ содержит прием второго набора проекционных данных, представляющего двумерную информацию об исследуемом объекте, в котором второй набор данных записывается в первом направлении, и создание двумерного изображения из второго набора проекционных данных. Дополнительно способ содержит реконструкцию проекции, представляющей объем, по меньшей мере, из одного трехмерного изображения, используя первое направление в качестве направления реконструкции проекции, представляющей объем, и наложение друг на друга двумерного изображения и проекции, представляющей объем.

Как сущность примера варианта осуществления настоящего, можно видеть, что одно или более реконструированных трехмерных изображений могут использоваться для реконструкции исследуемого объекта, в частности, для реконструкции внутренней системы каналов или системы внутренних полостей исследуемого объекта. Такой системой каналов может быть так называемая сеть коронарных сосудов, то есть сосудов, окружающих сердце пациента. Системой внутренних полостей может быть, например, желудочек или аневризма сосуда пациента. Эта реконструированная система внутренних каналов или система полостей может использоваться как маршрутизация для двумерных проекций, например, для двумерных рентгеновских флуороскопических проекций.

При использовании способа создания изображения и/или реконструкции в соответствии с примером варианта осуществления для маршрутизации коронарного вмешательства способ может быть пригоден для обеспечения четырехмерной маршрутизации для коронарного вмешательства. При использовании такого способа требующееся количество контрастного вещества может быть снижено и обратная связь в реальном времени для налагаемой трехмерной информации трехмерного изображения может поддерживать перемещение в системе коронарных сосудов или полостей, например, перемещение направляющей проволоки. В частности, врач может иметь полную свободу при выборе углов для получения наборов проекционных данных для двумерного изображения, например, флуороскопической проекции. В частности, угол может не совпадать с углом проекции, под которым измерялся первый набор проекционных данных, например, при стандартной ротационной ангиографии, который может быть измерен при воздействии контрастного вещества в сети коронарных сосудов пациента. Между тем, в соответствии с двумерными, зависящими от времени способами маршрутизации, известными на предшествующем уровне техники, врач не может быть свободен при выборе угла флуороскопической проекции и этот угол, вероятно, должен совпадать с углом проекции, используемым при измерении с контрастным веществом.

В частности, может оказаться возможным снизить несоответствия между проекцией, представляющей объем, и созданным двумерным изображением, когда первый набор проекционных данных и второй набор проекционных данных записываются, используя одно и то же устройство, такое как рентгеновское C-образное устройство. В этом случае может оказаться возможным, что не будет необходимости записывать проекцию, представляющую объем, и созданное двумерное изображение, чтобы наложить их друг на друга.

В дальнейшем будут описаны дополнительные примеры вариантов осуществления способа реконструкции. Однако эти варианты осуществления применяют также для способа создания изображения, читаемого компьютером носителя и программного элемента.

Проекция с максимальной интенсивностью (MIP) является известным компьютерным способом визуализации трехмерных данных (изображений), при котором в плоскость визуализации проецируют вокселы, то есть пикселы трехмерного изображения, с максимальной интенсивностью, которые совпадают с путем прохождения параллельных лучей, следующих от точки наблюдения до плоскости проекции. То есть MIP является способом получения объемного изображения, используемым для визуализации структур внутри объемных данных. В каждом пикселе изображается самое большое значение данных, которое встречается вдоль соответствующего луча наблюдения.

В соответствии с другим примером варианта осуществления способа реконструкции первый набор проекционных данных записывается рентгеновским C-образным устройством. Предпочтительно, второй набор проекционных данных также записывается рентгеновским C-образным устройством.

В соответствии с другим примером варианта осуществления способа реконструкции проекция, представляющая объем, является проекцией с максимальной интенсивностью. Альтернативно, могут использоваться другие проекции, представляющие объем, или проекции граничных зон сегментированной структуры внутри объемных данных, подобной сердцу пациента.

В соответствии с другим примером варианта осуществления способа реконструкции первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества. Предпочтительно, второй набор проекционных данных записывается, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

Используя контрастное вещество при записи или измерении первого набора проекционных данных, возможно эффективным образом реконструировать структуры трехмерного изображения или изображений. В частности, могут быть реконструированы структуры, которые нельзя увидеть без использования контрастного вещества, такие как каналы в исследуемом объекте, особенно сосуды пациента, подобные сети коронарных сосудов. Из этих данных может быть реконструировано одно или более трехмерных изображений исследуемого объекта, в частности, система каналов или система сети коронарных сосудов или система полостей, которая могла бы быть полезна для маршрутизации, например, при операции на коронарных сосудах. Слежение за направляющей проволокой может быть возможно посредством записи второго набора проекционных данных без использования контрастного вещества на рентгеновском изображении, подобном флуороскопической проекции, приводя, возможно, таким образом, к уменьшению использования контрастного вещества. Проекция, представляющая объем, созданная из трехмерного изображения, может быть наложена на двумерную флуороскопическую проекцию.

В соответствии с другим примером варианта осуществления способ реконструкции дополнительно содержит выполнение записи проекции, представляющей объем, и двумерных изображений перед их наложением друг на друга. Запись может быть жесткой записью или нежесткой записью. Нежесткая запись может быть нежесткой записью на основе ориентиров или нежесткой записью на основе интенсивности, в которой нежесткая запись на основе ориентиров может быть нежесткой записью на основе реперных точек, используя тонкие пластинчатые шлицы, нежесткой записью на основе кривых линий-ориентиров, нежесткой записью на основе поверхностей-ориентиров или нежесткой записью на основе объемов.

В частности, при использовании жесткой записи могло бы быть возможным исключить или, по меньшей мере, снизить противоречия, связанные с движением. Эти противоречия, связанные с движением, могут быть вызваны дыханием в случае, когда объектом исследования является пациент или сердце пациента. Регистрация изображения, которая также называется соответствием изображения, известна специалистам в данной области техники и относится к задаче вычисления пространственных преобразований, которые устанавливают соответствие каждой точки изображения ее (физически) соответствующей точке другого изображения. В случае, когда первый набор проекционных данных и второй набор проекционных данных записываются, используя разные устройства, регистрация соответствия проекции, представляющей объем, и двумерного изображение выгодна или даже может быть необходима, чтобы согласовать оба набора так, чтобы они могли быть наложены друг на друга.

В соответствии с другим вариантом осуществления способ реконструкции дополнительно содержит прием третьего набора данных, представляющего информацию, связанную с движением исследуемого объекта. Предпочтительно, третий набор данных представляет периодическое движение. В случае операции на коронарных сосудах, третий набор данных может предпочтительно быть измерен электрокардиографическим устройством, то есть третий набор данных может представлять данные электрокардиограммы. Третий набор данных может также быть измерен любым другим способом, который может измерять конкретную фазу сердечного ритма.

В соответствии с другим примером варианта осуществления способ реконструкции каждого трехмерного изображения связан с компенсацией движения, используя информацию о движении третьего набора данных. В случае операции на коронарных сосудах, предпочтительно, чтобы для каждой различимой фазы сердечного ритма реконструировалось или вычислялось трехмерное изображение с компенсированным движением. Это предпочтительно делается, используя алгоритм фильтрованной обратной проекции, который может быть быстрым способом вычисления обратной проекции. В частности, это могло бы быть быстрым и эффективным способом выполнения обратной проекции, поскольку должны быть восстановлены только вокселы, то есть пикселы трехмерного изображения, близкие к определенным и, таким образом, известным центральным линиям системы каналов, например, система сети коронарных сосудов. Это может снизить количество вокселов, которые должны быть восстановлены, до всего лишь примерно 5% от общего числа вокселов, которые покрывают весь измеренный объем и представляют первым набор проекционных данных. Такой алгоритм фильтрованной обратной проекции известен из работы "Motion compensated cone beam filtered back-projection for 3D rotational X-ray angiography: A simulation study" д-ра Шафера и др., Материалы конференции по полной трехмерной реконструкции в радиологии и медицинской радиологии, редактор Ф. Ноо, Солт Лейк Сити, США, стр.360-363. Однако компенсация движения может также быть выполнена, используя способы, не опирающиеся на третий набор данных, например, компенсация движения может быть выполнена с помощью информации, выведенной из самого первого набора проекционных данных.

В соответствии с другим примером варианта осуществления способ реконструкции дополнительно содержит реконструкцию множества трехмерных изображений из первого набора проекционных данных. В частности, каждое из трехмерных изображений может быть скомпенсированным по движению. Предпочтительно, каждое из множества трехмерных изображений связывается с конкретным состоянием движения исследуемого объекта, например, с конкретной фазой сердечного ритма в случае, когда реконструированное изображение может использоваться при операции на коронарных сосудах.

Путем обеспечения множества возможно скомпенсированных по движению трехмерных изображений может быть возможно создание проекций, представляющих объем, например проекций с максимальной интенсивностью, для нескольких конкретных состояний движения, например фаз сердечного ритма.

В соответствии с другим примером варианта осуществления способа реконструкции проекция, представляющая объем, и двумерное изображение связываются с одним и тем же состоянием движения исследуемого объекта.

Далее будут описаны дополнительные примеры вариантов осуществления системы для создания изображения. Однако эти варианты осуществления применяют также для способа создания изображения, устройства для реконструкции изображения, способа реконструкции, читаемого компьютером носителя информации и программного элемента.

В соответствии с другим примером варианта осуществления первым сканирующим устройством является рентгеновская C-образная установка и/или вторым сканирующим устройством является флуороскопическое устройство. В частности, первое сканирующее устройство и второе сканирующее устройство могут быть единым сканирующим устройством, например рентгеновской C-образной установкой.

В этом контексте следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается трехмерным ротационным рентгеновским получением изображений, основанным на C-образной установке, оно может быть полезно в компьютерной томографии, при получении изображений на основе магнитного резонанса, в позитрон-эмиссионной томографии или в тому подобном. Также следует отметить, что этот способ может быть, в частности, полезен для создания медицинских изображений, как например, при диагностике сердца или легких пациента.

Исследование интересующего объекта, например, анализ и реконструкция кардиоизображения на основе C-образной трехмерной ротационной рентгеновской установки, полученного сканирующим устройством и/или устройством компьютерной томографии, может быть реализовано с помощью компьютерной программы, то есть с помощью программного обеспечения, или используя одну или более специальных электронных схем оптимизации, то есть с помощью аппаратурного обеспечения, или в гибридной форме, то есть программными компонентами и аппаратными компонентами. Компьютерная программа может быть написана на любом соответствующем языке программирования, таком как, например, C++, и может храниться на читаемом компьютером носителе информации типа CD-ROM. Также, компьютерная программа может быть доступна из сети, такой как WorldWideWeb, из которой она может быть выгружена в устройства обработки изображения или в процессоры или на любые соответствующие компьютеры.

Как сущность примера варианта осуществления настоящего, можно видеть, что зависимый от времени набор трехмерных реконструкций сети коронарных сосудов с компенсированным движением изображения используется как создание масштабных карт для двумерных рентгеновских флуороскопических проекций. Способ может потребовать следующих этапов, на которых:

получение стандартного ротационного ангиографического изображения выполняется в то время, когда интересующие сосуды пациента заполнены контрастным веществом. Измеряется электрокардиограмма или применяется любой другой способ, чтобы коррелировать проекции с конкретной фазой сердечного ритма. Для каждой различимой фазы сердечного ритма вычисляется реконструкция с компенсированным движением. Это может быть сделано быстрым способом, используя алгоритм фильтрованной обратной проекции, потому что должны реконструироваться только вокселы вблизи известных центральных линий (то есть только приблизительно 5% от числа воксел, покрывающих весь объем).

В соответствии с направлением наблюдения флуороскопической проекции без контрастного вещества и фазой сердечного ритма, определенной сигналом электрокардиограммы, вычисляется проекция с максимальной интенсивностью соответствующей реконструкции с компенсированным движением для той же самой фазы сердечного ритма. Проекция с максимальной интенсивностью и флуороскопическая проекция накладываются друг на друга. Несоответствия, связанные с остаточным движением, например, вызванным дыханием, могут быть устранены путем жесткой записи. Направляющая проволока может прослеживаться на флуороскопических проекциях и записываться в проекции с максимальной интенсивностью реконструкции с компенсированным движением.

Способ, соответствующий этому примеру варианта осуществления, может использоваться как четырехмерная маршрутизация для операций на коронарных сосудах, например, при отображении информации маршрутизации. При использовании этого способа требуемое количество контрастного вещества может быть уменьшено и может быть так, чтобы обратная связь в реальном времени для наложенной трехмерной информации поддерживала слежение за перемещением во время операции на коронарных сосудах, например, за перемещением проволочной направляющей. Врач может иметь полную свободу при выборе углов флуороскопических проекций, которые не обязательно совпадают с проекционным углом, измеренным с помощью контрастного вещества, в противоположность существующим двумерным, зависящим от времени способам маршрутизации, известным на предшествующем уровне техники.

Следует отметить, что все различные варианты осуществления и особенности изобретения, описанные в различных местах в этой заявке, могут быть смешаны и/или объединены. Эти и другие особенности настоящего изобретения станут очевидны и объясняются со ссылкой на вариант осуществления, описанный в дальнейшем.

Пример варианта осуществления настоящего изобретения будет далее описан со ссылкой на следующие чертежи.

Фиг.1 - упрощенное схематическое представление С-образной рентгеновской системы.

Фиг.2 - упрощенное схематическое представление устройства компьютерной томографии.

Фиг.3 - блок-схема последовательности выполнения операций способа получения изображения, соответствующего примеру варианта осуществления.

Фиг.4 - схематические изображения системы коронарных сосудов, созданные в соответствии со способом реконструкции, соответствующим примеру варианта осуществления.

Рисунки на чертежах представлены схематически. На разных чертежах подобные или идентичные элементы имеют схожие или идентичные ссылочные знаки.

На фиг.1 показан пример варианта осуществления упрощенного схематического представления С-образной рентгеновской системы. С-образная рентгеновская система содержит поворотную систему со сканирующей рукой 101 (C-рука или G-рука), поддерживаемую вблизи стола 102 для пациента робототехнической рукой 103. В корпусе сканирующей руки 101 установлены рентгеновская трубка 104 и рентгеновский детектор 105, причем рентгеновский детектор 105 установлен и выполнен с возможностью приема рентгеновских лучей 106, которые проходят сквозь исследуемый объект 107, например через пациента, и создают электрический сигнал, представляющий интенсивность их распределения. Путем перемещения сканирующей руки 101 и робототехнической руки 103 рентгеновская трубка 104 и детектор 105 могут быть помещены в любом желательном месте и с любой ориентацией относительно пациента 107.

Фиг.2 показано схематическое представление устройства 200 для компьютерной томографии. Устройство 200 для компьютерной томографии, показанное на фиг.2, является сканером компьютерного томографа с конусным лучом. Сканер компьютерного томографа, показанный на фиг.2, содержит раму 201, которая может вращаться вокруг оси 202 вращения. Рама 201 приводится в движение двигателем 203. Ссылочным номером 204 обозначен источник излучения типа рентгеновского источника, который обеспечивает полихроматическое или монохроматическое излучение.

Ссылочным номером 205 обозначена система апертуры, которая формирует излучение блока источника излучения в излучаемый луч 206 конусной формы. Конусный луч 206 направлен так, что он проникает через интересующий объект 207, установленный в центре рамы 201, то есть в области исследования сканера компьютерного томографа, и попадает на детектор 208 (устройство обнаружения). Как можно видеть на фиг.2, детектор 208 расположен на раме 201 напротив блока 204 источника излучения так, что поверхность детектора 208 покрывается конусным лучом 206. Детектор 208, изображенный на фиг.2, содержит множество элементов 223 обнаружения, каждый из которых способен обнаруживать рентгеновские лучи, которые рассеялись, были ослаблены или пропущены интересующим объектом 207. Детектор 208, схематично показанный на фиг.2, является двумерным детектором, то есть индивидуальные элементы детектора расположены на плоскости, такие детекторы используются в так называемой конусно-лучевой томографии.

Во время сканирования интересующий объект 207, блок 204 источника излучения, система 205 апертуры и детектор 208 вращаются вдоль рамы 101 в направлении, обозначенном стрелкой 216. Для вращения рамы 201 с блоком 204 источника излучения, системой 205 апертуры и детектором 208, двигатель 203 соединен с блоком 217 управления двигателями, который соединен с блоком 218 управления. Блок управления может быть также обозначен как блок вычисления, реконструкции, наложения или определения и может быть реализован с помощью компьютера или процессора.

Как вариант, может быть предусмотрено электрокардиографическое устройство 235, которое измеряет электрокардиограмму сердца 230 человека 207, в то время, когда рентгеновские лучи, ослабленные при прохождении через сердце 230, обнаруживаются детектором 208. Данные, связанные с измеренной электрокардиограммой, передаются на блок 218 управления.

Детектор 208 соединен с блоком 218 управления. Блок 218 управления принимает результат обнаружения, то есть данные считывания, от элементов 223 обнаружения детектора 208 и определяет результат сканирования на основе этих данных считывания. Кроме того, блок 218 управления соединен с блоком 217 управления двигателями, чтобы координировать перемещение рамы 201 с двигателями 203 и 220 рабочего стола 219.

Блок 218 управления может быть выполнен с возможностью реконструкции изображения из данных считывания детектора 208. Реконструированное изображение, созданное блоком 218 управления, может быть выведено на дисплей (не показан на фиг.2) через интерфейс 222.

Блок 218 управления может быть реализован с помощью процессора данных для обработки данных считывания от элементов 223 детектора 208.

Устройство компьютерной томографии, показанное на фиг.2, может получать мультициклические данные компьютерной кардиотомографии сердца 230. Другими словами, когда рама 201 вращается и когда рабочий стол 219 перемещается линейно, то тогда источником 204 рентгеновских лучей и детектором 208 выполняется спиральная развертка относительно сердца 230. Во время этой спиральной развертки сердце 230 может совершить множество ударов и тогда охватывается множество RR-циклов. В течение этих ударов принимается множество данных компьютерной кардиотомографии. Одновременно электрокардиографическое устройство 255 может измерять электрокардиограмму. После получения этих данных они передаются в блок 218 управления и измеренные данные могут быть проанализированы ретроспективно.

Далее способ получения изображения и реконструкции в соответствии с примером варианта осуществления изобретения будет описан со ссылкой на блок-схему последовательности выполнения операций, схематично изображенную на фиг.3.

Во-первых, на этапе 310 записывается первый набор проекционных данных, представляющий трехмерную информацию об исследуемом объекте, например системе коронарных сосудов пациента. Предпочтительно, этот первый набор проекционных данных измеряется рентгеновским аппаратом, например рентгеновским С-образным устройством. Чтобы более точно измерить коронарные сосуды, используется контрастное вещество. Одновременно, на этапе 302 может быть записан третий набор данных, который является показателем перемещения исследуемого объекта во время получения на этапе 302 первого набора проекционных данных. Третий набор данных может быть измерен, используя электрокардиографическое устройство. Из этого первого набора проекционных данных и третьего набора данных на этапе 303 реконструируются трехмерные изображения с компенсированным движением. Предпочтительно, для каждой интересующей фазы сердечного ритма, например для каждой конкретной фазы сердечного ритма, реконструируется одно трехмерное изображение, используя алгоритм фильтрованной обратной проекции.

После этого на этапе 304, используя флуороскопическое устройство, подобное стандартному рентгеновскому аппарату, измеряется второй набор проекционных данных. Второй набор проекционных данных записывается в ранее определенном первом направлении, которое в случае операции на коронарных сосудах может свободно выбираться врачом. В дальнейшем на этапе 305 может быть создано двумерное изображение исследуемого объекта, например области коронарных сосудов пациента. Поскольку второй набор проекционных данных предпочтительно записывается без использования контрастного вещества, только плотные части такие, как направляющие проволоки, ясно видны на созданном двумерном изображении. Поэтому из трехмерных изображений одно, представляющее одно и то же состояние движения, например фазу сердечного ритма, выбирается в качестве двумерного изображении и на этапе 306 проекция с максимальной интенсивностью (MIP) создается из этого выбранного трехмерного изображения. Эта MIP создается, используя выбранное первое направление, в котором записан второй набор проекционных данных.

Далее на этапе 307 предпочтительно записываются реконструированная MIP и созданное двумерное изображение, что может уменьшить несоответствия между двумя изображениями из-за остаточного движения. Затем на этапе 308, записанная MIP и записанное двумерное изображение, могут быть наложены друг на друга, приводя в результате к изображению, на котором могут быть ясно видны система сосудов, а также направляющая проволока. Это изображение может использоваться врачом в качестве маршрутной карты. Во время операции на коронарных сосудах несколько двумерных изображений могут быть получены и реконструированы, то есть с помощью флуороскопического устройства могут быть записаны несколько вторых наборов проекционных данных. Эти двумерные изображения могут быть целиком наложены на соответствующую MIP, например MIP, которая соответствует направлениям и фазе сердечного ритма, при которых получены флуороскопические проекции. Таким образом, врач может наблюдать процесс прохождения операции на коронарных сосудах, подобный продвижению направляющей проволоки в системе сети коронарных сосудов.

На фиг.4 показаны схематические изображения системы сети коронарных сосудов, созданные в соответствии со способом реконструкции, соответствующим примеру варианта осуществления.

На фиг.4A схематично показано изображение грудной клетки пациента, полученное с помощью ротационной коронарной ангиографии. Во время ротационной коронарной ангиографии контрастное вещество было введено в интересующие сосуды, которые можно видеть на изображении, показанном на фиг.4A, как темные линии 401, 402 и 403.

На фиг.4B схематично показана флуороскопическая проекция с направляющей проволокой и катетером, находящимися в сети коронарных сосудов. Поскольку это изображение было записано без наличия в сосудистой системе контрастного вещества, сосуды на фиг.4B фактически невидимы, в то время как направляющая проволока и катетер на фиг.4B можно видеть как темные линии 404 и 405, соответственно.

На фиг.4C схематично показана реконструированная проекция с максимальной интенсивностью (MIP), которая была создана для того же самого направления, для которого была получена флуороскопическая проекция, показанная на фиг.4B. Эта MIP создана из трехмерного изображения с компенсированным движением, реконструированного из ротационной коронарной ангиографии, показанной на фиг.4A. Благодаря выбору вокселов, имеющих самую высокую интенсивность вдоль пути следования луча в выбранном направлении, система сосудов, имеющая сосуды 401, 402 и 403, может быть ясно видна на фиг.4C.

На фиг.4D схематично показано изображение, созданное путем наложения друг на друга фиг.4B и 4C, то есть показывается наложение MIP с компенсированным движением, показанной на фиг.4C, и флуороскопической проекции, показанной на фиг.4B. На этом изображении могут быть видны сосуды 401, 402 и 403, как и направляющая проволока и катетер 404. Используя такое изображение, как показано на фиг.4D, врач может видеть продвижение направляющей проволоки в сети коронарных сосудов пациента. Таким образом, этот способ может использоваться в качестве четырехмерной маршрутизации для коронарного вмешательства. В частности, во время операции на коронарных сосудах могут быть записаны и реконструированы несколько флуороскопических проекций в различные моменты времени. В случае, когда эти несколько флуороскопических проекций накладываются на MIP, врачу ясно видно продвижение проволочной направляющей.

Подводя итоги, в качестве особенности настоящего изобретения можно видеть, что первый набор проекционных данных записан в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества. Из этого набора проекционных данных одно или множество, предпочтительно с компенсированным движением, трехмерных изображений реконструируются, показывая каналы в исследуемом объекте. По меньшей мере, из одного из этого множества трехмерных изображений создается проекция с максимальной интенсивностью, имеющая направление просмотра, являющееся тем же самым, при котором получен второй набор проекционных данных, представляющий информацию двумерного изображения исследуемого объекта. После создания двумерного изображения и его записи вместе с MIP два изображения накладываются друг на друга. Таким образом, можно сказать, что может быть создана трехмерная реконструкция исследуемого объекта и, в частности каналов в этом объекте, из которой MIP может быть создана для каждого желательного направления. В частности, может быть возможным реконструировать эту трехмерную модель по результатам проведения одного единого измерения и, таким образом, можно прийти к уменьшению мощности, требуемой для проведения вычислений, и времени измерения, а также к уменьшению времени экспонирования исследуемого объекта и уменьшения количества контрастного вещества.

Следует отметить, что термин "содержащий" не исключает других элементов или этапов и единственное число не исключает множественное. Также элементы, описанные в связи с различными вариантами осуществления, могут объединяться. Следует также отметить, что ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничение объема формулы изобретения.

Изобретение относится к области реконструкции изображения исследуемого объекта. Техническим результатом является улучшенная поддержка при перемещении во время операции на коронарных сосудах. Способ реконструкции исследуемого объекта, содержащий этапы, на которых принимают первый набор проекционных данных, представляющий трехмерную информацию об объекте, и реконструируют, по меньшей мере, одно трехмерное изображение из первого набора проекционных данных. Кроме того, принимается второй набор проекционных данных, представляющий двумерную информацию об исследуемом объекте, в котором второй набор данных записывается в первом направлении и в котором двумерное изображение создается из второго набора проекционных данных. Проекция, представляющая объем, реконструируется, по меньшей мере, из одного трехмерного изображения, используя первое направление в качестве направления реконструкции проекции, представляющей объем, двумерное изображение и проекция, представляющая объем, накладываются друг на друга. 5 н. и 33 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ реконструкции для изображения исследуемого объекта, содержащий этапы, на которых:
принимают первый набор проекционных данных, представляющий трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте;
реконструируют, по меньшей мере, одно трехмерное изображение из первого набора проекционных данных;
принимают второй набор проекционных данных, представляющий двумерную информацию об исследуемом объекте, в которой второй набор данных записывается в первом направлении;
реконструируют проекцию, представляющую объем, по меньшей мере, из одного трехмерного изображения, используя первое направление в качестве направления реконструкции проекции, представляющей объем;
создают двумерное изображение из второго набора проекционных данных;
и накладывают друг на друга двумерное изображение и проекцию, представляющую объем.

2. Способ реконструкции по п.1, в котором первый набор проекционных данных записывается с помощью рентгеновской С-образной установки.

3. Способ реконструкции по п.1 или 2, в котором проекция, представляющая объем, является проекцией максимальной интенсивности.

4. Способ реконструкции по п.1 или 2, в котором первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества.

5. Способ реконструкции по п.1 или 2, в котором проекция, представляющая объем, является проекцией максимальной интенсивности, и первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества.

6. Способ реконструкции по п.1 или 2, в котором второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

7. Способ реконструкции по п.6, в котором проекция, представляющая объем, является проекцией максимальной интенсивности.

8. Способ реконструкции по п.7, в котором первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества.

9. Способ реконструкции по п.1 или 2, содержащий также этап, на котором выполняют запись проекции, представляющей объем, и двумерного изображения перед наложением их друг на друга.

10. Способ реконструкции по п.9, в котором проекция, представляющая объем, является проекцией максимальной интенсивности.

11. Способ реконструкции по п.9, в котором первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества.

12. Способ реконструкции по п.9, в котором второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

13. Способ реконструкции по п.10, в котором первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества.

14. Способ реконструкции по п.10, в котором второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

15. Способ реконструкции по п.11, в котором второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

16. Способ реконструкции по п.10, в котором первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества, и второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

17. Способ реконструкции по п.1 или 2, также содержащий этап, на котором принимают третий набор данных, представляющий информацию, связанную с движением исследуемого объекта.

18. Способ реконструкции по п.17, в котором проекция, представляющая объем, является проекцией максимальной интенсивности.

19. Способ реконструкции по п.17, в котором первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества,

20. Способ реконструкции по п.17, котором второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

21. Способ реконструкции по п.17, содержащий также этап, на котором выполняют запись проекции, представляющей объем, и двумерного изображения перед наложением их друг на друга.

22. Способ реконструкции по п.18, в котором первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества.

23. Способ реконструкции по п.18, в котором второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

24. Способ реконструкции по п.18, содержащий также этап, на котором выполняют запись проекции, представляющей объем, и двумерного изображения перед наложением их друг на друга.

25. Способ реконструкции по п.19, в котором второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества.

26. Способ реконструкции по п.19, содержащий также этап, на котором выполняют запись проекции, представляющей объем, и двумерного изображения перед наложением их друг на друга.

27. Способ реконструкции по п.18, в котором первый набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект находится под влиянием контрастного вещества, второй набор проекционных данных записывается в то время, когда исследуемый объект не находится под влиянием контрастного вещества, и содержащий также этап, на котором выполняют запись проекции, представляющей объем, и двумерного изображения перед наложением их друг на друга.

28. Способ реконструкции по любому из пп.17-27, в котором третий набор данных представляет периодическое движение.

29. Способ реконструкции по любому из пп.17-27, в котором каждое трехмерное изображение является изображением с компенсированным движением, в частности, посредством использования информации о движении, содержащейся в третьем наборе данных.

30. Способ реконструкции по любому из пп.17-27, в котором реконструкция, по меньшей мере, одного трехмерного изображения делается, используя алгоритм фильтрованной обратной проекции.

31. Способ реконструкции по любому из пп.17-27, содержащий также этап, на котором реконструируют множество трехмерных изображений из первого набора проекционных данных.

32. Способ реконструкции по п.31, в котором каждое из множества трехмерных изображений связано с конкретным состоянием движения исследуемого объекта.

33. Способ реконструкции по п.32, в котором проекция, представляющая объем, и двумерное изображение связываются с одним и тем же состоянием движения исследуемого объекта.

34. Способ получения изображения исследуемого объекта, содержащий этапы, на которых: принимают первый набор проекционных данных, представляющий трехмерную информацию об исследуемом объекте;
принимают второй набор проекционных данных, представляющий двумерную информацию об объекте, в котором второй набор данных записывается в первом направлении; и выполняют способ реконструкции в соответствии с любым из пп.1-13.

35. Устройство для реконструкции изображения исследуемого объекта, содержащее:
приемное устройство;
устройство реконструкции; и устройство наложения;
при этом приемное устройство выполнено с возможностью приема первого набора проекционных данных, представляющего трехмерную информацию об исследуемом объекте, и приема второго набора проекционных данных, представляющего двумерную информацию об исследуемом объекте, в котором второй набор данных записывается в первом направлении;
при этом устройство реконструкции выполнено с возможностью реконструкции, по меньшей мере, одного трехмерного изображения из первого набора проекционных данных, при этом устройство реконструкции также выполнено с возможностью реконструкции проекции, представляющей объем, по меньшей мере, из одного трехмерного изображения, используя первое направление в качестве направления реконструкции проекции, представляющей объем, и создания двумерного изображения из второго набора проекционных данных; и
при этом устройство наложения выполнено с возможностью наложения друг на друга двумерного изображения и проекции, представляющей объем.

36. Система для создания изображения исследуемого объекта, содержащая:
первое сканирующее устройство;
второе сканирующее устройство; и
устройство для реконструкции изображения в соответствии с п.15,
при этом первое сканирующее устройство выполнено с возможностью записи первого набора проекционных данных, представляющего трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте; и
при этом второе сканирующее устройство выполнено с возможностью записи второго набора проекционных данных, представляющего двумерную информацию об исследуемом объекте, в которой второй набор данных записывается в первом направлении.

37. Система по п.36, в которой первое сканирующее устройство является рентгеновским С-образным устройством и/или в котором второе сканирующее устройство является флюороскопическим устройством.

38. Читаемый компьютером носитель информации, на котором хранится программа для реконструкции изображения исследуемого объекта, причем когда программа исполняется процессором, она обладает возможностью управления способом, содержащим этапы, на которых:
принимают первый набор проекционных данных, представляющий трехмерную информацию об упомянутом исследуемом объекте;
реконструируют, по меньшей мере, одно трехмерное изображение из первого набора проекционных данных;
принимают второй набор проекционных данных, представляющий двумерную информацию об исследуемом объекте, в которой второй набор данных записывается в первом направлении;
реконструируют проекцию, представляющую объем, по меньшей мере, из одного трехмерного изображения, используя первое направление в качестве направления реконструкции проекции, представляющей объем;
создают двумерное изображение из второго набора проекционных данных;
и накладывают друг на друга двумерное изображение и проекцию, представляющую объем.