将管腔内数据与无造影X射线图像帧共配准及相关联的系统、设备和方法与流程

本公开总体上涉及对管腔内和管腔外数据的共配准。具体而言，将管腔内数据与在没有造影注射(contrast injection)的情况下获得的x射线图像共配准。

背景技术：

1、医生使用许多不同的医疗诊断系统和工具来监测患者的健康状况并诊断和治疗医疗状况。不同模式(modality)的医疗诊断系统可以给医生提供与患者体内的内部结构相关的不同图像、模型和/或数据。这些模式包括侵入性设备和系统(例如，血管内系统)以及非侵入性设备和系统(例如，外部超声系统或x射线系统)。使用多种诊断系统来检查患者的解剖学结构，可以给医生提供对患者状况的更深入了解。

2、在血管内成像和生理学测量领域，将来自侵入性设备(例如，血管内超声(ivus)设备)的数据与非侵入性地收集的图像(例如，通过x射线血管造影术和/或x射线静脉造影术)共配准是用于提高血管导管手术的效率和准确性的强大技术。通过将数据映射到血管的x射线图像上，共配准识别出血管内数据测量结果的沿着血管的位置。随后，医生可以在血管造影图像上确切地看到沿着血管进行测量的位置，而不是估计该位置。

3、将血管内数据与沿着血管的位置共配准通常需要将造影剂(contrast agent)引入患者血管。造影剂会使原本非不透射线的血管出现在x射线图像中。当显示给用户时，血管内数据的位置会在x射线图像中沿着填充有造影剂的血管被显示出来。然而，引入造影剂既费时又容易出错。有些患者对造影剂的耐受性可能也不好，这会给患者带来不适感。

技术实现思路

1、本公开的实施例是用于将血管内数据和/或注释(annotations)与沿着在没有造影情况下获得的x射线图像中的血管的位置共配准的系统、设备和方法。在无造影x射线图像中，血管本身在图像中是不可见的。本公开的各方面有利地允许用户执行与无造影x射线图像或低剂量造影x射线图像的共配准。这有利地允许对患有慢性肾脏疾病(ckd)或对x射线造影剂有其他敏感性的患者执行共配准程序，而无需将其暴露于造影染料。这也允许患者，特别是患有ckd的患者，在共配准血管内程序之后的同一天出院，而不用太担心造影诱发的肾病(cin)的发展。对患者来说，当天出院既经济又安全，而且即使经过最复杂的介入，也被证明是安全的。

2、本发明的各方面可以包括零造影共配准(zero contrast coregistration)和/或在不利用造影注射的x射线下的介入血管程序中优化共配准工作流程。在血管内程序期间获得多个零造影x射线图像。在每个零造影x射线图像中可以看到血管内设备的不透射线部分。设备在每个图像中的位置形成路径。随后，该路径被进行处理，并确定经运动修正的中心线路径。这种经运动修正的中心线路径被叠加在零造影x射线图像中的一个上。随后，该路径被显示给用户。用户可以编辑路径的形状和/或确认路径的形状是正确的。随后，收集血管内数据的位置可以被与沿着路径的位置相关联，从而允许医生在x射线图像中看到获得血管内数据的位置。

3、在一个示例性方面，提供了提供了一种系统。该系统包括处理器电路，所述处理器电路被配置成用于与管腔外成像设备以及管腔内导管或导丝通信，其中，所述处理器电路被配置成用于：接收由所述管腔外成像设备获得的第一管腔外图像；接收多个第二管腔外图像，所述多个第二管腔外图像在所述管腔内导管或导丝在患者的体腔内的移动期间由所述管腔外成像设备获得，其中，所述多个第二管腔外图像中的多个是在所述体腔内没有造影剂的情况下获得的；接收多个管腔内数据点，所述多个管腔内数据点在所述移动期间由所述管腔内导管或导丝获得；基于所述多个第二管腔外图像确定表示所述体腔的形状或位置中的至少一者的曲线；确定所述第一管腔外图像是否为在所述体腔内没有所述造影剂的情况下获得的；响应于确定所述第一管腔外图像是在所述体腔内没有所述造影剂的情况下获得的：将所述曲线指定(assign)为所述第一管腔外图像中的所述体腔的中心线；将所述多个管腔内数据点与沿着所述曲线的位置共配准；向与所述处理器电路通信的显示器输出第一屏幕显示，所述第一屏幕显示包括：所述第一管腔外图像；对所述多个管腔内数据点中的管腔内数据点的视觉表示(visual representation)；以及标记(marking)，所述标记被在所述管腔内数据点的相应位置处叠加在所述管腔外图像上。

4、在一个方面，响应于确定所述第一管腔外图像是在所述体腔内没有所述造影剂的情况下获得的，所述处理器电路被配置成用于：向所述显示器输出第二屏幕显示，所述第二屏幕显示包括：所述第一管腔外图像；以及被叠加在所述第一管腔外图像上的所述曲线。在一个方面，所述第二屏幕显示包括多个用户输入选项，所述多个用户输入选项针对接受所述中心线、修正(correct)所述中心线或绘制新的中心线中的至少一者。在一个方面，当针对修正所述中心线的用户输入选项被选择时，所述处理器电路被配置成用于接收用户输入以识别所述曲线的区域，并且选择所述第一管腔外图像内的与所述区域的经修正的位置相对应的新位置。在一个方面，所述处理器被配置成用于仅在经由所述多个用户输入选项接收用户输入之后才执行所述共配准并输出所述第一屏幕显示。在一个方面，所述处理器电路被配置成用于与触摸屏显示器通信，所述处理器电路被配置成用于将所述第一屏幕显示输出到所述触摸屏显示器，并且所述处理器电路被配置成用于接收来自所述触摸屏显示器的所述用户输入。在一个方面，所述管腔外成像设备包括x射线成像设备。在一个方面，所述第一管腔外图像被利用第一辐射剂量(radiation dose)获得，并且所述多个第二管腔外图像被利用小于所述第一辐射剂量的第二辐射剂量获得。在一个方面，所述处理器电路被配置成用于：接收由所述管腔外成像设备获得的多个第一管腔外图像；以及从所述多个第一管腔外图像中选择所述第一管腔外图像。在一个方面，所述处理器电路被配置成用于在没有接收到针对识别所述第一管腔外图像是在没有所述造影剂的情况下获得的用户输入的情况下，自动确定所述第一管腔外图像是否是在没有造影剂的情况下获得的。在一个方面，所述多个第二管腔外图像示出了所述管腔内导管或导丝的不透射线部分，并且所述处理器电路被配置成用于基于所述多个第二管腔外图像中所示的所述不透射线部分来确定所述曲线。在一个方面，所述多个第二管腔外图像是在多个解剖学周期(anatomical cycles)期间获得的，使得所述管腔内导管或导丝在所述管腔内导管或导丝通过所述体腔的移动期间经历周期性运动，并且为了确定所述曲线，所述处理器电路被配置成用于执行运动补偿。在一个方面，为了执行所述运动补偿，所述处理器电路还被配置成用于将所述曲线沿着在所述管腔内导管或导丝经历所述周期性运动时由所述管腔内导管或导丝在所述体腔内的移动产生的形状的中心定位。在一个方面，所述第一管腔外图像是所述多个第二管腔外图像中的一个。在一个方面，所述处理器电路还被配置成用于在不识别所述第一管腔外图像中的所述体腔的情况下且在不识别所述第一管腔外图像中的所述中心线的情况下，将所述曲线指定为所述第一管腔外图像中的所述体腔的中心线。

5、在一个示例性方面，提供了一种方法。所述方法包括：利用与管腔外成像设备通信的处理器电路接收由所述管腔外成像设备获得的第一管腔外图像；利用所述处理器电路接收多个第二管腔外图像，所述多个第二管腔外图像在所述管腔内导管或导丝在患者的体腔内的移动期间由所述管腔外成像设备获得，其中，所述多个第二管腔外图像中的多个是在所述体腔内没有造影剂的情况下获得的；利用所述处理器电路接收多个管腔内数据点，所述多个管腔内数据点在所述移动期间由管腔内导管或导丝获得，其中，所述处理器电路与所述管腔内导管或导丝通信；利用所述处理器电路基于所述多个第二管腔外图像确定表示所述体腔的形状或位置中的至少一者的曲线；利用所述处理器电路确定所述第一管腔外图像是否为在所述体腔内没有所述造影剂的情况下获得的；响应于处理器电路确定第一管腔外图像是在所述体腔内没有造影剂的情况下获得的(例如，处理器电路在已经确定所述管腔外图像是在没有造影剂的情况下获得的情况下，执行以下步骤)：利用所述处理器电路将所述曲线指定为所述第一管腔外图像中的所述体腔的中心线，而不识别所述第一管腔外图像中的所述体腔并且不识别所述第一管腔外图像中的所述中心线；利用所述处理器电路将所述多个管腔内数据点与沿着所述曲线的位置共配准；向与所述处理器电路通信的显示器输出第一屏幕显示，所述第一屏幕显示包括：所述第一管腔外图像；对所述多个管腔内数据点中的管腔内数据点的视觉表示；以及标记，所述标记被在所述管腔内数据点的相应位置处叠加在所述管腔外图像上。

6、在一个示例性方面，提供了一种系统。该系统包括：处理器电路，所述处理器电路被配置成用于与管腔外成像设备和管腔内导管或导丝通信，其中，所述处理器电路被配置成：接收第一管腔外图像，所述第一管腔外图像由所述管腔外成像设备获得，其中，所述第一管腔外图像是在所述体腔内没有造影剂的情况下获得的；接收多个第二管腔外图像，所述多个第二管腔外图像在所述管腔内导管或导丝在患者的体腔内的移动期间由所述管腔外成像设备获得，其中，所述多个第二管腔外图像中的多个是在所述体腔内没有造影剂的情况下获得的；接收多个管腔内数据点，所述多个管腔内数据点在所述移动期间由所述管腔内导管或导丝获得；基于所述多个第二管腔外图像将所述多个管腔内数据点与所述第一管腔外图像共配准，使得所述共配准是在没有在所述管腔内有造影剂的情况下获得的管腔外图像的情况下执行的；向与所述处理器电路通信的显示器输出第一屏幕显示，所述第一屏幕显示包括：所述第一管腔外图像；对所述多个管腔内数据点中的管腔内数据点的视觉表示；以及标记，所述标记被在所述管腔内数据点的相应位置处叠加在所述管腔外图像上。

7、在一个示例性方面，提供了一种系统。该系统包括：血管内成像导管；以及处理器电路，所述处理器电路被配置成用于与x射线成像设备和所述血管内成像设备通信，其中，所述处理器电路被配置成：接收由所述x射线成像设备获得的第一x射线图像；接收多个第二x射线图像，所述多个第二x射线图像在所述血管内成像导管在患者的血管内的移动期间由所述x射线成像设备获得，其中，所述多个第二x射线图像中的多个是在所述血管内没有造影剂的情况下获得的；接收多个血管内图像，所述多个血管内图像在所述移动期间由所述血管内成像导管获得；基于所述多个第二x射线图像确定表示所述血管的形状或位置中的至少一者的曲线；确定所述第一x射线图像是否为在所述血管内没有所述造影剂的情况下获得的；响应于确定所述第一x射线图像是在所述血管内没有所述造影剂的情况下获得的：将所述曲线指定为所述第一x射线图像中的所述体腔的中心线，而不识别所述第一x射线图像中的所述血管且不识别所述第一x射线图像中的所述中心线；将所述多个血管内图像与沿着所述曲线的位置共配准；向与所述处理器电路通信的显示器输出第一屏幕显示，所述第一屏幕显示包括：所述第一x射线图像；所述多个血管内图像中的血管内图像；以及标记，所述标记被在所述血管内图像的相应位置处叠加在所述管腔外图像上。

8、本公开的其他方面、特征和优点将从以下详细描述中变得明显。