相關申請的交叉引用

本申請要求在2015年2月13日提交的美國臨時申請no.62/116,037的權益，其通過引用包含于此，如同在此全面闡述一樣。

背景技術：

a.技術領域

本公開總地涉及生成內部器官的三維(3d)重建的醫療成像和定位系統。特別地，本公開涉及將功能增強添加至3d重建模型。

b.背景技術

存在用于生成內部器官的三維(3d)重建的多種方法。例如，計算機斷層掃描(ct)、x射線、正電子發射斷層掃描(pet)或磁共振成像(mri)可以用于生成可以通過熒光透視投影的3d模態或一些其他二維(2d)圖像。在醫療程序期間將由醫療定位系統(mps)跟蹤的諸如導管或導絲的介入醫療裝置的實時表示疊加在3d重建上在本領域中也是已知的。

3d重建用作標測圖以幫助執行醫療程序的醫務人員在經受程序的患者的身體中的感興趣的體積內導航醫療裝置。為了重疊以反映醫療裝置在感興趣的體積內的真實位置，需要將與mps相關聯的坐標系和與3d重建相關聯的坐標系配準。

此外，期望醫療專家在在患者內操縱醫療裝置和執行治療的同時在3d重建內實時地觀察醫療裝置。但是，時常地，不期望或者甚至不可能在在患者內操縱醫療裝置的同時捕獲解剖結構的圖像。例如，與一些身體器官和血管相關聯的操作限制可以阻止示出醫療裝置的圖像和解剖結構的圖像的同時捕獲，特別是在使用對比劑或特定染料的情況下。

為了示出，醫療成像系統可以用于協助心臟再同步治療(crt)植入程序。在這種程序中，用于醫療裝置的引線被引入患者的冠狀竇口以輸送治療，其中，竇口是冠狀竇的孔口。獲得冠狀竇的表示的一種方式是利用熒光透視成像系統獲取解剖結構的靜脈造影。對比劑可以被注入冠狀竇或其他器官或血管內以便于利用成像系統獲取靜脈造影。對比劑甚至可以通過將氣囊導管定位在冠狀竇口內來限制在冠狀竇內。對比劑突出了在靜脈造影上的冠狀竇的解剖結構。然而，氣囊導管必須在諸如導絲、導管和lv引線的醫療裝置行進通過冠狀竇口之前被移除。之后，對比劑可以從冠狀竇消散。由此，突出解剖結構的對比劑的有益效果可能在醫療裝置被導航通過患者至目標定位之前丟失。醫療專家必須在僅接收冠狀竇的部分突出的圖像的同時將醫療裝置導航通過患者。

盡管現有技術的3d重建已經能夠例如使用通過熒光透視的ct或mri投影組合來自許多不同來源的圖像、模型和信息，包括來自跟蹤工具(諸如ensite^tmnavx^tm或mediguide^tmgmps^tm(引導醫療定位系統)使能的裝置(兩者都從圣猶達醫療公司市售))的歷史信息，這種3d重建依賴于所存儲的圖像數據。由此，3d重建不反映組織的當前的實時狀況，如可以被患者的呼吸和心臟的活動影響的。

技術實現要素：

在一個實施例中，一種用于增強布置在跟蹤空間中的患者的內部器官的三維(3d)重建的方法包括：獲得指示布置在跟蹤空間中的物體的靜態3d重建的信號；將3d重建共配準至3d跟蹤空間；采集來自布置在3d跟蹤空間中的跟蹤工具的增強數據；以及使用增強數據將物體的實時特征添加至靜態3d重建。

在另一實施例中，一種用于增強從醫療系統獲取的數據的系統，包括：電子控制單元(ecu)，其被配置為：接收針對器官的靜態3d重建的第一信號；將靜態3d重建共配準至針對跟蹤工具的3d跟蹤空間；接收針對由在器官的感興趣區域內操作的跟蹤工具生成的增強數據的第二信號；以及使用增強數據將感興趣區域的實時特征添加至靜態3d重建。

附圖說明

圖1是用于在顯示屏上生成并顯示增強的3d重建的醫療成像系統的示意圖。

圖2a是根據所公開技術的與3d坐標系相關聯的3d預獲取圖像的示意圖。

圖2b是從圖2a的3d預獲取圖像提取的管狀器官的3d圖像模型的示意圖。

圖3a是根據所公開技術的諸如在圖1中使用的醫療裝置的跡線的示意圖。

圖3b是包括圖2b的管狀器官的2d表示的感興趣體積的2d圖像的示意圖。

圖3c是從圖3a的醫療裝置跡線和圖3b的2d表示確定的管狀器官的估計體積模型的示意圖。

圖4是根據所公開技術的過程與圖2b的所提取3d模型配準的圖3c的估計體積模型的示意圖。

圖5是根據所公開技術的疊加在諸如圖3b的2d圖像上的諸如圖2b的3d重建模型、以及實時的基于跟蹤的增強的示意圖。

具體實施方式

本公開允許在由操作者對工具的實時操縱期間利用補充數據增強3d重建模型，而不管3d重建模型最初如何被創建。通過該方法，最初在模型中不存在的特征(運動、缺失或局部分支等)變得對于操作者的利益有用。

圖1是醫療成像系統10的示意圖，其用于確定導管12相對于患者14的器官的3d重建模型的位置，以及用于在顯示單元16上生成并顯示基于跟蹤的增強信息。系統10包括移動成像器18(其包括增強器20和發射器22)和醫療定位系統24(其包括定位傳感器26和場發生器28)。屬于由醫療成像系統10生成的模型的電生理標測信息和心臟機械激活數據在計算機顯示器16上顯示以便于患者14的治療和診斷。本公開描述了用于系統10收集來自患者14的生理信息以增強3d重建模型從而便于診斷和治療的方式。例如，系統10可以被配置為利用導管12采集心臟運動和呼吸運動數據，并且進一步以視覺形式將該數據與3d模型合并。在另一實施例中，3d重建模型利用在最初獲得的3d重建模型中缺少的由導管12獲得的解剖特征來增強。

移動成像器18是當患者14躺在手術臺32上時獲取感興趣的區域30的圖像的裝置。增強器20和發射器22安裝在c形臂34上，其使用移動機構36定位。在一個實施例中，移動成像器18包括熒光透視或x射線型成像系統，其生成患者14的心臟的二維(2d)圖像。

醫療定位系統(mps)24包括多個磁場發生器28和導管12，定位傳感器26安裝至導管12的遠端附近。mps24根據定位傳感器26的輸出來確定由場發生器28生成的磁坐標系中導管12的遠側部分的位置。在一個實施例中，mps24包括mediguide^tmgmps^tm磁導醫療定位系統，如由圣猶達醫療公司商業提供的，其生成患者14的心臟的三維(3d)模型。在其他實施例中，mps24可以包括基于阻抗的系統，例如從圣猶達醫療公司市售的利用ensite^tmnavx^tm技術的ensite^tmvelocity^tm系統，或一般例如通過參考美國專利no.7,263,397或美國公開no.2007/0060833可見的，兩者的全部內容通過引用包含于此，如同在此全面闡述一樣。此外，可以使用基于混合磁和阻抗的系統。

c形臂34被定向以使得增強器20位于患者14之上并且發射器22位于手術臺32之下。發射器22生成成像場fi，而增強器20接收成像場fi，成像場fi例如輻射場，其在顯示器16上生成感興趣區域30的2d圖像。移動成像器18的增強器20和發射器22通過c形壁34連接以沿著成像軸線ai布置在患者14的相對側，成像軸線ai在所述實施例中關于圖1垂直地延伸。移動機構36關于旋轉軸線ar旋轉c形臂34，旋轉軸線ar在所述實施例中關于圖1水平地延伸。移動機構36或另外的移動機構可以用于將c形臂34移動至其他定向。例如，c形臂34可以關于延伸進入圖1的平面的軸線(未示出)旋轉以使得成像軸線ai在圖1的平面內可旋轉。這樣，移動成像器18與具有x軸xi、y軸yi和z軸zi的3d光學坐標系相關聯。

醫療定位系統(mps)24被定位以允許導管12和場發生器28通過使用合適的有線或無線技術與系統10進行交互。導管12被插入至患者14的血管中以使得定位傳感器26位于感興趣區域30處。在所述實施例中，場發生器28被安裝至增強器20以能夠在與成像場fi共擴展的感興趣區域30中生成磁場fm。在其他實施例中，場發生器28可以安裝在別處，諸如在手術臺32下面。mps24能夠檢測位置傳感器26在磁場fm內的存在。在一個實施例中，位置傳感器26可以包括三個相互正交的線圈，如在strommer等人的美國專利no.6,233,476中所述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。這樣，mps24與具有x軸xp、y軸yp和z軸zp的3d磁坐標系相關聯。

3d光學坐標系和3d磁坐標系相互獨立，即它們具有不同的標度、原點和方向。c形臂34經由移動機構36的移動允許磁場fi和磁場fm在它們相應坐標系內相對于感興趣區域30移動。然而，場發生器28位于增強器20上以配準與移動成像器18和mps24相關聯的坐標系。在場發生器28未安裝在增強器20上的實施例中，磁場fm和成像場fi之間的配準使用其他已知的方法來保持。由此，在每個坐標系內生成的圖像可以合并至顯示單元16上示出的單個圖像中。移動成像器18和mps24可以一起工作，如在strommer等人的公開no.us2008/0183071中所述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。

顯示單元16與增強器20耦合。發射器22發送穿過患者14的輻射。輻射被增強器20檢測作為感興趣區域30的解剖結構的表示。表示感興趣區域30的圖像在顯示單元16上生成，包括導管12的圖像。c形臂34可以被移動以獲得感興趣區域30的多個2d圖像，每個圖像可以在顯示單元16上顯示為2d圖像。

顯示單元16耦合至mps24。場發生器28發送與3d磁坐標系的軸相對應的相互正交的磁場。位置傳感器26檢測由場發生器28生成的磁場。根據例如本領域中已知的畢奧薩伐爾定律，所檢測到的信號與導管12的遠端的位置和方向有關。由此，導管12的遠端的精確的位置和定位由mps24獲得并且可以在顯示單元16處連同感興趣區域30的2d圖像一起顯示。此外，來自位置傳感器26的數據可以用于生成感興趣區域30的3d模型，如在strommer等人的美國專利no.7,386,339中所述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。

在一個實施例中，系統10與基于阻抗的標測和導航系統集成，基于阻抗的標測和導航系統例如從圣猶達醫療公司市售的ensite^tmnavx^tm系統，或一般例如通過參考美國專利no.7,263,397或公開no.us2007/0060833可見的，兩者的全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。來自這種基于阻抗的系統的信息可以與來自圖1的mps24的數據共配準和組合。mps24和基于阻抗的系統可以在結構上集成，諸如在olson的公開no.us20012/0265054中所述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。

由系統10生成的3d模型和數據可以用于促進各種醫療程序。例如，已經發現，機械激活數據，例如心臟壁肌肉的位移，可以與電子標測數據結合使用來優化用于心臟再同步治療(crt)程序的引線的放置。rosenberg等人的美國專利no.8,195,292描述了用于使用電極運動跟蹤來優化crt的示例性方法，該專利的全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。

在典型的成像系統中，當3d模型是靜態的并且不反映解剖結構的實時運動時，觀察、理解和評估來自解剖結構的實時數據可能是困難的。由這些典型的系統生成的3d模型需要操作者或醫生腦力地利用靜態3d模型協調實時運動。由此，患者的診斷和治療可能被醫生的技術制約。

本公開為系統10提供以下能力：獲得和顯示3d模型以及利用導管或一些其他跟蹤裝置在醫療程序期間采集的實時數據點。特別地，實時數據點可以被添加至靜態3d模型作為心臟壁運動成像(例如，位移和定時)、呼吸運動和擴展解剖特征。來自數據點的實時特征包括實時位置數據和實時生理數據，如在申請中所述。本發明的技術的系統和方法允許系統10通過提供用于以下的方法和系統來克服現有技術的缺點：將與三維(3d)預獲取醫療圖像相關聯的坐標系(“3d坐標系”)和與mps相關聯的3d坐標系(“mps坐標系”)以及與2d圖像相關聯的2d坐標系(“2d坐標系”)進行配準，針對呼吸和心臟運動來補償3d預獲取醫療圖像和2d圖像，利用實時跟蹤數據來增強配準的圖像以生成補充解剖信息，以及單獨地或彼此組合地實時地同時顯示所有圖像、模型和數據。注意，mps坐標系是3d坐標系。

根據所公開技術的系統10預獲取感興趣體積的3d圖像(圖2a)，并從感興趣體積內的至少一個管狀器官(例如，心臟的冠狀血管)的3d圖像提取3d圖像模型(圖2b)。系統10進一步獲得同一管狀器官的估計體積模型(圖3c)。系統10使用插入管狀器官中的醫療裝置的跡線(圖3a)(即，表示醫療裝置的軌跡的定位的集合)以及該同一器官的至少一個2d圖像(圖3b)來獲得該估計體積模型，。醫療裝置安裝有mps傳感器以生成跡線。系統10使用這些模型和上述坐標系來實現以較高精確度配準的圖像和模型(圖4)。這種配準程序在strommer等人的美國專利no.8,238,625中描述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。術語“配準”指的是找到將在一個坐標系中的每個點的坐標關聯至另一坐標系中的相同點的坐標的轉換。

另外，根據所公開技術的系統10針對心臟和呼吸運動補償配準的坐標系，如在cohen的公開no.us2013/0172730中所述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。

此外，利用本文描述的技術，系統10能夠使用利用跟蹤工具獲得的諸如用于生成圖3a的跡線的實時信息，以增強配準的圖像(圖5)，無論是一起或單獨地顯示，諸如圖3b的2d圖像或圖3c的估計體積模型。

圖2a是根據所公開技術的與3d坐標系104相關聯的3d預獲取圖像100的示意圖。3d預獲取圖像100可以使用任何合適的系統獲取，例如，ct、mri、pet、3d超聲等。圖像100是包括管狀器官102的感興趣體積的3d圖像。3d預獲取圖像100用作用于在感興趣體積中導航最小侵入性醫療裝置(諸如圖1的導管12)的3d參考路線圖。將在mps坐標系中可操作并安裝有mps傳感器的最小侵入性醫療裝置疊加在3d預獲取圖像100上需要將3d坐標系與mps坐標系配準。

圖2b是從3d預獲取圖像100(圖2a)提取的管狀器官102的3d圖像模型106的示意圖。在一個實施例中，管狀器官包括具有分支108的冠狀竇。所提取的圖像模型106也與3d坐標系104相關聯。為了實現配準，在醫療程序之前，根據所公開技術的系統10處理(例如，分割)3d預獲取圖像100并提取管狀器官102的3d模型106。管狀器官102位于所成像的感興趣體積內。

圖3a是根據所公開技術的醫療裝置(例如，圖1的導管12)的跡線122的示意圖。跡線122由表示安裝在醫療裝置上的mps傳感器(例如，圖1的傳感器26)的定位的多個mps點(諸如mps點120)構成。在醫療程序(例如，最小侵入性程序)期間，醫務人員將安裝有mps傳感器的導管(例如，圖1的導管12)插入至管狀器官102內并沿著管狀器官102移動(即，在管狀器官內向前推或向后拉)導管以獲取點120。mps(例如，圖1的醫療定位系統24)獲取多個mps點(即，在管狀器官內和沿著管狀器官的mps傳感器的多個定位)，并確定管狀器官102的形狀的3dmps跡線122。這些mps點由mps坐標系118中的坐標表示。術語“跡線”和“中心線”在本文都指表示醫療裝置的軌跡的定位的集合。

圖3b是感興趣體積的2d圖像112的示意圖。2d圖像112包括管狀器官102的2d表示114，以及在管狀器官102內的醫療裝置的軌跡116。2d圖像112與2d坐標系110相關聯。當醫務人員將安裝有mps傳感器的醫療裝置插入至管狀器官102中時，系統10單獨地獲得該器官的2d實時圖像，由此一起捕獲表示114和軌跡116。2d圖像112可以使用任何合適的方法來獲得，諸如x射線、2d超聲等。當根據所公開技術的系統10使用生成靜脈造影照片的x射線成像器，諸如圖1的移動成像器，以獲得2d圖像112時，期望將對比流體(例如，染料)注入管狀器官中以增強管狀器官在圖像112中的2d表示114的外觀。

由于mps坐標系118與2d坐標系110配準，諸如mps點120的mps點中的每一個具有2d坐標系110中的相應點。通過使用圖像處理技術，諸如分割或邊緣檢測，系統10針對每個mps點確定管狀器官102的2d表示114的寬度。系統10使用該寬度以及醫療裝置的跡線122(即，不必須是管狀器官102的中心線)來確定管狀器官102的估計體積模型。例如，在每個mps點處的管狀器官102的2d表示114的寬度確定環繞該點的圓圈的直徑。

圖3c是從跡線122(圖3a)和2d表示114(圖3b)確定的管狀器官102的估計體積模型124的示意圖。估計體積模型124與mps坐標系118和2d坐標系110相關聯。mps坐標系118(例如，通過將mps發射器/場發生器28機械地耦合至移動成像器18，如以上參考圖1所述)與2d坐標系110配準。通過使用3dmps跡線122和至少一個2d圖像，系統10估計管狀器官102的體積模型124。在一個實施例中，體積模型124包括使用mediguide^tm技術生成的angiosurvey^tm3d模型。angiosurvey^tm的特征在于從在不同投影處記錄的使用對比劑的兩個影像回放重建血管解剖結構的3d模型的能力。重建的模型可以以3d顯示并投影在實時且預先記錄的熒光透視上。在一個實施例中，mediguide^tmcpscourier0.014英寸(～0.3556mm)導絲與angiosurvey模型一起使用。

系統10通過將所提取的圖像模型106與估計體積模型124匹配來配準估計體積模型124、mps坐標系118和3d坐標系104。系統10以高精確度實現該配準(即，由于與在管狀器官內的mps傳感器的軌跡的簡單跡線相比，體積模型以更高的精確度來表示管狀器官)。由于2d坐標系110與mps坐標系118配準，并且mps坐標系118與3d坐標系104配準，因此2d坐標系110也與3d坐標系104配準。

圖4是根據所公開技術的配準過程的示意圖。系統10例如通過將所提取的3d模型106與估計體積模型124匹配來將mps坐標系118與3d坐標系104配準。在該配準之后，2d坐標系110也與坐標系104配準。由此，在坐標系110、118和104中的每一個中的每個點具有在其他坐標系中的每一個中的相應點。在坐標系110、118和104之間的這種配準實現感興趣的mps點在3d圖像上的它們的各自的定位處的疊加。例如，3d預獲取圖像100現在可以例如在醫療程序(例如，治療結構心臟疾病、經皮瓣膜的部署、消融、標測、藥物輸送、icd/crt引線布置、部署支架和其他pci程序、手術、活組織檢查)期間用作醫務人員的路線圖。在該3d參考路線圖上，系統10將醫療裝置的3d跡線122疊加在管狀器官102內。該配準還實現包括在3d圖像100中的感興趣點在2d圖像112上的它們各自的定位處的疊加。作為另一示例，管狀器官102的3d圖像模型106可以被投影至2d圖像112上。由此，所投影的3d圖像可以用作虛擬染料，來代替在獲得2d圖像112之前將熒光染料注入至管狀器官102。

在醫療程序期間，患者14的位置和方向可能改變。因此，感興趣體積的2d實時表示也可能改變。這些改變可能影響3d坐標系104和2d坐標系110之間的配準。因此，在醫療程序期間放置在患者14上的mps參考傳感器可操作來檢測患者位置和方向的這些改變。關于這些改變的信息可以用于觸發配準過程或作為用于這種配準過程的輸入。本文所述的所有配準過程在strommer等人的前述'625專利中更詳細地說明。

另外，在圖像的配準之后，由于諸如患者的呼吸和心臟的跳動的生物力學效應引起的每個圖像的移動使用以下總結的cohen的前述公開no.us2013/0172730的技術來被補償。例如，用于運動補償的一種技術包括使用物理錨，其可以包括mps傳感器，其用作共同的位置和方向標記，通過該標記，系統10關聯來自不同坐標系的數據。同樣，虛擬錨可以用于執行運動補償，如在cohen等人的公開no.us2011/0054308中所述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。另外，內部位置參考傳感器可以用于隨著患者移動基于內部位置參考傳感器的矢量來生成運動補償函數，如在cohen等人的公開no.us2011/0158488中所述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。作為另一示例，用于運動補償的一種技術包括連續地監測在第一和第二時間周期頻率期間利用患者的身體定位時的mps傳感器的位置，由此系統10可以得知解剖結構的特定點的頻率以使得在獲取圖像或模型時這些點在各個坐標系內的定位允許系統10確定患者身體的心臟和呼吸相位，如在shmarak等人的公開no.us2009/0182224中所述，其全部內容通過引用包含于此以用于全部目的。

最后，關于本公開，配準的、補償的模型和/或圖像可以利用實時跟蹤數據來增強，其可以被外推以擴展之前生成的3d重建模型的邊界，或者在之前生成的3d重建模型上生成組織運動可視化，如參考圖5論述的。

圖5是疊加在2d圖像128上的3d重建模型126以及本技術的實時的基于跟蹤的增強的示意圖。2d圖像128另外地包括解剖結構的對比流體增強部分以使得冠狀竇130和分支132清晰可見。導管134被示出為插入至冠狀竇130中以使得尖端136從分支132之一延伸。在所述實施例中，實時的基于跟蹤的增強包括跡線138和跡線140。

在一個實施例中，使用x射線生成2d圖像128，諸如參考圖3b所述。在一個實施例中，使用由導管134的尖端136生成的跟蹤信息來生成3d重建模型126，導管134的尖端136可以包括以上參考圖1所述的mediguide使能的尖端。在另一實施例中，3d重建模型126可以使用如參考圖3c所討論的估計體積模型來生成。在其他實施例中，3d重建模型126可以使用成像(血管造影術、ct、mri、超聲等)和3d跟蹤數據的組合來生成。

隨著導管134穿過冠狀竇130，尖端136生成實時位置數據和實時生理數據。位置數據被其在解剖結構內的定位影響。由此，隨著尖端136沿著每個分支132移動，每個分支132的位置隨著組織在各個坐標系內引導尖端136而被跟蹤。然而，由于患者14的呼吸和患者14的心臟跳動，每個分支132在坐標系內的定位不會保持穩定。此外，用于顯示冠狀竇130的對比流體隨時間消耗，使得分支132的可見性難以感知，或者對比流體可以不一直延伸至每個分支132的末端。這樣，可能難以知道導管134和尖端136相對于冠狀竇130和分支132的實際定位。

本公開的技術通過當尖端136在器官的體積內被操縱時采集尖端136的3d跟蹤數據來增強冠狀竇130的3d重建模型126。如上所述，3d重建模型126共配準至3d跟蹤空間。具體地，3d重建模型126的坐標系與導管134的坐標系共配準，例如，3d坐標系104與mps坐標系118共配準。這樣，跟蹤數據可以與3d重建模型126、2d圖像128、3d圖像模型106、估計體積模型124和2d圖像112中的任一個相關聯。跟蹤數據可以包括定位數據，例如，在坐標系的每一個中的坐標，以及生理數據(例如，心血管數據和/或電數據，諸如阻抗、電阻、電導率等)。

在一個實施例中，導管134采集增強數據，其用于使3d重建模型126的現存部分擴展超過其最初重建時的邊界。例如，可以使用多個血管造影片生成的3d重建模型126可以不完全表示冠狀竇130，諸如通過不完全在整個分支132內擴展。特別地，用于2d圖像128的對比流體可以具有至分支132的一些區域中的低滲透，由此使得難以生成3d重建模型126。由此，一旦諸如導管134的跟蹤工具被操縱通過分支132中的一個超出3d重建模型126的邊緣，擴展解剖結構的輪廓可以基于尖端136的跡線140被重建。這樣，3d重建模型126的形狀被擴展超出其最初邊界，并且模型進一步被建造。這使得系統10的操作者能夠更好地理解導管136相對于解剖結構的方向，特別是在通過熒光透視不可見的區域中。

模型的建造或擴展通過使用系統10在mps坐標系118內以三維跟蹤導管134來開始。當導管134到達例如分支132的重建解剖結構的末端時，系統10將使用所記錄的導管134的定位以將一些部分附加至重建模型126。由于對比流體沒有到達由所記錄的導管134的定位構造的分支132，僅添加分支的“中心線”將被附加至重建模型126而沒有管腔輪廓。各個坐標系的圖像和模型與導管134之間的共配準和運動補償將幫助系統10以如下所述將導管134的實際定位與重建模型126匹配以及將例如管狀器官102的解剖結構的心臟和呼吸狀態與重建模型126匹配的方式附加所添加分支。

在另一實施例中，導管134采集用于將運動成分添加至3d重建模型126的增強數據。運動成分基于諸如導管134的跟蹤工具在冠狀竇130內時感測到的解剖結構的實際運動。例如，實際運動數據包括在每個坐標系內的組織壁的局部移動。由此，即使患者14可以相對于每個坐標系保持靜止，尖端136可以隨著心跳或隨著肺部呼吸和收縮移動。通過簡單地在感興趣區域內操縱導管134，所采集的實際運動數據可以與用于生成靜態3d重建模型126的數據組合以將實時動態添加至3d重建模型126。運動與諸如冠狀竇130的解剖結構的運動同步以創建實時移動的“4d模型”。由此，3d重建模型126可以動畫繪制有心跳、肌肉收縮、呼吸等。在將3d重建模型126動畫繪制有心跳的情況下，心跳運動可以被選通至心臟周期的特定持續時間，諸如舒張末期。4d模型可以被自身渲染，與其他圖像或模型組合，在顯示器16上顯示(圖1)，在熒光透視上投影等。例如，冠狀竇130的4d動態模型對于在期望看見機械心臟壁運動模式的crt植入程序中使用是有利的。

各個坐標系的圖像和模型與導管134之間的共配準和運動補償填補了導管134的實時運動與通過靜態3d重建模型126的成像顯示的解剖結構的穩定描述之間的空白。導管134通常在解剖結構內移動時經歷不平穩動作，而成像被示出為靜止圖像。使用本文描述的技術，在重建模型126中的具體定位可以關聯至導管134的當前位置。好的示例將是導管134在分支132中分叉點處的放置或停放。由于共配準和運動補償，尖端136在重建模型126上的位置之后將被固定在該分叉點上，而不管導管134可能在裝置的操作期間持續經歷的任何明顯運動。現在，如果導管134不被操縱或移動，僅有的運動成分將是解剖結構的心臟和呼吸運動。mediguide^tm系統的固有的運動補償功能將隨著尖端136被跟蹤來表示該運動。最后，心臟和呼吸運動將被應用至表示在3d重建模型126中的特定分叉點的幾何結構，因此，以匹配至解剖結構(即，管狀器官102)的實際運動的方式“調動”或“動畫繪制”3d重建模型126。解剖結構的多個點可以這樣被跟蹤來以表示解剖結構的實際運動的運動來增強重建模型126(或其部分)。患者的心臟或呼吸活動中的任何改變將被自動反映在該4d模型中。由此，總的來說，諸如mediguide^tm系統的系統保持跟蹤電生理數據、呼吸數據、患者運動數據等，并且由于共配準和運動補償能力，可以實時地將該數據應用至3d重建模型。

本公開的技術利用精確地補償呼吸運動和心臟運動的實時跟蹤數據，并且在不同坐標系之間精確地共配準以允許在跟蹤工具的主動操縱期間采集的增強數據與3d重建模型同時被顯示。增強數據顯示不能在3d重建模型中生成的特征，其通常包括可能不反映解剖結構的當前狀況的解剖結構的靜態、歷史渲染。由于補償和配準過程的精確性，諸如利用mediguide^tmgmps^tm技術可獲得的那些補償和配準過程，增強數據可以在醫生最可能需要該信息時被實時地精確地定位在3d重建模型上。這樣，當醫生在程序期間時，如果對比流體增強的x射線靜脈造影照片不充分地顯示感興趣區域，則程序可以通過利用跟蹤工具簡單地收集更多的數據來繼續。此外，左心室引線放置可以通過簡單地將跟蹤工具包括在解剖結構內而向醫生提供心臟壁運動的可視化來優化。

各種實施例在本文被描述為各種設備、系統和/或方法。許多具體細節被闡述以提供對說明書中描述并在附圖中示出的實施例的整體結構、功能、制造和使用的徹底理解。然而，本領域技術人員可以理解，實施例可以在沒有這些具體細節的情況下被實施。在其他實例中，公知的操作、組件和元件沒有被詳細描述以不使得說明書中描述的實施例難以理解。本領域普通技術人員可以理解，本文描述和示出的實施例是非限制性示例，并且由此可以理解，本文公開的具體結構和功能細節可以是代表性的并且不必然限制實施例的范圍。

雖然上面以一定程度的特殊性描述了許多實施例，但本領域技術人員可以在不偏離本發明的精神或范圍的情況下對所公開的實施例做出多種改變。例如，所有的連接參考(例如，附接、耦合和連接等)應該被廣義地解釋并且可以包括元件的連接之間的中間構件和元件之間的相對移動。這樣，連接參考并非必然指的是兩個元件彼此直接地連接并處于固定關系。目的是上面描述中所包含的或附圖中所示出的所有事物應該被解釋為僅說明性的而非限制性的。可以在不偏離本發明的精神的情況下做出細節或結構的改變。

被描述為整體或部分地通過引用包含于此的任何專利、公布、或其它公開材料都僅僅以所包含的材料不與本發明所闡述的已有定義、聲明、或其它公開材料相沖突的程度包含于此。正是如此，并且以必要的程度，在此明確闡述的本發明取代通過引用包含于此的任何沖突的材料。

本說明書中針對“各個實施例”、“一些實施例”、“一個實施例”、或“實施例”等的參考指代的是結合所述實施例所描述的特定特征、結構、或性質包括在至少一個實施例中。因此，短語“在各個實施例中”、“在一些實施例中”、“在一個實施例中”、或“在實施例中”等在整個說明書中各地方的出現并非必須指代相同的實施例。此外，特定特征、結構、或性質可以在一個或多個實施例中以任何合適方式組合。因此，結合一個實施例中所示出或描述的特定特征、結構或性質可以整體地或部分地與一個或多個其他實施例的特征、結構、或性質無限制地組合，只要該組合不是非邏輯性的或不能工作。