[发明专利]使用内窥镜判定气道直径的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年9月17日提交的、标题为“System and Method For Determining Airway Diameter Using Endoscope（使用内窥镜判定气道直径的系统和方法）”的美国临时申请第61/243,310号和于2010年9月17日提交的、标题为“System and Method For Determining Airway Diameter Using Endoscope（使用内窥镜判定气道直径的系统和方法）”的非临时美国申请第12/884,735号的优先权。

发明背景

内窥镜检查是允许医师通过内窥镜审问身体内部的微创医疗程序和观察解剖结构的方法，内窥镜提供了照亮解剖结构的光源。通常，内窥镜包括与提供视频输出的观察透镜或照相机连接的一组光纤束。内窥镜的实例包括用于在结肠中检查和治疗使用的结肠镜和用于肺部中的气管和分支气道的气管镜。这种设备允许医师通过自然孔口深入到身体，将在执行更多的侵入性程序时可能需要的创伤减到最小。

通常连同医疗图像的分析一起执行内窥镜程序，通过医生的脑力评估或计算机辅助的图像分析。当医师可能受限于他们通过内窥镜的观察能力时，或通过指引医师到达某一感兴趣的诊断区域来最小化程序次数时，这种图像分析很有用。医疗图像的实例是那些通过荧光镜检查、计算机断层扫描（CT）或磁共振成像而产生的图像。这种成像允许医师识别可能在内窥镜程序期间不可观察的解剖结构的部分。例如，在经胸廓穿刺的活组织切片检查中，通过气管镜放置针以取样淋巴结，淋巴结位于腔外，或超出气道壁并且因此不可能直接可视。CT扫描通常用于判定要被取样的淋巴结相对于气道的位置。对于肺癌的诊断和分期而言，这种淋巴结取样很重要。

图像分析还用于识别解剖结构的尺寸如气道的直径。在某些程序中如，例如，判定位于气管中的气管支气管支架的大小，或判定要被放置在部分支气管内腔中的气管内阀的大小，该信息是有用的。然而，由于一些因素——包括肺部的潮汐运动，即肺部的吸气和呼气更改内腔的尺寸，这种判定是复杂的。另外，尺寸可以沿着内腔的长度改变。

尽管一些已知图像分析技术的可用性，需要一种用于实时地获得特定位置处的尺寸信息的方法和系统。

发明概述

一种使用内窥镜仪器判定身体内腔的性质的方法，包括判定沿着内腔的多组性质。多组性质可以与处于多个状态的内腔相对应。将沿着内腔的多组性质相互配准。该方法还估算仪器相对于内腔的位置和识别在仪器的位置处的内腔的性质。例如，仪器可以是气管镜以及身体内腔可以是气道，气道的直径是要被判定的性质。

该方法还可以包括选择身体内腔的长度的至少一部分并且计算在各种状态中的内腔的体积。多种状态可以包括与充气和放气状态中的内腔相对应的第一状态和第二状态。另外，该方法包括估算沿着内腔的第三组性质。估算沿着内腔的第三组性质可以基于第一组性质和第二组性质，或可以与在单独状态的内腔相对应。该方法可以包括识别和/或显示性质组。

另外，该方法可以包括基于以上参考的识别步骤在内腔中部署植入物的步骤。植入物可以包括与性质组相关联的植入物尺寸。内腔可以是气管，性质是内径，并且植入物是气管支架。在部署植入物之前，该方法可以包括基于所识别的性质的组从具有不同大小的多个支架选择气管支架。

本发明可以利用实时内窥镜，并且在外科手术期间实时地执行性质识别。性质还可以来源于由身体内腔的CT扫描而产生的分段三维模型数据。使用基于图像到图像的配准方法可以实现估算内窥镜的位置的步骤。可以在配准步骤之前或继配准步骤之后执行该估算步骤。

还公开了一种使用内窥镜仪器判定身体内腔的性质的系统。该系统包括处理器，该处理器被操作为：判定沿着内腔的多组性质；将沿着内腔的性质相互配准；估算仪器相对于内腔的位置；以及，识别与内腔中的仪器的位置相对应的至少一个性质。仪器可以是实时内窥镜。该系统还可以包括植入物和植入物递送仪器。植入物具有与由该系统识别的性质相关联的尺寸。在一种实施方式中，性质是直径。

根据以下的结合附图的详细描述，本发明的描述、目标和优势将变得明显。本公开内容和发明特别包括各种实施方式的特征的组合以及各种可能的实施方式的组合。

附图简述

图1图示了本发明的一实施方式的步骤；

图2图示了本发明的另一实施方式的步骤；

图3A和图3B分别图示了所配准的气道内腔在包括充气状态和放气状态的两种不同状态中的倾斜CT片；以及