[发明专利]用于使用伪特征进行腹部表面匹配的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求Logan W.Clements等人在2010年5月4日提交的美国临时申请No.61/331,252的权益和优先权，并且享有该申请日的优先权。该美国临时申请No.61/331,252的说明书、附图和完整公开以所有目的通过引用的方式并入本文。

本发明在NIH SBIR基金合同No.CA119502的名义下利用美国政府的部分支持而进行。政府可能具有本发明的一定权利。

技术领域

本发明一般地涉及用于在经皮外科程序期间进行腹部表面匹配以用于图像引导的系统和相关方法。

背景技术

图像引导疗法（IGT）（常常也被称为图像引导介入（IGI））已经获得了广泛的关注和临床接受以在定位腹部器官内的肿瘤时使用。利用IGT的程序包括但不限于肿瘤活检和消融。

IGT本质上描述了医学图像在经皮程序期间的交互式使用，并且常被称为介入放射学的“全球定位系统”（GPS）。例如，在车辆GPS中，车辆的当前位置被精确定位或“配准”到位于仪表盘上的电子路线图上。当车辆移动时，其位置在该路线图上更新。驾驶者能够使用GPS作为指南以见到他们的车辆所在的位置、曾经所在的位置和将要到达的位置，并且能够按照规划的路线到达选定的目的地。IGT使医师能够利用他们位于患者的高度详细的断层医学图像的3D“路线图”上的跟踪医疗器械完成相同的事情，这些图像在介入程序之前被理想地获得并被良好研究。IGT程序中的关键步骤为真实的“患者”空间与医疗图像空间之间的精确配准。

在理想的IGT程序中，从术前诊断图像建立3D图或规划，这可能在实际程序之前几天且咨询不同科室的多个医师而得到。在经皮程序当天，患者和医疗器械的位置被精确定位或“配准”到介入套件内的这些术前图像上。当医师移动器械时，其尖端的精确位置在3D图像上得到更新。医师随后能够快速地跟随规划的路径到达选定的目的地（例如，感兴趣的肿瘤或其他病变部位）。器械的确切位置利用实时成像的形式确认，这些实时成像形式包括但不限于术中计算机断层扫描术（CT）、2D荧光透视法、或超声（US）成像。

题为“Methods,apparatuses,And Systems Useful In ConductingImage Guided Interventions”的美国专利No.7,853,307（其全部公开以所有目的通过具体引用的方式并入本文）公开了一种使用非组织参考标记/皮肤基准标记将术前图像配准至患者空间的方法。该发明使用附接至患者腹部的不透射线的基准标记（又称为皮肤基准标记）以及紧接在程序之前的患者腹部的完整CT扫描（也被称为程序中图像），并且执行基于点的配准以完成基准标记在腹部上的位置与其在程序中CT图像中的相应位置之间的对应。类似地，题为“Device and Method forRegistering A Position Sensor In An Anatomical Body”的美国专利No.6,785,571（其全部公开以所有目的通过具体引用的方式并入本文）公开了一种使用插入患者体内的跟踪器械将术前图像配准至患者空间的方法。

这两种现有技术均有着高度详细的诊断图像无法在介入程序期间方便地使用的缺点。这意味着医师并没有获得对病变部位和脉管的详细可视化，也没有时间创建理想的程序规划。现有技术还需要患者被扫描至少两次（一次用于程序前诊断图像，而第二次用于程序中图像），这增加了患者对X射线的暴露。因此，理想的是通过使用高质量的诊断CT或MR医学图像执行配准而直接使用这些图像用于经皮引导。在现有技术中讨论的基于点的配准技术是不精确的，并且不精确的配准会对介入程序期间的引导精度造成不利影响。