[发明专利]形状感测辅助的医疗程序

说明书

技术领域

本公开涉及形状感测辅助的程序，更具体而言，涉及一种用于利用形状感测数据导航复杂生物或机械系统的系统和方法。

背景技术

在支气管镜检查期间获取组织样本是一项困难的任务，且成功率很低。在介入期间，在气道中插入支气管镜，从而使得医师能够导航至目标。然而，气道的拓扑结构非常复杂，医师在进一步向下进入支气管树时能够轻易迷失。

一个支气管镜问题是，支气管镜仅提供局部信息。在当前的临床实践中，通常在介入之前采集计算机断层摄影（CT）图像以进行诊断和目标界定。基于CT，计算机工具辅助工作流程，例如辅助分割期望结构，计算到达目标的最佳路径等。此外，CT提供介入期间能够使用的患者解剖结构的更全局的信息。为了跟踪路径并将支气管镜检查图像与其位置配准，通常采用电磁（EM）跟踪。然而，由于介入期间患者进行呼吸，因此CT和支气管镜检查图像之间的失准限制了图像绘制的使用。也可以采用实时X射线成像以跟踪设备。

发明内容

根据本发明原理，一种用于在医疗程序中进行形状感测辅助的系统和方法，包括提供分布式通路系统的三维图像。向所述通路系统中引入能进行形状感测的细长设备。测量在所述通路系统中的所述细长设备的形状。将所述形状与所述三维图像进行比较以确定是否已相对于目标选择了给定路径。一个目标是为医师提供一些信息和是否选择了期望路径的反馈。

根据本发明原理的方法包括提供分布式通路系统的三维图像；向所述通路系统中引入能进行形状感测的细长设备；测量所述通路系统中的所述细长设备的形状；并且将所述形状与所述三维图像进行比较以确定是否已相对于目标选择了给定路径。

一种系统包括分布式通路系统的三维图像。能进行形状感测的细长设备被提供用于插入所述通路系统中，以测量所述通路系统中的所述细长设备的形状。通路确定模块被配置为计算所述三维图像中的路径，并将所述形状与所述三维图像中的所述路径进行比较，以确定是否已相对于目标选择了给定路径。

另一系统包括处理器，以及耦合到所述处理器并被配置为存储分布式通路系统的三维图像的存储器设备，以及被配置为计算所述三维图像中的路径的通路确定模块。能进行形状感测的细长设备被提供用于插入所述通路系统中，以测量所述通路系统中的所述细长设备的形状。所述路径确定模块被配置为将所述形状与所述三维图像中的所述路径进行比较，以确定是否已相对于目标选择了给定路径。

从结合附图阅读的本发明的说明性实施例的以下详细描述，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

将参考以下附图在优选实施例的以下描述中给出本公开，在附图中：

图1为框图/流程图，其示出了根据本发明原理用于在医疗程序中进行形状感测辅助的系统/方法；

图2是示意图，其示出了根据一个实施例的，分叉图像中生成的且针对形状感测设备的中心线，以在确定是否已采取了正确路径中用于进行比较；

图3是示意图，其示出了根据另一实施例的，分叉图像中生成的中心线以及用于变形器官的形状感测测量，以在确定是否已采取了正确路径中用于进行比较；并且

图4为框图/程序图，其示出了根据本发明原理用于在医疗程序中进行形状感测辅助的方法。

具体实施方式

根据本发明原理，通过提取设备的形状感测数据在程序期间改进了设备导航。跟踪技术允许沿一段设备重建设备的形状。之后将形状感测数据和跟踪位置与先前收集的图像相关。利用形状感测，设备形状的三维（3D）信息（从而，例如相比于X射线提供的2D信息或来自电磁跟踪的稀疏3D点信息的3D信息）是可用的。这种形状信息在复杂系统中，例如在肺的气道中，是特别感兴趣的，在那里能够采用形状信息辅助医师验证是否已选择了正确的路径。此外，传感器附着于所述设备，并能够将由于呼吸或心跳导致的变形考虑在内，因此能够补偿这种运动。

在一个说明性范例中，在支气管镜检查程序期间，医师可以尝试利用通过肺的气道插入的支气管镜到达目标。气道的拓扑结构非常复杂，这常常令医师导航错误的路径。即使用于引导的术前成像数据是可用的，由于呼吸或患者重新定位导致的变形也会影响到成功的瞄准。本发明原理采用从支气管镜获得的形状感测信息以沿整个仪器长度重建支气管镜的形状。这种信息能够用于通过允许在指示通往目标的正确或不正确通路的正确和不正确设备形状之间进行检查，克服支气管镜检查介入中的当前限制。