[发明专利]用于使用形状感测的变形补偿的系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于估计解剖结构变形的方法和医疗系统，其包括从描述患者解剖结构的解剖数据中生成至少一个解剖通道的第一模型，以及确定安置在分岔解剖通道内的设备的形状。该方法和医疗系统也包括通过相对于设备的确定形状调整第一模型而生成多个分岔解剖通道的第二模型。

技术领域

本公开涉及用于在医疗程序期间跟踪在患者解剖结构内的医疗设备的系统和方法，并且更具体地涉及使用形状传感器有效跟踪患者解剖结构内的医疗设备的系统和方法。

背景技术

微创医疗技术旨在减少在诊断或手术程序期间受损的组织量，从而缩短患者的恢复时间、减轻患者的不适并且减少有害的副作用。此类微创技术可以通过在患者解剖结构中的自然孔口，或通过一个或多个手术切口执行。通过这些自然孔口或切口，临床医生可以将手术器械插入到达靶组织位置。为到达靶组织位置，微创手术器械可以在解剖系统中的自然的或手术创建的通道中导航，其中解剖系统诸如肺、结肠、肠、肾脏、心脏、循环系统等。导航辅助系统帮助临床医生按路线传送手术器械，并且避免对解剖结构的损伤。这些系统可以结合形状传感器的使用，以更准确地描述手术器械在真实空间中的形状、姿态和位置或手术器械相对于术前图像或者并行/同步(concurrent)图像的形状、姿态和位置。在动态解剖系统中和/或在布满许多解剖通道的解剖区域中，将微创器械准确配准到解剖系统中是一项耗时且处理密集的任务。需要改善的系统和方法，以便提高将微创器械配准到解剖系统的系统和方法的准确性和效率。

发明内容

该发明的实施例由所附的权利要求概括。

在一个实施例中，方法包括从描述患者解剖结构的解剖数据中生成至少一个解剖通道的第一模型，以及确定安置在分岔解剖通道内的设备的形状。该方法也包括通过相对于设备的确定形状调整第一模型，生成多个分岔解剖通道的第二模型。

在另一个实施例中，医疗系统包括柔性设备，该柔性设备包括形状传感器、存储描述患者解剖结构的解剖数据的存储器；和处理器。处理器从描述患者解剖结构的解剖数据中生成多个分岔解剖通道的第一模型，并且接收来自形状传感器的信息以确定安置在分岔解剖通道内的设备的形状。通过相对于设备的形状调整第一模型，处理器也生成多个分岔解剖通道的第二模型。

在另一个实施例中，方法包括从描述患者解剖结构的解剖数据中生成多个分岔解剖通道的第一模型，其中解剖数据是在分岔解剖通道处于交替运动的第一状态时记录的。该方法也包括从描述患者解剖结构的解剖数据中生成多个分岔解剖通道的第二模型，其中解剖数据是在分岔解剖通道处于交替运动的第二状态时记录的。该方法也包括当所述分岔解剖通道处于第一状态时，生成以第一形状安置在分岔解剖通道内的设备的第一图像；以及当分岔解剖通道处于第二状态时，生成以第二形状安置在分岔解剖通道内的设备的第二图像。

附图说明

当与附图一起阅读时，本公开的各方面从以下详细描述中最优理解。要强调的是，依照在行业中的标准惯例，各种特征未按比例画出。实际上，为使讨论清晰，各种特征的尺寸可以随意增大或减小。此外，在各种示例中，本公开可以重复标识号和/或字母。这种重复是为了简单且清晰的目的，并不自身决定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。

图1为依照本公开的实施例的机器人手术系统。

图2示出利用本公开的方面的手术器械系统。

图3a为与微创器械的图像配准的人肺的图像。

图3b为从微创器械的角度描绘人肺区域的人肺的内部图像。

图4a为具有导管的肺的支气管通道模型的图示。

图4b为基于由导管施加的变形力而调整的图4a的模型的图示。

图5a示出支气管通道和导管的未变形模型的合成图像。

图5b-5d示出随着导管前进调整的支气管通道的模型的合成图像。