[发明专利]电磁导航与计算机断层摄影体积的多刚性配准

说明书

用于将管腔网络的电磁配准与所述管腔网络的3D模型配准的设备、系统、方法和计算机可读介质包括：访问基于管腔网络的计算机断层摄影(CT)图像的所述管腔网络的3D模型；在所述管腔网络的所述3D模型内选择多个参考点；获得在所述管腔网络内的多个勘测点；将所述管腔网络的所述3D模型与所述管腔网络划分成多个区域，给所述多个区域分配多个权重，基于所述多个权重确定所述多个参考点与所述多个勘测点的对准，以及基于所述对准生成配准，所述配准使得所述管腔网络内的所述多个勘测点能够转换成所述管腔网络的所述3D模型内的点。

技术领域

本发明涉及支气管配准，并且更具体地涉及基于加权度量针对患者气道的每个区域使所述患者气道的三维(3D)电磁导航生成的模型与所述患者气道的3D计算机断层摄影(CT)扫描生成的模型自动配准的设备、系统、方法和计算机可读介质。

背景技术

用于检查患者气道的常用设备为支气管镜。通常，支气管镜通过患者的鼻或口插入到患者的气道中，并且可以延伸到病人的肺中。典型的支气管镜包括细长的柔性管，所述柔性管具有用于照明距离支气管镜尖端远端区域的照明组件，用于提供来自支气管镜尖端的视频图像的成像组件，以及可通过其插入器械(例如，诸如活检器具的诊断器械、治疗器械)的工作通道。

然而，支气管镜通过气道前进的距离受到其尺寸的限制。在支气管镜太大而不能到达肺部深处的目标位置的情况下，临床医生可以利用某些实时成像模态，例如计算机断层扫描或荧光透视。CT或荧光图像虽然有用，但对于导航而言存在某些缺陷，因为常常难以将管腔通道与实体组织区分开。此外，所生成的图像是二维的，而对患者的气道进行导航需要在三维中进行操纵的能力。

为了解决这些问题，已经开发了能够通常根据一系列计算机断层摄影(CT)图像开发气道或其它管腔网络的三维模型的系统。已经开发了一种此类系统作为目前由Medtronic PLC销售的ELECTROMAGNETIC NAVIGATION(ENB^TM)系统的一部分。这样一种系统的细节在由Gilboa于2004年3月29日提交的标题为“用于导航至分支结构中的目标的内窥镜结构及技术(ENDOSCOPE STRUCTURES ANDTECHNIQUES FOR NAVIGATING TO A TARGET IN BRANCHED STRUCTURE)”的共同受让的美国专利第7,213,820号中予以了描述，所述专利的全部内容通过引用方式并入本文中。

在ENB过程期间，重要的是将磁导航空间与患者的CT扫描配准。如本领域中所理解，“配准”是指将一个空间中的位置或坐标转换成另一空间中的位置或坐标的转化、映射、变换等。为了执行此类配准，已经开发了几种方法。一种称为手动配准的方法是基于用支气管镜视觉识别主气道分支点，并将它们与CT扫描上视觉识别的点相关联。在ENB过程期间，用户利用配有磁感应线圈的导管将支气管镜导航至气道中的分支点，并在分支点与磁导航空间中的位置之间手动生成关联。另一种称为自动配准的方法是基于使用在其尖端具有磁传感器的导管从气道收集点群(称为勘测)，然后使用分割算法将所述勘测与从CT扫描导出的气道树的图像拟合，且其在由Averbuch等人于2010年5月14日提交的标题为“自动配准技术(AUTOMATIC REGISTRATION TECHNIQUE)”的共同拥有的美国专利公开案第2011/0085720号中进行了进一步描述，该案全部内容通过引用的方式并入本文中。

虽然在美国专利第7,213,820号和美国公开案第2011/0085720号中描述的系统是完全可行的，但是总是需要对此类系统进行改进和补充。

发明内容

根据本公开，提供了用于产生电磁导航与患者的CT扫描体积模型的多个配准以及动态地确定要使用多个配准中的哪一个的设备、系统和方法。