[发明专利]基于图像的气道分析和映射

说明书

对腔网络内的器械的导航可以包括基于图像的气道分析和映射。基于图像的气道分析可以包括：在腔网络内捕获的图像中检测一个或更多个气道；以及确定指示其中图像被捕获的当前气道如何分支到检测到的“子”气道中的分支信息。基于图像的气道映射可以包括将一个或更多个检测到的气道映射至术前模型中的腔网络的相应预期气道。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月31日提交的美国临时申请第62/678,881号的权益，该美国临时申请的全部内容在此通过引用其全部内容并入本文中。

技术领域

本公开内容总体上涉及用于医疗器械的导航的系统和方法，并且更具体地涉及用于对机器人控制的医疗器械进行导航的基于图像的气道分析和映射。

背景技术

诸如内窥镜检查(例如支气管镜检查)的医疗过程可以涉及为了诊断和/或治疗目的而进入并使患者的腔(例如气道)的内部可视化。在过程期间，可以将诸如内窥镜的柔性管状工具或器械插入患者体内。在一些情况下，第二器械可以穿过内窥镜到达被识别用于诊断和/或治疗的组织部位。

支气管镜检查是一种使得医师能够检查患者肺部中的气道例如支气管和细支气管的内部状况的医疗过程。在医疗过程期间，可以将称为支气管镜的细的柔性管状工具或器械插入患者的口腔中并且沿患者的喉部向下进入他或她的肺气道通向被识别用于随后诊断和/或治疗的组织部位。支气管镜可以具有提供到组织部位的通路的内腔(“工作通道”)，并且导管和各种医疗工具可以通过工作通道插至组织部位。

在某些医疗过程中，可以使用手术机器人系统用于控制手术工具的插入和/或操纵。手术机器人系统可以包括至少一个机器人臂或其他器械定位装置，所述其他器械定位装置包括用于在过程期间控制手术工具的定位的操纵器组件。

发明内容

可以使用机器人使能医疗系统用于执行各种医疗过程，所述各种医疗过程包括微创过程(例如腹腔镜过程)和非侵入性过程(例如内窥镜过程)两者。在内窥镜检查过程中，可以使用机器人使能医疗系统用于执行支气管镜检查、输尿管镜检查、肠胃病检查等。在这样的过程期间，医师和/或计算机系统可以将医疗器械导航通过患者的腔网络。腔网络可以包括多个分支腔(例如在支气管网络或肾脏网络中)或单个腔(例如胃肠道)。机器人使能医疗系统可以包括用于将医疗器械引导(或协助引导)通过腔网络的导航系统。

本公开内容的实施方式涉及用于基于图像的气道分析和映射的系统和技术。基于图像的气道分析和映射可以帮助导航通过腔网络。基于图像的气道分析可以包括：在利用器械上的成像装置捕获的图像内，识别与腔网络的一个或更多个分支相关联的一个或更多个气道，并且确定指示其中图像被捕获的当前气道如何分支到检测到的“子”气道中的分支信息。基于图像的气道映射可以包括将识别出的气道映射至腔网络的相应分支。可以使用这些系统和技术用于确定或估计器械在腔网络内的位置。本公开内容的系统、方法和装置均具有若干创新方面，其中没有一个单独负责本文所公开的期望属性。

在一个方面，提供了一种将器械导航通过腔网络的方法，该方法包括：利用定位在器械上的成像装置捕获腔网络内的多个图像，所述多个图像至少包括在第一时间处捕获的第一图像以及在第一时间之后的第二时间处捕获的第二图像；识别第一图像中的第一气道；识别第二图像中的两个或更多个气道；基于第一图像中的第一气道以及第二图像中的两个或更多个气道来确定满足交叠条件；访问术前模型数据，该术前模型数据指示在第二时间期间与器械的位置对应的气道的预期计数；以及基于术前模型数据和满足交叠条件的确定，来确定第二图像中的两个或更多个气道与术前模型数据中的气道之间的映射。