[发明专利]图像重建和内窥镜跟踪

说明书

公开了用于对目标进行内窥镜测绘并且在手术期间跟踪受试者体内的内窥镜位置的系统、装置和方法。示例性系统包括成像系统，其被配置成捕获目标的内窥镜图像，内窥镜图像包括指向目标的瞄准光束足迹；以及视频处理器，其被配置成：从所捕获的内窥镜图像中识别一个或更多个界标，并且确定该一个或更多个界标相对于瞄准光束足迹的相应的位置；以及通过基于从多个内窥镜图像中的一个或更多个中识别的界标整合多个内窥镜图像来生成目标图。目标图可以用于在内窥镜手术期间跟踪内窥镜位置。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年7月24日提交的美国临时专利申请序列第63/055,936号的优先权，其内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本文总体上涉及内窥镜，并且更具体地涉及对目标进行内窥镜测绘以及在手术期间跟踪内窥镜位置的系统和方法。

背景技术

通常使用内窥镜来进入受试者的内部位置，从而为医生提供可视访问。内窥镜通常插入到患者的身体中，将光传送至被检查的目标(例如，目标解剖构造或对象)，并且收集从该对象反射的光。反射光携载关于正在被检查的对象的信息，并且可以用于创建对象的图像。一些内窥镜包括工作通道，操作者可以通过该工作通道执行抽吸，或者传递诸如刷、活检针或镊子的器械，或者执行微创外科手术以从患者的身体内去除不想要的组织或异物。

一些内窥镜包括激光或等离子体系统或者可以与激光或等离子体系统一起使用，用于向目标解剖结构或对象(如软组织或硬组织)递送手术激光能量。激光治疗的示例包括消融、凝结、汽化、碎裂等。在碎石术应用中，使用激光来分解肾、胆囊、输尿管等结石形成区域中的结石结构，或用于将大结石消融成较小的碎片。

视频系统已被用于协助医生或技术员在内窥镜手术期间使手术部位可视化并引导内窥镜。图像引导的内窥镜检查通常需要在目标区域的坐标系中定位内窥镜的位置并跟踪内窥镜的运动。对目标区域的准确测绘以及有效的内窥镜定位和跟踪可以提高内窥镜手术期间内窥镜操纵的精确性，增强医生或技术人员的介入能力，并提高治疗(如激光治疗)的效果。

发明内容

本文描述了用于对目标进行内窥镜测绘以及在手术期间跟踪受试者体内的内窥镜位置的系统、装置和方法。示例性系统包括：成像系统，其被配置成捕获目标的内窥镜图像，内窥镜图像包括指向目标的瞄准光束足迹；以及视频处理器，其被配置成：从所捕获的内窥镜图像中识别一个或更多个界标，并且确定其各对于瞄准光束足迹的相应位置；以及通过基于从多个内窥镜图像中的一个或更多个中识别的界标整合多个内窥镜图像来生成目标图。目标图可以用于在内窥镜手术期间跟踪内窥镜位置。

示例1是用于对目标进行内窥镜测绘的系统。该系统包括：成像系统，其被配置成捕获目标的内窥镜图像，内窥镜图像包括指向目标的瞄准光束足迹；以及视频处理器，其被配置成：从所捕获的内窥镜图像中识别一个或更多个界标，并且确定其相对于瞄准光束足迹的相应位置；以及通过基于从多个内窥镜图像中的一个或更多个中识别的界标整合多个内窥镜图像来生成目标图。

在示例2中，示例1的主题可选地包括视频处理器，该视频处理器可以被配置成识别瞄准光束的位置处的组织类型，并且使用指示所识别的组织类型的视觉标识符来标记瞄准光束足迹。

在示例3中，示例1-2中的任何一个或更多个的主题可选地包括通信地耦接至视频处理器的光谱仪，光谱仪被配置成测量从目标反射的照明光信号的一个或更多个光谱特性；其中，视频处理器被配置成基于一个或更多个光谱特性识别瞄准光束的位置处的组织类型，并且使用指示所识别的组织类型的视觉标识符来标记瞄准光束足迹。

在示例4中，示例2-3中的任何一个或更多个的主题可选地包括视频处理器，该视频处理器可以被配置成将组织类型识别为正常组织或异常组织。

在示例5中，示例2-4中的任何一个或更多个的主题可选地包括视频处理器，该视频处理器可以被配置成用不同的颜色标记瞄准光束足迹，以指示不同的组织类型。