图像引导中的集成延迟的光学反馈制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在身体(14)中导航和定位仪器(12、40、112)的系统(10)。所述仪器(12、40、112)能由所述系统(10)检测，并且所述系统(10)向操作员显示视图。所述仪器(12、40、112)适于识别组织参数。所述系统(10)适于显示图像，所述图像为身体(14)的内部与在适当的更早位置处所述组织参数的指示的组合图像。本发明专利技术还涉及一种方法(44)，所述方法包括确定组织参数并在身体(14)的图像中显示所述参数。本发明专利技术还涉及在数字处理器上执行的软件实施方法(44)。本发明专利技术还涉及一种仪器(12、40、112)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像引导中的集成延迟的光学反馈
本专利技术涉及一种用于将光学反馈与仪器的成像和引导集成的系统。本专利技术涉及一种用于准备要在显示单元上显示的图像的方法。本专利技术涉及一种用于在数字处理器上执行的软件实施方法。本专利技术涉及一种与引导系统一起使用的仪器。
技术介绍
在患者体内定位仪器时，需要提供与仪器相关的实时位置信息。此外，针对组织的成像方法最常提供不容易识别组织类型的图像。本专利技术的专利技术人认识到，改进的系统和方法是有益的，并因此设计出本专利技术。针是基于手术前图像置于身体之内特定位置的很多设备或仪器之一种。图像是利用各种模态(成像技术)，例如磁共振成像、计算断层摄影或诸如XperCT(TM)的图像重建获得的。放置的一个目标是通过仔细选择放置期间的针路径使对周围组织的损伤最小化。利用X射线仪器引导，能够允许在例如荧光透视下几乎实时地监测仪器引导。光学针是被配置为提供组织反馈作为引导和信息的设备的一个范例。光学针向组织发送光学信号并接收。通过组合这两种技术，仪器尖端相对于身体的位置以及该位置处组织信息的显示都是可能的。为了使用光学信号获得组织信息，必须要采集并处理光谱以产生组织信息。此外，这种与图像中仪器位置相关的信息必须被发送至成像设备，并最终被显示。关于这点，公开号为WO2011/004288的国际申请公开了一种医疗成像装置，其包括图像采集设备，用于检测生理参数的介入设备以及用于显示包括生理数据的经修改的实况图像的显示设备。所有这些步骤需要一定量的时间，并且可能导致显示的数据不再是最新的实际位置。尤其是在相对快地推进仪器时，组织信息可能滞后。专利技术内容实现一种系统，其中显示图像，其中，既显示仪器位置又显示组织类型，这会是有利的。通常，本专利技术优选尝试单独或通过任意组合地缓解、减轻或消除一种或多种上述缺点。具体而言，可以将提供一种解决现有技术的上述问题或其他问题的方法视作本专利技术的目的。为了更好地解决这些问题中的一个或多个，在本专利技术的第一方面中，提供了一种用于在身体中导航和定位仪器的系统。在所述系统中，所述仪器包括用于对组织进行光学检查的传感器，所述仪器被配置为生成组织信号。所述系统包括组织类型确定设备，所述组织类型确定设备被配置为在时间Ts处从所述仪器接收所述组织信号，所述组织类型确定设备被配置为基于来自所述仪器的所述组织信号来确定指示组织类型的一组参数。所述系统包括医疗成像设备，所述医疗成像设备被配置为形成所述身体的内部的图像，所述医疗成像设备记录每个具有时间戳Tf的图像的时间序列。所述系统包括图像处理单元，所述图像处理单元被配置为建立在时间戳Tf时的所述身体的内部与在所述仪器针对时间戳Ts的空间位置处的组织类型的指示的组合图像，使得所述身体的内部的所述组合图像包括当前仪器位置和所述仪器在时间Ts时的位置处的组织类型的指示。所述系统包括显示单元，所述显示单元用于显示所述身体的内部的所述组合图像。各Tf时间戳之间的间隔比各Ts时间戳之间的间隔相对低。所述身体的内部的所述图像是最当前的图像，并且记录组织信号的时间由于计算过程的原因将处在更早时间点。此外，在记录信号的该时间点，显示在与仪器位置对应的位置处的组织类型的指示。由此，可以将组织类型的指示视作滞后于组合图像中的仪器。有了提供身体内部存在仪器处的图像的设备，使用该仪器的人就能够将仪器引导到身体内部的期望位置而无需将身体打开很大程度。出于引导的目的，重要的是具有尽可能最新的图像。在通过这种方式获得的图像中，例如在X射线图像或超声图像中，可能难以，甚至不可能准确确定在仪器处，例如在组织边界处存在的组织的类型。组织确定设备提供这种信息。通过将这样两条信息组合到单幅图像中，操作仪器的人能够以高准确度确定仪器是否处在预期的位置。获得组织信息需要一定量时间，并可能导致显示的数据不再是最新的仪器尖端的实际位置。尤其是在相对快推进仪器时，组织信息可能滞后。由于确定组织类型参数可能需要耗费时间的计算，所述系统将提供图像，例如视为实况视频或实时视频，其中，在有组织信息可用时出现组织信息。通过在这一系统中组合两项技术，能够显示相对于身体的当前仪器位置以及更早位置处的组织信息两者。在目前的语境中，该仪器可以是介入设备。仪器或介入设备可以包括：用于将光子从光源引导到介入设备远端上的出口位置的第一引导，光子可从出口位置发射；以及用于将光子从介入设备的远端上的入口位置引导到光探测器的第二引导。应理解，在一个具体实施例中，第一引导和第二引导可以是一个引导，例如第一引导与第二引导相同。在另一具体实施例中，第一引导和第二引导是两个独立的引导。介入设备是现有技术中公知的，并且可以包括内窥镜、导管、活检针中的任一种。在介入设备中集成光纤允许检查组织样本的光学特性并可以允许区分病理组织与正常组织。在具体实施例中，提供了一种适于漫反射谱测定法(DRS)和/或荧光谱测定法的介入设备。应注意，介入设备应当可应用于荧光谱测定法的约束为介入设备提出了一些额外约束。例如，用于荧光谱测定法的光纤必须不能自身产生过多自发体荧光，并且对于分别连接到源和探测器的纤维的纤维末端之间的分隔与用于DRS的同一距离相比可能更短。在另一实施例中，对出口位置和入口位置进行空间分隔和空间取向，使得在将介入设备的远端与关联样本相邻放置时，入口位置不会与从出口位置发射的弹道光子相交。应理解，至少从实践的观点来讲，入口位置不与从出口位置发射的弹道光子相交。出于所有实践的目的，命中入口位置的弹道光子的数目是非零的，但可以忽略。用于对组织进行光学检查的传感器可以被配置用于确定水含量、脂肪含量和/或血液。这些类型的组织信息可以帮助操作仪器的人确定仪器在哪里，以及仪器或仪器尖端可能位于哪个器官中。仪器中的传感器可以有利地位于仪器尖端处。仪器可以是针的形式。仪器可以具有细长的几何结构并具有圆形截面。在任何流程期间，关于针尖位置的准确知识都是重要的，但可能没有相对于图像的适当引导可用。例如，对于CT引导的活检而言，由于对患者辐射暴露的担心，采集的图像数量受到限制。如果由于缺乏精确信息而瞄准了不正确的组织，就有诊断不准确或需要重复流程的风险，这会涉及到患者的额外风险和成本升高。相对于流程前图像跟踪针尖位置的一种方法是在患者体外的针部分上放置(一个或多个)标记，并借助多种传感器实时跟踪标记；给定针几何结构的估计，那么就能够实时向流程前图像映射计算的针尖位置。例如，能够使用两个或更多成像摄像机，利用视觉标记执行针的光学跟踪。或者，能够借助置于针上并被针外部的一组传感器跟踪的小型EM线圈标记执行电磁(EM)导航。尽管尖端的位置和取向是重要的，但对于操作仪器的人而言，与仪器前方的组织相关的实时信息也是重要的。有利地，可以将色饱和度水平用作指示组织参数的实测量。这提供了实测量的直观指示。在该系统中，组织类型确定设备可以连接到谱仪，所述谱仪被配置为将来自组织类型确定设备的信号变换成谱。使用光学信号是一种用于确定组织参数的安全无创方法。因此，基于谱确定组织参数能够是有利的。组织参数可以被显示为实线而非斑，并且线的宽度是不准确度的指示符。这样会提供在其中可以将组织参数显示为指示仪器路径的曲线的图像。利用X射线仪器引导，能够允许在例如荧光透视下几乎实时地监测仪器引导。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在身体中导航和定位仪器的系统，所述仪器(12、40、112)包括用于对组织进行光学检查的传感器，所述仪器被配置为生成组织信号，所述系统包括：组织类型确定设备(16、102)，其被配置为在时间Ts(24、26、28)处从所述仪器接收所述组织信号，所述组织类型确定设备(16、102)被配置为基于来自所述仪器(12、40、112)的所述组织信号来确定指示组织类型的一组参数，医疗成像设备(18)，其被配置为形成所述身体的内部的图像，所述医疗成像设备(18)记录每个具有时间戳Tf(30、32、34)的图像的时间序列，图像处理单元(20)，其被配置为建立在时间戳Tf(30、32、34)时的所述身体(14)的内部与在所述仪器的针对时间戳Ts(24、26、28)的空间位置处的组织类型的指示的组合图像，使得所述身体的内部的所述组合图像包括当前仪器位置和所述仪器在时间Ts时的位置处的组织类型的所述指示，以及显示单元(22)，其用于显示所述身体(14)的内部的所述组合图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.27 US 61/615,9221.一种用于在身体中导航和定位仪器的系统，所述仪器(12、40、112)包括用于对组织进行光学检查的传感器，所述仪器被配置为生成组织信号，所述系统包括：组织类型确定设备(16、102)，其被配置为在时间Ts(24、26、28)处从所述仪器接收所述组织信号，所述组织类型确定设备(16、102)还被配置为基于来自所述仪器(12、40、112)的所述组织信号来确定指示组织类型的一组参数，医疗成像设备(18)，其被配置为形成所述身体的内部的图像，所述医疗成像设备(18)被配置为记录每个具有时间戳Tf(30、32、34)的图像的时间序列，其特征在于，图像处理单元(20)与所述组织类型确定设备在时间上同步，并且所述图像处理单元(20)被配置为建立包括当前仪器位置(xc，yc)的在每个时间戳Tf(30、32、34)时的所述身体(14)的内部与在所述仪器的针对时间戳Ts(24、26、28)的先前空间位置(xs，ys)处的组织类型的指示的组合图像，使得所述身体的内部的所述组合图像包括所述当前仪器位置和所述仪器在时间Ts时的先前位置处的组织类型的所述指示，以及显示单元(22)，其用于显示所述身体(14)的内部的所述组合图像。2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，用于对组织进行光学检查的所述传感器被配置用于确定血液、水、脂肪、胶原、胆汁、β-胡萝卜素的含量、血液的氧合作用和散射参数。3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，色饱和度水平指示组织参数的实测量。4.根据权利要求1或2所述的系统(10)，其中，所述组织类型确定设备(16、102)连接到谱仪，所述谱仪被配置用于将来自所述组织类型确定设备的信号变换成谱。5.根据权利要求4所述的系统(10)，其中，指示组织类型的所述一组参数中的组织参数是基于所述谱来确定的。6.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，指示组织类型的所述一组参数中的组织参数被显示为实线，并且所述线的宽度是不准确度的指示符。7.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，基于来自所述仪器的所述组织信号的指示组织类型的所述一组参数包括：执行多变量统计分析。8.根据权利要求7所述的系统(10)，其中，所述多变量统计分析为PCA或偏最小二乘法判别分析。9.一种用于准备要在显示单元上显示的图像的方法(44)，包括如下步骤：在时间Tf(30、32、34)处确定(46)身体的内部的图像的序列，在时间Tf(30、32、34)处确定(48)所述身体的内部的所述图像中传感器位置(xc，yc)的序列，在时间Ts处确定(50)在仪器的传感器位置处的组织参数，针对时间Ts确定(52)在所述传感器针对时间戳Ts的空间位置(xs，ys)处的组织类型的指示，以及在所述显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·T·M·H·范基尔索普，R·纳沙贝，B·H·W·亨德里克斯，C·赖克，M·米勒，J·J·L·霍里克斯，R·J·F·霍曼，N·J·努尔德霍尔克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL