在针对介入流程的3D成像工作流中的智能实时工具和解剖结构可视化制造技术

一种用于跟踪仪器的系统，包括两个或更多个传感器(22)，所述两个或更多个传感器被沿着仪器的长度设置并且与邻近的传感器间隔开。解释模块(45)被配置为根据所述两个或更多个传感器的位置来选择并更新来自三维图像体积的图像切片。所述三维图像体积包括两个或更多个传感器相对于所述体积中的目标的位置。图像处理模块(48)被配置为生成指示所述图像切片中的参考位置的叠加图(80)。所述参考位置包括所述两个或更多个传感器的所述位置以及与显示中的所述图像切片的相对偏移，以提供用于对所述仪器进行定位和取向的反馈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请信息本申请主张要求享有于2014年7月16日提交的序列号为62/025481的临时申请的权益，在此通过引用将其整体并入本文。
本公开涉及医学仪器，并且更具体涉及在利用工具和解剖可视化的超声引导下跟踪针的系统和方法。
技术介绍
活检能够被描述为微创流程，其中，获得组织的样本以用于体外病理分析。通常，活检设备(或活检枪)能够包括内部探针和外部中空套管，这两者都能够被附接到活检枪手柄。在许多实例中，活检枪可能是一次性设备。典型的活检设备能够在一些形式的图像引导(通常为超声(US))下被定位在组织中并且然后“开火”。开火的动作通常首先部署内部探针并且然后快速相继地部署外部套管，由此在内部探针的槽中捕获组织样本。在开火之前，活检样本的实际部位可能偏离活检设备的静止位置。对活检枪和针的恰当定位是从正确部位取回组织中的重要因子。
技术实现思路
根据本原理，一种用于跟踪仪器的系统，包括两个或更多个传感器，所述两个或更多个传感器沿着仪器的长度设置并且与邻近的传感器间隔开。解释模块被配置为根据所述两个或更多个传感器的位置选择并更新来自三维图像体积的图像切片。所述三维图像体积包括两个或更多个传感器相对于所述体积中的目标的位置。图像处理模块被配置为生成指示所述图像切片中的参考位置的叠加图。所述参考位置包括所述两个或更多个传感器的所述位置以及与显示中的图像切片的相对偏移，以提供用于对所述仪器进行定位和取向的反馈。另一种用于跟踪仪器的系统包括两个或更多个传感器，所述两个或更多个传感器沿着仪器的长度设置并且与邻近的传感器间隔开。成像系统被配置为在多个图像切片中对所述两个或更多个传感器的位置进行成像。解释模块被配置为选择并更新对应于三维图像中的平面的来自多个图像切片的图像切片。所述解释模块基于参考位置的部位来选择所述图像切片。所述参考位置包括至少所述两个或更多个传感器和目标的位置。图像处理模块被配置为生成指示所述图像切片中的所述参考位置的叠加图，所述参考位置包括所述两个或更多个传感器的所述位置以及与显示中的所述图像切片的相对偏移，以提供用于对所述仪器进行定位和取向的反馈。一种用于跟踪医学仪器的方法，包括：检测两个或更多个传感器的位置，所述两个或更多个传感器沿着仪器的长度设置并且与邻近的传感器间隔开；选择并更新来自三维体积的图像切片，所述三维图像体积包括相对于所述体积中的目标的所述两个或更多个传感器；并且生成指示所述图像切片中的参考位置的叠加图，所述参考位置包括两个或更多个传感器的位置以及与显示中的所述图像切片的相对偏移；并且根据来自包括所述两个或更多个传感器的位置以及与所述图像切片的相对偏移的叠加图的反馈，来对所述仪器进行定位和取向。本公开的这些和其他目标、特征和优点将从结合附图阅读的对本公开的说明性实施例的如下详细描述中变得显而易见。附图说明本公开将参考如下附图详细呈现优选实施例的如下描述，在附图中：图1是示出了根据一个实施例的用于使用2D切片来跟踪医学设备的系统的示意性框图/流程图；图2是根据一个实施例的具有指示传感器位置和相对偏移的叠加图的图像；图3是根据一个实施例的具有在叠加图中指示的平面内参考位置的图像；图4是根据一个实施例的具有指示传感器位置、估计的活检部位和活检目标位置的叠加图的图像；图5是示出了根据说明性实施例的用于跟踪医学仪器的方法的流程图；并且图6是示出了根据说明性实施例的用于选择用于跟踪医学仪器的透视或者实用操作的方法的流程图。具体实施方式根据本原理，提供了实施例，其解释医学仪器(例如，活检工具)相对于当前图像或图像切片(例如，经直肠超声(TRUS)、磁共振图像(MRI)等)的跟踪的三维(3D)位置和取向，选取并且重新绘制二维(2D)图像或图像切片以进行显示，因此它们包括(一个或多个)实时跟踪的工具位置以及在适当图像或图像切片(例如，倾斜磁共振(MR)切片)上的叠加图工具表示。靶向前列腺活检流程可以在流程中采集的3DTRUS图像集被配准到流程前3DMR图像集之后在实时2DTRUS成像下被执行。实况3DTRUS成像是有吸引力的，因为能够潜在地在不移动(或者通过最低限度地移动)TRUS探头的情况下对前列腺进行成像，从而得到更为准确的TRUS-MR配准。然而，在这样的3D工作流中，以用户友好和直观方式识别和显示活检工具是具有挑战性的。本原理采用超声(US)跟踪技术(例如，“原位”)，其被配置为在3DUS环境中工作。因为传感器的3D位置是已知的，因此能够估计传感器相对于给定2D图像平面的部位。这是非常有用的特征，因为即使在3D工作流中，常常使用2D图像绘制来执行引导。提供了一种用于对医学工具(例如，活检针)和周边解剖结构的智能实时可视化的方法。这辅助通过以用户友好和直观的方式实现对活检工具的识别和显示，来调整针对介入流程的3D工作流。在一个实施例中，(一个或多个)跟踪传感器的实时3D跟踪位置被用于定量地估计相对于当前2D成像平面的传感器部位。每个传感器可以由不同尺寸的(尺寸越大，其距当前图像平面越远(或者反之亦然))圆形或其他形状以及其距当前图像平面的距离来表示。在另一实施例中，所显示的2DTRUS图像被(从实况3D图像)实时地重新绘制，以包括活检工具的当前姿态。这提供了在活检工具附近的解剖结构的实时视图，其在工具的插入期间会是尤其有用的。在另一实施例中，已知的TRUS-MR配准被用于连续更新和显示示出活检工具的2DMR切片。这提供附加的值，因为在提供更丰富的软组织信息的MR图像中对活检进行导航更加直观。活检工具也被指示。应当理解，将依据医学仪器来描述本专利技术；然而，本专利技术的教导宽泛得多并且能应用于任何可跟踪的仪器。在一些实施例中，在跟踪或分析复杂生物或机械系统的过程中采用本原理。具体而言，本原理能应用于对生物系统的内部追踪流程以及在诸如肺、胃肠道、排泄器官、血管等的身体的所有区域中的流程。在附图中描绘的元件可以在硬件与软件的各种组合中得以实施，并且提供可以被组合在单个元件或多个元件中的功能。能够通过使用专用硬件以及能够运行与合适的软件相关联的软件的硬件来提供在附图中所示的各个元件的功能。当由处理器提供时，所述功能能够由单个专用处理器、由单个共享处理器、或者由多个个体处理器(它们中的一些能够被共享)来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被解释为排他地指代能够运行软件的硬件，并且能够暗含地包括而不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、非易失性存储设备等。此外，在本文中记载本专利技术的原理、各方面和实施例以及其具体范例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能两者的等价物。另外，这样的等价物旨在包括当前已知的等价物以及未来发展的等价物(即，执行相同功能的所开发的任何元件，而不管结构如何)。因此，例如，本领域技术人员将认识到，在本文中呈现的框图表示实现本专利技术的原理的说明性系统部件和/或电路的概念视图。类似地，将认识到，任何流程表、流程图等表示基本上可以被表示在计算机可读存储介质中并因此可以由计算机或处理器来运行的各种过程，而无论这样的计算机或处理器是否被明确地示出。此外，本专利技术的实施例能够采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于跟踪仪器的系统，包括：两个或更多个传感器(22)，其被沿着仪器的长度设置并且被与邻近的传感器间隔开；解释模块(45)，其被配置为根据所述两个或更多个传感器的位置来选择并更新来自三维图像体积的图像切片，所述三维图像体积包括两个或更多个传感器相对于所述体积中的目标的所述位置；以及图像处理模块(48)，其被配置为生成指示在所述图像切片中的参考位置的叠加图(80)，所述参考位置包括所述两个或更多个传感器的所述位置以及与显示中的所述图像切片的相对偏移，以提供用于对所述仪器进行定位和取向的反馈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.16 US 62/025,4811.一种用于跟踪仪器的系统，包括：两个或更多个传感器(22)，其被沿着仪器的长度设置并且被与邻近的传感器间隔开；解释模块(45)，其被配置为根据所述两个或更多个传感器的位置来选择并更新来自三维图像体积的图像切片，所述三维图像体积包括两个或更多个传感器相对于所述体积中的目标的所述位置；以及图像处理模块(48)，其被配置为生成指示在所述图像切片中的参考位置的叠加图(80)，所述参考位置包括所述两个或更多个传感器的所述位置以及与显示中的所述图像切片的相对偏移，以提供用于对所述仪器进行定位和取向的反馈。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述仪器(12)包括活检针，并且所述图像处理模块生成针对估计的活检部位的叠加图(55)。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述仪器(12)包括活检针，并且图像生成模块生成针对所述活检针的叠加图(53)。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述解释模块(45)选择所述图像切片以包括至少一个平面内参考位置。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述解释模块(45)选择所述图像切片以包括所有平面内参考位置。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述叠加图(80)指示针对每个参考位置的形状和/或偏移距离中的至少一个。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述形状(23)被相对于所述偏移距离的幅度成比例地定尺寸。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考位置额外地包括目标、估计的位置或医学设备的表示中的一个或多个。9.根据权利要求1所述的系统，还包括第一成像系统，所述第一成像系统被配置为生成所述体积的三维(3D)图像(302)并且将所述3D图像与在包括所述两个或更多个传感器的视场中由第二成像系统(70)实时获取的二维图像配准。10.一种用于跟踪仪器的系统，包括：两个或更多个传感器(22)，其被沿着仪器的长度设置并且被与邻近的传感器间隔开；成像系统(70)，其被配置为在多个图像切片中对所述两个或更多个传感器的位置进行成像；解释模块(45)，其被配置为选择并更新来自所述多个图像切片的对应于三维图像中的平面的图像切片，所述解释模块基于参考位置的部位来选择所述图像切片，所述参考位置包括至少所述两个或更多个传感器和目标的位置；以及图像处理模块(48)，其被配置为生成指示所述图像切片中的所述参考位置的叠加图(80...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴拉特，A·K·贾殷，A·博尼拉斯瓦卡，
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