用于多个视觉系统的配准的系统和方法技术方案

一种方法包括生成解剖结构区域模型并且从位于解剖结构区域内的内窥镜图像捕获探针接收真实图像。该方法还包括识别真实图像中的真实基准区域并且识别解剖结构区域模型中的多个虚拟组织结构。该方法还包括将多个虚拟组织结构中的一个虚拟组织结构与真实基准区域进行匹配，并且根据多个虚拟组织结构中的匹配的一个虚拟组织结构确定内窥镜图像捕获探针的探针姿态。

System and method for registration of multiple vision systems

A method includes generating an anatomical structure area model and receiving a real image from an endoscope image capture probe located within an anatomical region. The method further includes identifying the true reference area in the real image and identifying a plurality of virtual organizational structures in the anatomical structure area model. The method also includes matching a virtual organization structure of multiple virtual organization structure and real base area, and determined according to a virtual organization structure, organization structure of multiple virtual endoscope probe microscope image capture probe attitude.

【技术实现步骤摘要】
本申请是于2013年8月12日提交的名称为“用于多个视觉系统的配准的系统和方法”的中国专利申请201380042174.8(PCT/US2013/054555)的分案申请。
本公开涉及用于导航患者解剖结构以进行微创程序的系统和方法，并且更特别地涉及配准用于进行微创程序的多个视觉系统的系统和方法。
技术介绍
微创医疗技术旨在减少在介入性程序期间被损伤的组织的量，由此减少患者恢复时间、不适以及有害副作用。这类微创技术可以通过患者解剖结构内的自然孔口或者通过一个或多个外科手术切口来执行。通过这些自然孔口或切口，临床医生可以插入介入性器械(包括外科手术器械、诊断器械、治疗器械或活检器械)以达到目标组织位置。为了达到目标组织位置，微创介入性器械可以导航在解剖结构系统(例如，肺、结肠、肠、肾、心脏、循环系统等)中的自然的或外科手术产生的通道中。多个系统可以被用于辅助临床医生引导介入性器械通过解剖结构通道。这些系统包括向临床医生显示来自介入性器械的视点的解剖结构通道的视图的可视化系统。需要改进的系统和方法以便利用多个可视化系统来增强临床医生对介入性器械的位置和姿态的理解。
技术实现思路
本专利技术的实施例由随附的权利要求概括。在一个实施例中，一种方法包括生成解剖结构区域的模型并且从位于解剖结构区域内的内窥镜图像捕获探针接收真实图像。该方法还包括识别真实图像中的真实基准区域并且识别解剖结构区域的模型中的多个虚拟组织结构。该方法还包括将多个虚拟组织结构中的一个与真实基准区域进行匹配并且根据多个虚拟组织结构中的匹配的一个虚拟组织结构确定内窥镜图像捕获探针的探针姿态。在另一实施例中，医疗系统包括柔性导管主体、在导管主体内延伸的图像捕获探针以及存储描述解剖结构区域的解剖结构数据的存储器。该系统还包括处理器，该处理器被配置为生成解剖结构区域的模型并且从位于解剖结构区域内的图像捕获探针接收真实图像。该处理器被进一步配置为识别真实图像中的真实基准区域并且识别解剖结构区域的模型中的多个虚拟组织结构。该处理器被进一步配置为将多个虚拟组织结构中的一个与真实基准区域进行匹配并且根据多个虚拟组织结构中的匹配的一个虚拟组织结构确定图像捕获探针的探针姿态。一种配准解剖结构图像的方法，该方法包括生成解剖结构区域的三维模型并且从位于解剖结构区域内的内窥镜图像捕获探针接收真实图像。该方法进一步包括识别真实图像中的真实基准区域并且从方位传感器接收方位信息，该方位信息识别解剖结构区域中的探针的尖端所处的子区域。该方法进一步包括识别子区域中的多个虚拟组织结构、将子区域中的多个虚拟组织结构中的一个与真实基准区域进行匹配以及根据子区域中的多个虚拟组织结构中的匹配的一个虚拟组织结构确定内窥镜图像捕获探针的探针姿态。附图说明当与附图一起阅读时，从以下具体实施方式中更好地理解本公开的各方面。需要强调的是，根据行业标准惯例，各种特征没有按比例绘制。事实上，各种特征的尺寸可以被任意地增加或减少，以便清晰地讨论。此外，本公开可能在各个示例中重复参考编号和/或字母。这种重复是出于简化和清晰的目的，并且本身并不规定所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。图1是根据本公开的实施例的机器人介入系统。图2示出利用本公开的各方面的介入性器械系统。图3a是来自肺部内的可视化器械的采样真实图像。图3b是从图3a的真实图像中提取的组织结构的表示。图3c和3d是从图3a的真实图像中提取的组织结构的分层表示。图3e是描绘肺部的跟踪图像，微创器械被插入肺部内。图3f是图3e的跟踪图像的子区域的放大视图。图3g是显示真实图像、虚拟图像、微观跟踪图像以及宏观跟踪图像的示例性显示屏。图4a-4d是示出配准多个可视化系统的方法的流程图。具体实施方式在本专利技术的各方面的以下具体实施方式中，陈述多个具体细节是为了彻底理解所公开的实施例。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实施。在其他情况下，没有详细描述熟知的方法、程序、部件以及电路，以免不必要地掩盖本专利技术实施例的各方面。并且，为了避免不必要的描述性重复，当适用于其他说明性实施例时，根据一个说明性实施例描述的一个或多个部件或动作可以被使用或省略。以下的实施例将依据各种器械和器械的各部分在三维空间中的状态来描述它们。如本文使用的，术语“方位”指代对象或对象的一部分在三维空间(例如，沿笛卡尔X、Y、Z坐标系的三个平移自由度)中的位置。如本文使用的，术语“取向”指代对象或对象的一部分的旋转布置(三个旋转自由度，例如滚动、俯仰和偏摆)。如本文使用的，术语“姿态”指代对象或对象的一部分在至少一个平移自由度中的方位以及对象或对象的一部分在至少一个旋转自由度中的取向(高达六个总的自由度)。如本文使用的，术语“形状”指代沿着对象测得的一组姿态、方位或取向。参考附图中的图1，用在例如外科手术程序、诊断程序、治疗程序或活检程序中的机器人介入性系统总体由参考编号100指示。如图1所示，机器人系统100通常包括介入操纵器组件102，用于操作介入性器械104对患者P执行各种程序。组件102被安装到手术台O或者在手术台O附近。主控组件106允许外科医生S观察外科手术部位并且控制从动操纵器组件102。主控组件106可以位于外科医生的控制台C，所述控制台通常位于与手术台O相同的房间内。然而应该理解，外科医生S可以位于与患者P不同的房间内或者完全不同的建筑内。主控组件106通常包括可选的支撑件108和控制操纵器组件102的一个或多个控制设备112。控制设备112可以包括任何数量的多种输入设备，例如操纵杆、追踪球、数据手套、触发枪、手操作控制器、声音识别设备、身体动作或存在传感器等。在一些实施例中，一个或多个控制设备112将被提供有与相关联的介入性器械104相同的自由度，以便向外科医生提供临场感(telepresence)，或者一个或多个控制设备112是与器械104一体的感觉，使得外科医生具有直接控制器械104的强烈感觉。在其他实施例中，(多个)控制设备112可以具有比相关联的介入性器械104更多或更少的自由度并且仍然向外科医生提供临场感。在一些实施例中，(多个)控制设备112是手动输入设备，其以六个自由度移动并且还可以包括用于致动器械(例如，用于关闭抓爪、对电极施加电势、输送药物处理等)的可致动手柄。在替换实施例中，机器人系统可以包括多于一个从动操纵器组件和/或多于一个主控组件。操纵器组件的准确数量将取决于外科手术程序和手术室内的空间限制以及其他因素。主控组件可以是集中的，或者它们可以被定位在分开的位置。多个主控组件允许多于一个操作者以各种组合控制一个或多个从动操纵器组件。可视化系统110可以包括内窥镜系统，使得外科手术部位的同步(实时)图像被提供给外科医生控制台C。同步图像可以是例如由位于外科手术部位内的内窥镜探针捕获的二维或三维图像。在该实施例中，可视化系统110包括可以被集成地或可移除地耦合到介入性器械104的内窥镜部件。然而，在替换实施例中，可以使用附连到单独的操纵器组件的单独的内窥镜来对外科手术部位进行成像。替换地，单独的内窥镜组件可以由用户直接操作，而无需机器人控制。内窥镜组件可以包括主动转向件(例如，经由遥控转向线)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：从位于解剖结构区域内的内窥镜图像捕获探针接收真实图像；识别所述真实图像中的真实基准区域；将所述真实基准区域与来自所述解剖结构区域的模型的多个虚拟组织结构中的一个虚拟组织结构进行匹配；以及相对于所述解剖结构区域的所述模型，定位所述内窥镜图像捕获探针的尖端。

【技术特征摘要】
2012.08.14 US 61/682,9661.一种方法，其包括：从位于解剖结构区域内的内窥镜图像捕获探针接收真实图像；识别所述真实图像中的真实基准区域；将所述真实基准区域与来自所述解剖结构区域的模型的多个虚拟组织结构中的一个虚拟组织结构进行匹配；以及相对于所述解剖结构区域的所述模型，定位所述内窥镜图像捕获探针的尖端。2.根据权利要求1所述的方法，其中定位包括根据所述多个虚拟组织结构中的匹配的一个虚拟组织结构确定所述内窥镜图像捕获探针的所述尖端的方位。3.根据权利要求2所述的方法，其中定位包括根据所述多个虚拟组织结构中的匹配的一个虚拟组织结构确定所述内窥镜图像捕获探针的所述尖端的取向。4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括显示来自所述解剖结构区域的所述模型的所述多个虚拟组织结构中的匹配的一个虚拟组织结构。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：从方位传感器系统接收方位信息，所述方位信息指示所述内窥镜图像捕获探针相对于所述解剖结构区域的方位。6.根据权利要求5所述的方法，其中匹配所述真实基准区域包括识别所述多个虚拟组织结构中的位于所述模型的子区域内的第一子集，关...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·赵，P·乔普拉，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国;US