介入设备跟踪制造技术

本发明专利技术涉及介入设备跟踪。为了以较少X射线辐射提供对仪器的便利跟踪，提供了一种用于跟踪介入设备的系统(10)，其包括接口单元(12)、数据存储单元(14)、处理单元(16)和输出单元(18)。接口单元被配置为提供利用光学相机在至少两个不同查看方向上采集的对象的感兴趣区域的至少两幅当前2D图像。2D图像示出了感兴趣区域中的仪器，其中，所述仪器具有包括刚性圆柱体的几何结构。处理单元被配置为在至少两幅当前2D图像中的每幅中识别表示仪器的至少一条直线。处理单元还被配置为基于在至少两幅当前2D图像中的每幅中识别的至少一条直线来确定仪器3D线。处理单元还被配置为将仪器3D线投影在对象的感兴趣区域的介入前3D数据上，从而生成组合导航图像。输出单元被配置为向用户提供组合导航图像。户提供组合导航图像。户提供组合导航图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】介入设备跟踪


[0001]本专利技术涉及介入设备跟踪，并且尤其涉及用于跟踪介入设备的系统、具有介入设备跟踪以用于导航目的的医学成像装置以及用于跟踪仪器的方法。

技术介绍

[0002]在手术期间用作导航系统的光学跟踪系统越来越多地用于医学行业。例如，导航系统提供关于手术仪器相对于患者的位置的实时信息。这可能是有用的，例如，在微创图像引导式介入期间，其越来越多地备选地用于开放手术流程。导航系统可能使用多个红外相机，其结合需要附接到需要由系统跟踪的元件的特殊标记。将跟踪的标记附接到患者外部的仪器的端部因此允许跟踪系统计算患者内部的仪器的端部的位置。尽管红外标记的使用导致可靠和准确的跟踪，但将这些标记附接到手术仪器上能够被认为是繁琐的，例如是非期望的，因为其抑制移动的自由并增加了仪器的额外质量。使用可见光相机和标记进行仪器跟踪也是可能的，这与红外跟踪技术共享相同的缺点。备选地，可以将小图案附接到仪器的轴。这种模式被设计为使其可以容易地被光学相机探测到，从而产生类似的跟踪性能。尽管这种方法解决了附接移动抑制标记的机械缺点，但其需要专门生产的仪器。
[0003]WO 2013 190409 A2涉及跟踪介入设备。为了提供对介入设备的便利和简化的实时跟踪，提供了一种用于跟踪介入设备的医学成像系统，其包括提供介入设备的第一部分的第一图像数据的接口单元，所述第一部分被布置在物体外部。第一图像数据包括3D图像数据，例如由可见光相机采集的。接口单元还提供介入设备的第二部分的第二图像数据，所述第二部分是第一部分的延续，并且所述第二部分布置在对象内部。第二图像数据包括2D图像数据，例如通过X射线成像采集的。处理单元基于第一图像数据计算介入设备的第一3D模型部分，并且基于第二图像数据和第一模型部分计算介入设备的第二3D模型部分。接口单元基于第一和第二3D模型部分提供介入设备的图形表示的数据。
[0004]此外，WO 2014013393 A2公开了一种用于在介入流程中实现仪器引导的成像系统。基于患者内部的3D图像数据规划介入路径。提供至少一个相机以用于在介入流程期间获得患者外部的相机图像。在(一幅或多幅)相机图像和3D图像数据之间建立空间对应关系，基于该对应关系计算与(一幅或多幅)相机图像对应的路径的视图。
[0005]然而，已经示出存在对进一步X射线剂量减少的不断增加的需求。

技术实现思路

[0006]因此能够需要提供使用更少X射线辐射的甚至更加便利的仪器跟踪。
[0007]本专利技术的目的由独立权利要求的主题解决；另外的实施例被并入在从属权利要求中。应当注意，本专利技术的以下描述的方面也适用于用于跟踪介入设备的系统、具有介入设备跟踪以用于导航目的的医学成像装置以及用于跟踪仪器的方法。
[0008]根据本专利技术，提供了一种用于跟踪介入设备的系统。该系统包括接口单元、数据存储单元、处理单元和输出单元。接口单元被配置为提供利用光学相机在至少两个不同查看
方向上采集的对象的感兴趣区域的至少两幅当前2D图像。2D图像示出了感兴趣区域中的仪器，其中，该仪器具有包括刚性圆柱体的几何结构。处理单元被配置为在至少两幅当前2D图像中的每幅中识别表示仪器的至少一条直线。处理单元还被配置为基于在至少两幅当前2D图像中的每幅中识别的至少一条直线来确定仪器3D线，即通过计算生成仪器3D线。处理单元还被配置为将2D图像与对象的感兴趣区域的介入前3D数据进行空间配准，并且还将仪器3D线投影在对象的感兴趣区域的介入前3D数据上，从而生成组合导航图像。输出单元被配置为向用户提供组合导航图像。
[0009]这提供了基于光学成像的设备跟踪，尤其是实况跟踪，而无需采集另外的X射线图像。内部(即物体的不可见部分)的图像数据由已经可用的X射线图像数据提供，并且因此不需要额外的、可避免的辐射剂量。
[0010]在示例中，仪器是如针、螺丝刀、钻头等的介入设备。
[0011]例如，将2D图像与介入前3D数据进行空间配准，即，使2D相机图像与介入前3D扫描在空间上对应，可以如同一申请人的以上参考申请WO2014013393A2中所描述被执行。
[0012]根据示例，对于对至少一条直线的识别，处理单元被配置为使用在介入前3D扫描中的规划的仪器路径来在至少两幅当前2D图像中定义用于线识别的搜索区域。
[0013]即，表示要由仪器跟随的3D轨迹的数据可能已与3D扫描相关联。使用3D扫描和2D图像之间建立的空间对应关系，将该规划的3D轨迹映射到相机图像的坐标空间。基于这种映射，可以在相机图像中定义用于搜索和识别仪器的感兴趣区域。例如，然后可以相应地限制用于识别相机图像中的直线候选的算法的搜索空间。因此，还可以提高仪器识别的准确性和/或效率。
[0014]根据另一示例，处理单元被配置为提供至少两幅当前2D图像中的每幅的边缘检测滤波。处理单元被配置为对经边缘检测滤波的2D图像进行变换，其中，2D图像空间中的线上的点可变换为参数空间中的线。此外，参数空间中的峰是可识别的，以确定至少一条线在相应2D图像空间中的位置。
[0015]边缘检测为2D线(图像中)以及因此仪器的识别和定位过程提供了改进的图像数据，从而得到用于这些的3D数据。
[0016]根据示例，针对对至少两幅当前2D图像中的每幅的边缘检测滤波，处理单元被配置为应用Canny边缘检测器和拉普拉斯滤波器中的至少一个。针对对经边缘检测滤波的2D图像的变换，处理单元被配置为应用霍夫变换和拉登变换的组中的至少一个。
[0017]这提供了对线的鲁棒和可靠的识别和对它们的空间布置的确定。
[0018]根据示例，处理单元被配置为在至少两幅当前2D图像中的每幅中识别表示仪器的两侧的至少一对直线。针对对至少一对直线的识别，处理单元被配置为使用仪器的宽度来选择彼此的距离与宽度匹配的直线对。
[0019]这进一步提高了识别的准确性并促进了发现，并且因此减少了计算工作量。应注意，在该示例中，可能不需要使用规划的仪器路径来限制仪器搜索空间，如上所述。即，作为使用规划的仪器路径的识别的备选，可以执行涉及仪器宽度的识别。
[0020]根据示例，输出单元包括被配置为显示组合导航图像的显示器。
[0021]组合导航图像形式的信息因此被提供给用户，例如作为实况信息。
[0022]根据本专利技术，还提供了一种具有介入设备跟踪以用于导航目的的医学成像装置。
该装置包括包含至少两个可见光相机的成像系统，以及用于跟踪根据前述示例之一的介入设备的系统。成像系统被配置为采集对象的感兴趣区域的至少两幅当前2D图像并将其提供给接口单元。
[0023]根据示例，还提供了一种医学X射线成像系统，包括X射线源和X射线探测器。医学X射线成像系统被配置为提供用于重建介入前3D数据的图像数据。
[0024]根据本专利技术，还提供了一种用于跟踪医学仪器的方法。该方法包括以下步骤：
[0025]a1)提供利用光学相机在至少两个不同查看方向上采集的对象的感兴趣区域的至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于跟踪介入设备的系统(10)，所述系统包括：
‑
接口单元(12)；
‑
数据存储单元(14)；
‑
处理单元(16)；以及
‑
输出单元(18)；其中，所述接口单元被配置为提供利用光学相机在至少两个不同查看方向上采集的对象的感兴趣区域的至少两幅当前2D图像；其中，所述2D图像示出了所述感兴趣区域中的仪器，其中，所述仪器具有包括刚性圆柱体的几何结构；其中，所述处理单元被配置为：在所述至少两幅当前2D图像中的每幅中识别表示所述仪器的至少一条直线；基于所述至少两幅当前2D图像中的每幅中的所识别的至少一条直线来确定仪器3D线；将所述2D图像与所述对象的所述感兴趣区域的介入前3D数据进行空间配准；并且将所述仪器3D线投影在所述介入前3D数据上，从而生成组合导航图像，其中，所述输出单元被配置为向所述用户提供所述组合导航图像，并且其中，针对对所述至少一条直线的所述识别，所述处理单元被配置为在介入前3D扫描中使用规划的仪器路径以在所述至少两幅当前2D图像中定义用于线识别的搜索区域。2.根据权利要求1所述的系统，其中，针对对所述至少一条直线的所述识别，所述处理单元被配置为提供对所述至少两幅当前2D图像中的每幅的边缘检测滤波；并且对经边缘检测滤波的2D图像进行变换；其中，2D图像空间中的线上的点能够变换到参数空间中的线；并且其中，所述参数空间中的峰是能识别的，以确定所述至少一条线在相应2D图像空间中的位置。3.根据权利要求2所述的系统，其中，针对对所述至少两幅当前2D图像中的每幅的所述边缘检测滤波，所述处理单元被配置为应用Canny边缘检测器和拉普拉斯滤波器中的至少一项；并且其中，针对对所述经边缘检测滤波的2D图像的所述变换，所述处理单元被配置为应用霍夫变换和拉东变换的组中的至少一项。4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其中，所述处理单元被配置为通过所述仪器的增强3D部分来补充表示所述仪器的可见部分的所述3D线；并且其中，所述增强3D部分表示被部分地插入到所述对象中的所述仪器的不可见部分。5.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述处理单元被配置为在所述至少两幅当前2D图像中的每幅中识别表示所述仪器的两侧的至少一对直线；并且其中，针对对所述至少一对直线的所述识别，所述处理单元被配置为使用所述仪器的宽度来选择彼此的距离与所述宽度相匹配的直线对。6.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述处理单元被配置为将所述仪器3D线投影到所述2D图像中的至少一幅上以提供验证图像；并且其中，所述输出单元被配置为向所述用户提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：