导航支持制造技术

本发明专利技术涉及一种医学介入期间的指导。为了利用方便的设置提供改善的导航支持，提供一种用于导航支持的系统(10)。图像数据输入部(12)接收从不同角度采集的对象的身体部分的多幅2D X射线图像。在X射线图像中可见并且能够由导航系统检测的一组标记被分配给对象。标记检测装置(16)被提供为检测被分配给对象的标记的当前空间位置。数据处理器(14)基于多幅2D X射线图像来重建对象的3D体积。标记的至少部分被布置在由重建对象的3D体积覆盖的体积外侧，同时标记在2D X射线图像中可见。数据处理器(14)基于位于3D体积外侧的多幅2D X射线图像的图像数据来识别2D X射线图像中的标记，并且确定标记关于对象的3D体积的空间位置。数据处理器(14)还基于检测到的标记的当前空间位置和确定的标记关于对象的3D体积的空间位置来将重建对象的3D体积配准到对象的当前空间位置。输出接口(18)提供配准的重建3D体积用于导航。航。航。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导航支持


[0001]本专利技术涉及医学介入期间的指导，并且尤其涉及用于导航支持的系统、用于对象的医学介入的导航X射线成像装置以及用于导航支持的方法。

技术介绍

[0002]日益增多的手术过程以最小化非入侵的方式执行。近几年开发了各种方案来改善手术的易用性和可获得的精确度。在一些示例中，患者和设备跟踪与例如术前CT或者MRI图像的配准相组合。作为示例，US 8553839B2提供一种用于生成包括患者的内部和外部二者的信息的图像。所述系统包括用于提供患者内部的X射线图像的X射线设备以及用于提供患者外部的相机图像的对波长做出响应的相机。相机可以由X射线设备支撑以建立相机与X射线设备之间确定的空间关系。所述系统还包括用于将X射线图像与相机图像空间相关的空间参考，其中，所述空间参考在X射线图像和相机图像中可检测。数据处理器被配置用于基于所述空间参考将相机图像和X射线图像呈现为合成图像。用于对例如导航系统中的锥形射束CT采集的3D CT图像的配准的示例是基于对与3D成像体积中的光学标记具有已知关联的X射线可见标记的分析(例如，分割)的图像。然而，已经表明，在例如移动3D能力C臂相机的具有相对小视场的成像系统中，可能不能够同时捕获感兴趣的解剖体和X射线可见标记二者。

技术实现思路

[0003]因而需要提供一种具有方便设置的改善的导航支持。
[0004]本专利技术的目标由独立权利要求的对象解决，进一步的实施例结合在从属权利要求中。应该注意到，下面描述的本专利技术的方面也应用于用于导航支持的系统，应用于用于医学介入的被导航的X射线成像装置并且应用于用于导航支持的方法。
[0005]根据本专利技术，提供一种用于导航支持的系统，所述系统包括图像数据输入部、数据处理器、标记检测装置和输出接口。所述标记检测装置被配置为检测被分配给对象的标记的当前空间位置。图像数据输入部被配置为接收从不同的角度采集的对象的身体的多幅2D X射线图像。在X射线图像中可见并且能够由导航系统检测的一组标记被分配给对象。数据处理器被配置为基于多幅2D X射线图像来重建对象的3D体积。所述标记的至少部分被布置在由对象的重建3D体积覆盖的体积外侧，而所述标记在2D X射线图像中可见。数据处理器还被配置为基于3D体积外侧的多幅2D X射线图像的图像数据来识别2D X射线图像中的标记，并且确定标记相对于对象的3D体积的空间位置。处理器还被配置为基于由标记检测装置检测的标记的当前空间位置以及所确定的标记关于对象的3D体积的空间位置来将对象的重建3D体积配准到对象的当前空间位置。输出接口被配置为提供配准的重建3D体积用于导航支持。
[0006]作为有益效果，标记不需要被布置在由重建3D体积限定为3D视场的感兴趣区域内，而是能够被分配在窄的3D视场外侧，同时仍然位于较宽的2D视场内侧。因而，例如，在开
放手术的情况下，能够使用标记的更远距离的布置，为手术提供工作空间作为操作区域。作为另一示例，为了最小化非入侵的脊柱手术，标记可以位于皮肤上面或者上方，同时X射线成像并且尤其是3D体积重建能够集中于脊柱，排除皮肤区域或者上方。
[0007]根据第一示例，为了确定标记关于对象的3D体积的空间位置，数据处理器被配置为使用来自3D体积外侧的2D X射线图像的2D图像数据并且检测所述2D图像数据中的标记。
[0008]根据第二示例，为了确定所述标记关于所述对象的3D体积的空间位置，所述数据处理器被配置为提供扩展的视场重建，其使位于对象的重建3D体积外侧的高对比度项目(诸如，标记)或者关于其的形状或者X射线吸收属性的先前知识可用的项目可视化。
[0009]根据示例，所述标记检测装置包括被配置为检测所述标记的多个光学跟踪器，例如光学相机。这些相机可以例如被提供为被附接到移动基座结构、天花板支撑和/或在某些实施例中集成在C臂X射线系统的X射线检测的壳体中。
[0010]备选地或额外地，能够提供非光学导航系统。在另一示例中，提供被附接到移动基座结构的多个电测跟踪器，例如电磁传感器，所述电磁传感器被配置为检测所述标记。在其他示例中，提供被附接到移动基座结构的多个基于超声的跟踪器，例如基于超声的跟踪器，所述电磁传感器被配置为检测所述标记。
[0011]根据示例，为了检测来自所述3D体积外侧的2D X射线图像的所述2D图像数据中的标记或者在扩展的视场重建中的标记，提供关于所述标记的形状和X射线吸收属性的一组信息中的至少一个并且用于在检测所述标记之前进行伪影校正。
[0012]根据本专利技术，还提供一种用于对象的医学介入的导航X射线成像装置。所述装置包括根据前述示例之一的用于导航支持的系统。所述装置还包括X射线成像系统，例如，移动系统或者非移动系统。所述X射线成像系统被配置为从多个角度采集2D X射线图像，用于提供对象的身体的多个采集的2D X射线图像。所述导航装置被配置为将所述X射线成像系统的空间坐标系与用于导航支持的所述系统的空间坐标系链接。
[0013]根据示例，提供多个至少两个标记，所述标记被配置用于临时分配给所述对象。例如，所述标记可以被分配给位于感兴趣区域外侧的对象，所述感兴趣区域由重建3D体积覆盖。
[0014]根据一方面，还提供一种用于导航支持的方法，所述方法包括以下步骤：
[0015]从不同角度采集对象的身体的多幅2D X射线图像，其中，在X射线图像中可见并且能够由导航系统检测的一组标记被分配给所述对象；
[0016]基于所述多幅2D X射线图像来重建所述对象的3D体积；其中，所述标记的至少部分被布置在由对象的重建3D体积覆盖的体积外侧，同时所述标记在所述2D X射线图像中可见；
[0017]基于所述3D体积外侧的所述多幅2D X射线图像的图像数据来识别所述2D X射线图像中的所述标记，并且确定所述标记关于所述对象的3D体积的空间位置；
[0018]检测被分配给所述对象的所述标记的当前空间位置；
[0019]基于检测到的所述标记的当前空间位置以及所确定的所述标记关于所述对象的3D体积的空间位置来将所述对象的重建3D体积配准到所述对象的当前空间位置；并且
[0020]提供配准的重建3D体积用于导航支持。
[0021]根据一方面，提供一种包括X射线成像系统的导航X射线成像系统，能够通过组合
来自相对于所述对象(即，所述对象的身体)的不同角度的一组2D X射线图像的信息来重建所述对象的内部的3D X射线图像。
[0022]另外，提供一种导航系统，包括能够跟踪被分配给对象的身体的标记的光学相机或者电磁跟踪。在另一示例中，提供一种基于超声的导航系统。
[0023]导航系统可以包括不同类型的跟踪。例如，利用相机提供光学跟踪。在另一选项中，例如利用光学传感器和用于波束生成的光学发射器来提供光学跟踪。对于另一示例，基于回声定位的原理提供超声跟踪。对于另一示例，提供基于射频的跟踪。还提供其它组合和融合。
[0024]作为进一步的示例，提供单个相机光学跟踪。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于导航支持的系统(10)，包括：图像数据输入部(12)；数据处理器(14)；标记检测装置(16)；以及输出接口(18)；其中，所述标记检测装置被配置为检测被分配给对象的一组标记的当前空间位置；其中，所述图像数据输入部被配置为接收从不同角度采集的对象的身体的多幅2D X射线图像；其中，所述一组标记在所述X射线图像中可见；其中，所述数据处理器被配置为：基于所述多幅2D X射线图像来重建所述对象的3D体积；其中，所述一组标记的至少部分被定位在由所述对象的2D X射线图像的重建3D体积覆盖的体积外侧；并且基于位于所述3D体积外侧的所述多幅2D X射线图像的图像数据来识别所述2D X射线图像中的标记的至少所述部分，并且确定所述标记关于所述对象的所述3D体积的空间位置；并且基于由所述标记检测装置检测的所述标记的所述当前空间位置以及所确定的所述标记关于所述对象的所述3D体积的空间位置来将所述对象的所述重建3D体积配准到所述对象的当前空间位置；其中，所述输出接口被配置为提供所配准的重建3D体积用于导航支持。2.根据权利要求1所述的系统，其中，为了确定所述标记关于所述对象的所述3D体积的所述空间位置，所述数据处理器被配置为使用来自所述3D体积外侧的所述2D X射线图像的2D图像数据并且检测所述2D图像数据中的所述标记。3.根据权利要求1或者2所述的系统，其中，为了确定所述标记关于所述对象的所述3D体积的所述空间位置，所述数据处理器被配置为提供扩展的视场重建，包括高对比度项目或者关于其的形状或者X射线吸收属性的先前知识可用的项目的可视化，所述项目出现于位于所述对象的所述3D体积外侧的所述2D图像数据中。4.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述标记检测装置包括被配置为检测所述标记的多个光学相机(116)。5.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，所述标记检测装置包括被附接到基座的电磁跟踪装置(124)，所述电磁跟踪装置被配置为检测所述标记。6.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其中，为了检测来自所述3D体积外侧的所述2D X射线图像的所述2D图像数据中的所述标记，关于所述标记的形状和X射线吸收属性的一组信息中的至少一项被提供并且用于在检测所述标记之前的伪影校正。7.一种用于对象的医学介入的导航X射线成像装置(100)，所述装置包括：根据前述权利要求中的一项所述的用于导航支持的系统(10)；以及X射线成...

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