【技术实现步骤摘要】
所披露的技术总体上涉及在将医疗工具导航到靶标时最大限度地减少射线照相成像中的辐射暴露的腔内导航和治疗系统及方法。
技术介绍
1、存在几种常用的医学方法，如内窥镜手术或微创手术，以用于治疗影响包括肝、脑、心、肺、胆囊、肾和骨在内的器官的各种疾病。通常，临床医生采用如磁共振成像(mri)、超声成像、计算机断层扫描(ct)或荧光透视等一种或多种成像方式来标识患者体内的关注区域以及活检或治疗的靶标并导航到该关注区域和靶标。在一些手术中，可以利用术前扫描来进行靶标标识和术中引导。在一些情况下，可能还需要实时成像或术中成像来获得目标区域以及用于对目标区域中的组织进行活检或治疗的腔内医疗工具的更准确的当前图像。此外，可能需要显示医疗设备相对于靶标的当前位置以及其周围的实时图像数据来以安全且准确的方式(例如，在不会对其他器官或组织造成损害的情况下)将医疗设备导航到靶标。然而，实时术中成像可能会使患者受到不必要的和/或可能不健康量的x射线辐射。
2、已经证明内窥镜方法在导航到患者体内的关注区域时是有用的，并且特别地对于身体的腔网络内的区域(如肺部)也是如此。为了实现内窥镜方法以及更特别地肺部中的支气管镜方法，已经开发了支气管内导航系统，这些支气管内导航系统使用先前获取的mri数据或ct图像数据来生成如肺部等特定身体部位的三维(3d)渲染、模型或体积。
3、然后利用通过mri扫描或ct扫描生成的所得体积来创建导航规划，以促进将导航导管(或其他合适的医疗工具)通过支气管镜和患者的支气管分支推进到关注区域。可以将如电磁(em)跟
4、然而，通过先前获取的扫描(如ct扫描)生成的患者肺部的3d体积可能无法提供足以在导航程序期间将医疗设备或工具准确引导到靶标的基础。在一些情况下，不准确性是由该程序期间患者的肺部相对于获取先前获取的ct数据时的肺部发生了变形所引起的。这种变形(ct与身体差异)可能是由许多不同的因素引起的，这些因素包括例如当在镇静状态与非镇静状态之间转换时身体发生变化、支气管镜使患者的姿势发生变化、支气管镜使组织受到推动、肺部体积不同(例如，ct扫描是在吸气期间获取的，而导航是在呼吸期间进行的)、床位不同、日子不同等。这种变形可能导致靶标出现大幅移动，使得将医疗工具与靶标对准以便安全且准确地对靶标的组织进行活检或治疗具有挑战性。
5、因此，需要在体内导航及活检或治疗程序期间考虑患者移动的系统和方法。此外，为了由外科手术机器人系统或临床医生使用引导系统将医疗工具安全且准确地导航到远程靶标并利用医疗工具对远程靶标进行活检或治疗，系统应该在患者身体出现移动(例如，呼吸期间患者胸部出现移动)期间跟踪医疗工具的尖端，同时最大限度地减少患者受到的术中x射线辐射。
技术实现思路
1、本披露内容的技术总体上涉及将工具定位在延伸工作通道(ewc)内，使得工具的远侧部分从ewc的远端部分延伸预定距离，基于来自安置在ewc的远侧部分上的至少一个电磁(em)传感器的em信号跟踪工具的远侧部分，以及基于工具的被跟踪的远侧部分将ewc和工具一起导航到靶标。这种构造最大限度地减少或消除了术中成像的使用，并且因此最大限度地减少或消除了受到有害量的辐射。
2、在一方面，本披露内容提供了一种用于经由患者的腔网络导航到靶标的系统。该系统包括：延伸工作通道(ewc)，该ewc包括安置在ewc的远侧部分处的位置传感器；至少一个处理器；以及耦接到该至少一个处理器的存储器。该存储器上存储有指令，这些指令当由该至少一个处理器执行时使该至少一个处理器接收术前计算机断层扫描(ct)图像，基于该ct图像生成三维(3d)模型，并在操作性地耦接到该至少一个处理器的显示器上的用户界面中显示该3d模型。这些指令当由该至少一个处理器执行时还使该至少一个处理器接收对靶标在ct图像中的位置的指示，在3d模型中显示靶标的位置，并为ewc的导航生成通向靶标的路径规划。
3、这些指令当由该至少一个处理器执行时还使该至少一个处理器在ewc被导航通过患者的腔网络时接收来自位置传感器的位置信息，基于该位置信息将3d模型与患者的腔网络配准，显示位置传感器在3d模型内的位置，该位置基本上对应于位置传感器在患者的腔网络内的位置，并显示延伸工作通道遵循路径规划到达靶标附近的位置的导航情况。这些指令当由该至少一个处理器执行时还使该至少一个处理器接收安置在ewc内、相对于ewc固定且远端部分向远侧延伸超过ewc的远端部分的工具的工具信息，基于来自位置传感器的位置信息来确定工具的一部分的位置，并根据位置信息和工具信息在3d模型中显示虚拟工具；以及基于位置信息和工具信息在3d模型中显示虚拟工具向靶标推进的情况。
4、在各方面，该系统的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。工具可以包括可定位引导工具，该可定位引导工具可以包括第二位置传感器、消融工具或活检工具。ewc可以包括ewc柄部。工具可以包括固定构件，当工具安置在ewc内并且工具的远侧部分延伸超过ewc的远侧部分时，该固定构件与ewc柄部配合。固定构件可以将工具相对于ewc固定在合适的位置。工具可以包括用于操作工具的柄部。
5、ewc的远侧部分可以是弯曲的。这些指令当由该至少一个处理器执行时可以使该至少一个处理器接收具有六个自由度的位置信息。这些指令当由该至少一个处理器执行时可以使该至少一个处理器显示提示用户锁定支气管镜适配器的消息，接收术中图像，基于术中图像更新靶标和ewc在3d模型中的相对位置，并显示提示用户解锁支气管镜适配器的消息。
6、术中图像可以是c形臂荧光透视图像、3d荧光透视图像或锥形束ct图像。工具信息可以是工具类型、工具特征或工具尺寸。这些指令当由该至少一个处理器执行时可以使该至少一个处理器通过根据工具信息投射位置信息来确定工具的远侧部分的位置，并基于工具的远侧部分的位置在3d模型中显示虚拟工具的一部分。
7、该系统可以包括耦接到工具并且被配置为存储工具信息的工具存储器，以及被配置为从工具存储器读取工具信息的工具存储器读取器。该至少一个处理器可以与工具存储器读取器操作性地通信。这些指令当由该至少一个处理器执行时可以使该至少一个处理器从工具存储器读取器接收工具信息。
8、在另一方面，本披露内容提供了一种用于经由腔网络导航到靶标的方法。该方法包括接收计算机断层扫描(ct)图像，基于ct图像生成三维(3d)模型，以及在显示器上的用户界面中显示3d模型。该方法还包括接收对靶标在ct图像中的位置的指示，在3d模型中显示靶标的位置，以及为导管的导航生成通向靶标的路径规划。该方法还包括接收来自安置在导管的远侧部分处的位置传感器的位置信息，基于该位置信息将3d模型与患者的腔网络配准，以及显示位置传感器在3d模型内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于经由患者的腔网络导航到靶标的系统，所述系统包括：
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述工具包括包含第二位置传感器的可定位引导工具、消融工具或活检工具。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述EWC包括EWC柄部，并且
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述EWC的远侧部分是弯曲的，
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述指令当由所述至少一个处理器执行时进一步使所述至少一个处理器进行以下操作：
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述术中图像是C形臂荧光透视图像、3D荧光透视图像或锥形束CT图像。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述工具信息是工具类型、工具特性或工具尺寸，并且
8.如权利要求6所述的系统，进一步包括：
9.一种用于经由腔网络导航到靶标的方法，所述方法包括：
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括显示在对所述靶标进行治疗、消融、采样或活检时所述工具的远端部分。
11.如权利要求9所述的方法，其中，确定所述工具的一部分的位置包括通过将
12.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
13.如权利要求12所述的方法，其中，接收所述术中图像包括接收2D荧光透视图像、3D荧光透视图像或锥形束CT图像。
14.如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述术中图像上显示所述路径规划的至少一部分、所述工具的至少一部分和所述靶标。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述术中图像是在降低的辐射剂量下捕获的。
16.一种系统，包括：
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述引导导管是智能延伸工作通道，并且
18.如权利要求16所述的系统，进一步包括支气管镜适配器，所述支气管镜适配器被构造为将所述引导导管锁定在适当位置，
19.如权利要求16所述的系统，其中，所述工具包括柄部，并且从所述柄部的远端部分到所述工具的远端部分的长度是相同的长度。
20.如权利要求16所述的系统，进一步包括电磁发生器，所述电磁发生器被配置为产生电磁场，
...【技术特征摘要】
1.一种用于经由患者的腔网络导航到靶标的系统，所述系统包括：
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述工具包括包含第二位置传感器的可定位引导工具、消融工具或活检工具。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述ewc包括ewc柄部，并且
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述ewc的远侧部分是弯曲的，
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述指令当由所述至少一个处理器执行时进一步使所述至少一个处理器进行以下操作：
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述术中图像是c形臂荧光透视图像、3d荧光透视图像或锥形束ct图像。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述工具信息是工具类型、工具特性或工具尺寸，并且
8.如权利要求6所述的系统，进一步包括：
9.一种用于经由腔网络导航到靶标的方法，所述方法包括：
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括显示在对所述靶标进行治疗、消融、采样或活检时所述工具的远端部分。
11.如权利要求9所述的方法，其中，确定所述工具的一部分的位置包括...
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