利用用于呼吸监测的磁跟踪器来进行电磁跟踪的方法和系统技术方案

技术编号:13422617 阅读:88 留言:0更新日期:2016-07-28 17:14
一种使用电磁跟踪来监测患者呼吸的方法和系统。所述系统包括:附接到所述患者的跟踪器,其发射并接收随着所述患者呼吸而变化的磁场。由所述跟踪器接收到的变化的场能够与所述患者的呼吸状态相关联并用于生成呼吸信号。所述呼吸信号可以用于指示在所述患者上的介入流程期间何时推进介入工具。还可以使用相同的电磁系统来跟踪所述介入工具的位置,从而进一步帮助介入流程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体涉及用于在介入流程期间进行基于呼吸的引导的方法和系统。介入流程能够包括交互式图像引导手术和交互式手术流程,例如活检。本申请尤其适用于结合x射线计算机断层扫描(CT)成像系统执行的微创手术流程。这些流程涉及使用手术工具进行活检,或者使用短距放疗针等用于组织采样或规划或在对象(例如患者)的体内放置物体或仪器。然而,可以理解的是,本专利技术还可以应用于广范的其他成像仪器和技术,例如超声和磁共振成像设备、PET、SPECT等,并可以应用于广范的微创手术流程,包括用于将物体或仪器放置在患者内的精确位置处的多种形式的手术,例如介入放射流程以及其他。介入流程连同大多数涉及辐射的流程的典型目标在于控制辐射传递以使对患者和技师(放射学家)的辐射暴露最小化。
技术介绍
CT扫描器通常在介入流程期间用于图像引导。虽然可以使用CT荧光检查持续地观察针的推进,但是该方法由于对患者非常高的辐射剂量、放射学家手部暴露于主要射束、以及在CT机架膛内部操纵工具(例如,针)的不方便性而很少使用。因此,惯常做法是使用增量式工具推进,并通过单个CT发射或扫描来定期验证工具位置。在这种流程期间的一个主要挑战在于呼吸运动。由于这种运动,在工具操纵期间在目标区域内的内部器官的位置会显著不同于在先前CT扫描期间内部器官的位置。已经在CT引导流程的背景下使用了呼吸监测来选择CT扫描的最佳时间,主要为了(例如,通过使用呼吸门控)避免运动伪影或者用于所记录的呼吸波的后流程分析(例如,用于辐射治疗规划)。用于解决在介入流程期间的呼吸运动的一个惯常做法是使患者在CT扫描和后来、在介入工具插入期间以相同水平屏住呼吸。然而,与屏住呼吸和其他呼吸控制协议一起使用的各种呼吸监测技术可能不能准确地确定对象的呼吸状态。另外,呼吸监测系统的各部件通常只用于一个目的,即用于监测呼吸。介入工具引导系统还通常是独立的系统,其只在介入流程期间监测介入工具的定位和位置。
技术实现思路
所提出的系统和方法允许用户(例如,技师、放射学家或医生)使用电磁跟踪系统来准确地监测呼吸并由此将对介入工具的操纵限制于内部器官的位置靠近它们在先前CT扫描期间的位置的时间。所述方法基于在扫描期间和在整个介入流程中工具推进期间两种情况下对患者的持续呼吸监测,在一个实施例中,利用音频和/或视觉通知何时开始和/或停止工具操纵,例如针推进。在一个实施例中,一种电磁跟踪系统包括:附接到对象的第一跟踪器,其中,所述第一跟踪器包括用于发射磁场的发射器;附接到所述对象的第二跟踪器,其中,所述第二跟踪器包括用于测量所述磁场的第一接收器;以及逻辑单元,其用于基于由所述第一接收器测量的所述磁场来确定所述第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的位置,并且用于基于所述第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的所述位置来生成呼吸信号,其中,所述第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的所述位置在所述对象的多个呼吸状态期间变化。许多优点和益处在本领域普通技术人员阅读后续对若干实施例的详细描述后将变得显而易见。本专利技术可以采取各种部件和部件的布置以及各种过程操作和过程操作的安排的形式。附图仅出于说明多个实施例的目的,而不应解释为限制本专利技术。本专利技术的描述并不以任何方式限制在权利要求书中使用的词语或权利要求书或本专利技术的范围。在权利要求书中使用的词语具有全部它们完全的普通意义。附图说明在并入并构成说明书的一部分的附图中示出了本专利技术的实施例,附图与上文给出的本专利技术的概括描述以及下文中给出的详细描述一起用于例证本专利技术的各实施例。图1示出了具有示例性电磁跟踪系统的示例性CT成像系统;图2示出了具有示例性呼吸监测、成像和介入流程系统的示例性集成装置;图3是示例性电磁跟踪组件的绘图;图4是示出示例性三线圈配置的另一示例性电磁跟踪组件的绘图;图5是示例性通用设备的绘图;图6是示例性多模式基准标记的横截面绘图;图7是利用电磁跟踪系统的示例性呼吸监测器的各部件的绘图;图8是使用电磁跟踪系统的在患者上的另一示例性呼吸监测器的各部件的绘图;图9是经历使用示例性电磁跟踪设备的介入流程的患者的横截面绘图;图10包括经历介入流程的患者的横截面绘图;图11是用于在介入流程期间的呼吸监测和指示介入工具推进时机的示例性系统的示意图/框图表示;图12示出了表示患者在正常呼吸期间的呼吸状态的示例性波形;图13示出了具有表示患者的吸气/呼气水平的高度的示例性条形图;图14是经历利用示例性电磁跟踪设备来监测患者的呼吸和介入工具的定位和位置的介入流程的患者的横截面绘图;图15是表示用于呼吸监测、介入工具导航以及指示介入工具推进时机的示例性系统1500的框图;图16是使用电磁呼吸监测器来生成呼吸信号的示例性方法的流程图;图17是使用电磁呼吸监测器来生成呼吸信号的另一示例性方法的流程图;图18是使用电磁跟踪系统来生成呼吸信号和介入工具的虚拟表示的示例性方法的流程图;以及图19是指示在介入流程期间何时推进介入工具的示例性方法的流程图。具体实施方式在一个实施例中,在图1中示出了示例性CT成像系统100和示例性电磁跟踪系统150。CT成像采集系统102包括机架104和可以沿z轴移动的台或其他支撑件106。要被成像的患者或其他对象(在图1中未示出)躺在台106上并被移动到被设置在机架104的孔或膛108内。一旦患者就位,x射线源110和x射线探测器112一起绕膛108旋转以记录CT成像数据。还可以结合要求保护的本专利技术使用其他成像系统模式,例如包括锥束CT、其他基于x射线的成像、超声成像、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)成像等。CT成像采集系统102然后可以将CT成像数据通过通信链路101传递给CT成像处理和显示系统114。虽然在此为了说明目的将系统102和114示出和描述为分离的系统,但它们在其他实施例中可以是单个系统的一部分。CT成像数据传递到图像处理器116,所述图像处理器可以将数据存储在存储器118中。图像处理器116以电子方式处理数据以执行图像重建。图像处理器116可以在相关联的显示器120上示出得到的图像。可以向用户提供用户输入122(例如,键盘和/或鼠标设备)以控制处理器116。图1中还示出了示例性电磁跟踪系统150。跟踪系统150包括跟踪部件和/或标记部件160,例如本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种电磁跟踪系统,包括:附接到对象的第一跟踪器,其中,所述第一跟踪器包括用于发射磁场的发射器;附接到所述对象的第二跟踪器,其中,所述第二跟踪器包括用于测量所述磁场的第一接收器;以及逻辑单元,其用于基于由所述第一接收器测量的所述磁场来确定所述第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的位置,并且用于基于所述第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的所述位置来生成呼吸信号;其中,所述第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的所述位置在所述对象的多个呼吸状态期间变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 US 61/915,1631.一种电磁跟踪系统,包括:
附接到对象的第一跟踪器,其中,所述第一跟踪器包括用于发射磁场
的发射器;
附接到所述对象的第二跟踪器,其中,所述第二跟踪器包括用于测量
所述磁场的第一接收器;以及
逻辑单元,其用于基于由所述第一接收器测量的所述磁场来确定所述
第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的位置,并且用于基于所述第二跟踪器
相对于所述第一跟踪器的所述位置来生成呼吸信号;
其中,所述第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的所述位置在所述对象
的多个呼吸状态期间变化。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述发射器包括至少两个发射
线圈。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述第一接收器包括至少两个
接收线圈。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述第一接收器包括至少三个
接收线圈。
5.根据权利要求1所述的系统,还包括:
附接到所述对象的第三跟踪器,其中,所述第三跟踪器包括用于测量
所述磁场的第二接收器;以及
逻辑单元,其用于基于由所述第二接收器测量的所述磁场来确定所述
第三跟踪器相对于所述第一跟踪器的位置,并且用于基于所述第三跟踪器
相对于所述第一跟踪器的所述位置来生成所述呼吸信号;
其中,所述第三跟踪器相对于所述第一跟踪器的所述位置在所述对象
的所述多个呼吸状态期间变化。
6.根据权利要求5所述的系统,还包括:
第四跟踪器,其中,所述第四跟踪器包括用于测量所述磁场的第三接
收器;以及
逻辑单元,其用于基于由所述第三接收器测量的所述磁场来确定所述
第四跟踪器相对于所述第一跟踪器的位置,并且用于基于所述第四跟踪器
相对于所述第一跟踪器的所述位置来生成所述呼吸信号;
其中,所述第四跟踪器相对于所述第一跟踪器的所述位置在所述对象
的所述多个呼吸状态期间变化。
7.根据权利要求1所述的系统,还包括:
基准标记,其中,所述基准标记能够在来自用于扫描所述对象的成像
设备的成像数据集中观察到,其中,所述成像数据集与所述对象的第一呼
吸状态相关联,并且其中,所述对象的所述第一呼吸状态是所述对象的所
述多个呼吸状态之一。
8.根据权利要求7所述的系统,还包括:
与介入工具相关联的第三跟踪器,其中,所述介入工具与在所述对象
上执行的介入流程相关联,并且其中,所述第三跟踪器包括用于测量所述
磁场的第二接收器;以及
逻辑单元,其用于基于由所述第二接收器测量的所述磁场来确定所述
第三跟踪器相对于所述基准标记的位置。
9.根据权利要求7所述的系统,还包括:
通用设备,其中,所述通用设备包括所述基准标记以及以下中的至少
一个:所述第一跟踪器和所述第二跟踪器。
10.一种用于在介入流程期间指示介入工具推进时机的电磁跟踪系统,
包括:
电磁跟踪系统,其用于监测对象的呼吸,其中,电磁呼吸监测器产生

\t指示所述对象的多个呼吸状态的呼吸信号;所述电磁呼吸监测器包括:
附接到对象的第一跟踪器,其中,所述第一跟踪器包括用于发射
磁场的发射器;
附接到所述对象的第二跟踪器,其中,所述第二跟踪器包括用于
测量所述磁场的接收器;以及
逻辑单元,其用于基于由所述接收器测量的所述磁场来确定所述
第二跟踪器相对于所述第一跟踪器的位置,并且用于基于所述第二跟
踪...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·戈特曼
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

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