用于无网格经会阴前列腺介入的系统和工作流程技术方案

一种经会阴前列腺介入设备包括前列腺介入仪器(10)、经直肠超声(TRUS)探头(12)以及被附接到TRUS探头且被配置为跟踪前列腺介入仪器的机械或光学坐标测量机器(CMM)(20)。CMM可以包括具有多个编码关节(24)的铰接臂、被附接到TRUS探头的锚定端(30)以及被附接到前列腺介入仪器的可移动端(32)。例如，前列腺介入仪器可以是活检针、近距离治疗种子递送仪器、组织消融仪器或中空套管。电子处理器(40)使用被附接到TRUS探头的CMM计算前列腺介入仪器在TRUS探头的参考系中的预测轨迹(54)。预测轨迹的表示(56)被叠加在根据由TRUS探头收集的超声数据生成的前列腺超声图像(50)上。

System and working procedure for mesh free transperineal prostate intervention

A perineal prostatic interventional device includes a prostate intervention instrument (10), a transrectal ultrasound (TRUS) probe (12), and a mechanical or optical coordinate measuring machine (20) that is attached to the TRUS probe and is configured to track the prostate intervention instrument. The CMM may include an articulated arm with a plurality of coded joints (24), an anchorage end attached to the TRUS probe (30), and a movable end (32) attached to the prostate intervention instrument. For example, the prostate interventional instrument can be biopsy needle, short-range treatment seed delivery instrument, tissue ablation instrument or hollow casing. The electronic processor (40) uses the CMM attached to the TRUS probe to calculate the predicted trajectory of the prostate intervention instrument in the reference frame of the TRUS probe (54). The prediction trajectory representation (56) is superimposed on the prostate ultrasound image (50) generated according to the ultrasound data collected by the TRUS probe.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无网格经会阴前列腺介入的系统和工作流程
以下总体上涉及医学领域、肿瘤学领域、前列腺癌介入领域以及相关领域。
技术介绍
局灶性前列腺介入靶向怀疑的或已知的前列腺癌肿瘤或区域，而不是靶向作为整体的前列腺器官。用于局灶性前列腺介入的常规方法是使用被插入到直肠中的经直肠超声(TRUS)探头来对前列腺进行成像。将具有针开口的网格对着会阴(通常在腿、肛门和阴囊之间描绘的外部身体表面)放置，网格在空间上与TRUS图像配准。介入仪器(例如活检针、近距离治疗种子递送针、RF消融或冷冻消融仪器、为此提供管道的中空套管等等)通过网格被对准并且通过会阴插入前列腺中。该基于网格的方法通常是有效的，但有一些缺点。介入仪器的插入角度由网格固定，并且因此在非平行或任意角度处进行多次插入通常是不可能的。尤其是，耻骨弓或其他解剖学约束的存在能够需要针对特定患者的新颖的角度方法。以下公开了解决上述问题和其他问题的新的和改进的系统和方法。
技术实现思路
在一个公开方面中，一种经会阴前列腺介入引导设备，包括：经直肠超声(TRUS)探头，其包括超声换能器或换能器阵列；坐标测量机器(CMM)，其被配置为附接到TRUS探头并且被配置为跟踪前列腺介入仪器在TRUS探头的参考系中的位置和取向；以及电子处理器，其被编程为使用CMM计算前列腺介入仪器在TRUS探头的参考系中的预测轨迹并且根据由TRUS探头收集的超声数据生成前列腺超声图像，前列腺介入仪器的预测轨迹的表示被叠加在前列腺超声图像上。在另一公开方面中，在如前一段落中所述的经会阴前列腺介入引导设备中，CMM包括包含通过编码关节连接的臂节段的铰接臂，并具有被配置用于附接到TRUS探头的锚定端和被配置用于与前列腺介入仪器附接的可移动端。电子处理器被编程为根据从编码关节的编码值确定的铰接臂的可移动端的位置和取向来计算预测轨迹。在另一公开方面中，一种经会阴前列腺介入设备包括前列腺介入仪器、包含超声换能器或换能器阵列的经直肠超声(TRUS)探头，以及被附接到TRUS探头并配置为跟踪前列腺介入仪器的机械或光学坐标测量机器(CMM)。机械CMM实施例包括具有多个编码关节(在一些这样的实施例中至少三个编码关节)的铰接臂、被附接到TRUS探头的锚定端以及被附接到前列腺介入仪器的可移动端。例如，前列腺介入仪器可以是活检针、近距离治疗种子递送仪器或组织消融仪器。电子处理器可以被编程为使用附接到TRUS探头的机械或光学CMM计算前列腺介入仪器在TRUS探头的参考系中的预测轨迹。预测轨迹的表示可以叠加在根据由TRUS探头收集的超声数据生成的前列腺超声图像上。在另一公开方面中，公开了一种经会阴前列腺介入引导方法。显示根据由经直肠超声(TRUS)探头采集的超声数据生成的前列腺的超声图像。在显示期间，使用锚定到TRUS探头的机械或光学坐标测量机器(CMM)在TRUS探头的参考系中计算前列腺介入仪器的预测轨迹。前列腺介入仪器的预测轨迹的表示叠加在前列腺的所显示的超声图像上。计算和叠加操作可以在超声图像的视场中没有前列腺介入仪器的部分的情况下执行。一个优点在于使用具有灵活的位置和角度方法的介入仪器来提供聚焦前列腺介入。另一个优点在于为聚焦前列腺介入提供改进的介入仪器轨迹预测。另一个优点在于在聚焦前列腺介入期间提供介入仪器的多重冗余跟踪。给定实施例可以不提供前述优点中的任何一个，可以提供前述优点中的一个、两个、更多或全部，和/或可以提供其它优点，对于本领域普通技术人员而言在阅读和理解本公开后这将变得显而易见。附图说明本专利技术可以采取各种部件和部件布置的形式，并且可以采取各种步骤和各步骤安排的形式。附图仅用于说明优选实施例的目的，而不应被解释为对本专利技术的限制。图1和图2图解性地示出了说明性经会阴前列腺介入设备。图1示出了在由介入仪器穿透会阴之前的设备。图2显示了在由介入仪器穿透会阴后的设备。图3示出了由图1和2的设备适当执行的聚焦前列腺介入的流程图。具体实施方式参考图1和图2，说明性经会阴前列腺介入设备包括经会阴前列腺介入设备。所述设备包括前列腺介入仪器10和经会阴前列腺介入引导设备，所述经会阴前列腺介入引导设备包括具有超声换能器或换能器阵列14、15的经直肠超声(TRUS)探头12。说明性TRUS探头12包括矢状超声换能器阵列14和轴向超声换能器阵列15。在经会阴前列腺介入流程期间，TRUS探头12部分地插入到经历前列腺介入的患者的直肠Rec中，其中，TRUS探头12的插入端将超声换能器14、15承载在患者的直肠Rec内并且进入置以采集超声数据从而生成具有与患者的前列腺Pr的至少部分相交或包含所述至少部分的视场(FOV)的超声图像。该说明性范例采用矢状超声换能器阵列14来采集FOV中的平面亮度模式(B模式)图像，但是这仅仅是说明性范例，并且任选地利用选择的采集后处理的其他超声成像模式可以用于使用利用TRUS探头12收集的超声数据执行前列腺Pr的超声成像。经会阴前列腺介入流程需要通过介入仪器10(的端部)穿透会阴Per。图1示出了由介入仪器10穿透会阴Per之前的设备。图2示出了由介入仪器10穿透会阴Per后的设备。通过一些非限制性说明性范例，经会阴前列腺介入流程可以是前列腺活检流程，在该情况下，介入仪器10是活检针；或者可以是近距离治疗流程，在这种情况下，介入仪器10是近距离治疗种子递送仪器；或者可以是组织消融流程(例如，冷冻消融、射频消融等)，在这种情况下，介入仪器10是组织消融仪器；等等。介入仪器10也可以是容纳上述介入活检/治疗仪器(即，活检针、近距离治疗针、消融针等)中的一个或多个的中空套管。经会阴前列腺介入引导设备还包括坐标测量机器(CMM)20，所述坐标测量机器用于测量介入仪器20在TRUS探头12的参考系中的位置和取向。说明性CMM20是便携式CMM，其包括铰接臂，所述铰接臂由通过编码关节24连接的多个臂节段22(例如棒、梁、管等)构成，所述编码关节例如为具有传感器的旋转关节，所述传感器输出一个或多个当前关节角度。CMM20具有连接到臂节段或(如图示的)连接到关节24的锚定端30，所述锚定端被配置成由夹具或其他安装件固定到(即“锚定到”)TRUS探头12的延伸出直肠Rec的部分。CMM20还具有相对的可移动端32，所述可移动端连接到臂节段或(如图示的)连接到关节24，并且被配置成通过颈圈或其它安装件与前列腺介入仪器10附接。铰接臂被设计成在锚端30保持锚定到其系点(在说明性范例中为TRUS探头12)时提供可移动端32的三维移动自由度。通过图示，每个图示的关节24具有两个编码角度调节方向：第一编码角度调节方向R1，通过所述第一编码角度调节方向R1，两个连接的臂节段22之间(或者连接的臂节段22与连接的端部30或端部32之间)的角度被调节；以及第二角度调节方向R2，在所述第二角度调节方向R2上，一个臂节段22或端部32可以关于其轴旋转。这些仅仅是说明性的铰接，并且CMM的铰接臂可以具有其他铰接结构，所述其他铰接结构具有不同数量的关节，和针对每个关节或不同关节的移动的不同的数或类型。例如，除了角度调节R1和R2之外，可以提供第三角度调节R3，通过所述第三角度调节R3链接可以以其图1所示的其形状在垂直于机器人臂平面的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种经会阴前列腺介入引导设备，包括：经直肠超声(TRUS)探头(12)，其包括超声换能器或超声换能器阵列(14、15)；坐标测量机器(CMM)(20)，其被配置用于附接到所述TRUS探头并且被配置为跟踪前列腺介入仪器(10)在所述TRUS探头的参考系中的位置和取向；以及电子处理器(40)，其被编程为：使用所述CMM来计算所述前列腺介入仪器在所述TRUS探头的所述参考系中的预测轨迹(54)，并且根据由所述TRUS探头收集的超声数据生成前列腺超声图像(50)，所述前列腺介入仪器的所述预测轨迹的表示(56)被叠加在所述前列腺超声图像上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 US 62/263,1601.一种经会阴前列腺介入引导设备，包括：经直肠超声(TRUS)探头(12)，其包括超声换能器或超声换能器阵列(14、15)；坐标测量机器(CMM)(20)，其被配置用于附接到所述TRUS探头并且被配置为跟踪前列腺介入仪器(10)在所述TRUS探头的参考系中的位置和取向；以及电子处理器(40)，其被编程为：使用所述CMM来计算所述前列腺介入仪器在所述TRUS探头的所述参考系中的预测轨迹(54)，并且根据由所述TRUS探头收集的超声数据生成前列腺超声图像(50)，所述前列腺介入仪器的所述预测轨迹的表示(56)被叠加在所述前列腺超声图像上。2.根据权利要求1所述的经会阴前列腺介入引导设备，其中：所述CMM(20)包括铰接臂并且具有锚定端(30)和可移动端(32)，所述铰接臂包含由编码关节(24)连接的臂节段(22)，所述锚定端被配置用于附接到所述TRUS探头(12)，所述可移动端被配置用于与所述前列腺介入仪器(10)附接；并且所述电子处理器(40)被编程为根据所述铰接臂的所述可移动端的位置和取向来计算所述预测轨迹(54)，所述位置和取向是根据所述编码关节的编码值确定的。3.根据权利要求1-2中的任一项所述的经会阴前列腺介入引导设备，其中，所述电子处理器(40)还被编程为：使用响应于由所述TRUS探头(12)输出的超声发射而生成的超声信号来确定所述前列腺介入仪器(10)在所述前列腺超声图像(50)的视场(FOV)中的部分的位置和取向。4.根据权利要求3所述的经会阴前列腺介入引导设备，其中，所述电子处理器(40)被编程为使用超声信号来确定所述前列腺介入仪器(10)在所述前列腺超声图像的所述FOV中的所述部分的所述位置和取向，所述超声信号包括以下中的一项：(i)所述前列腺超声图像(50)，以及(ii)由被设置在所述前列腺介入仪器上的超声传感器响应于由所述TRUS探头(12)输出的超声发射而生成的信号。5.根据权利要求4所述的经会阴前列腺介入引导设备，其中，所述电子处理器(40)被编程为还使用所述前列腺介入仪器的所述预测轨迹(54)来确定所述前列腺介入仪器(10)在所述前列腺超声图像(50)的所述FOV中的所述部分的所述位置和取向。6.根据权利要求5所述的经会阴前列腺介入引导设备，其中，所述电子处理器(40)被编程为将所述前列腺介入仪器(10)在所述前列腺超声图像(50)的所述FOV中的所述部分的所述位置和取向确定为以下项的加权组合：(1)使用响应于由所述TRUS探头(12)输出的所述超声发射而生成的所述超声信号确定的所述前列腺介入仪器在所述前列腺超声图像的所述FOV中的所述部分的基于超声的位置和取向；以及(2)所述前列腺介入仪器的所述预测轨迹(54)。7.一种经会阴前列腺介入设备，包括：根据权利要求1-6中的任一项所述的经会阴前列腺介入引导设备，其中，所述CMM(20)包括铰接臂并且具有锚定端(30)和可移动端(32)，所述铰接臂包含由编码关节(24)连接的臂节段(22)，所述锚定端被配置用于附接到所述TRUS探头(12)，所述可移动端被配置用于与所述前列腺介入仪器(10)附接；以及前列腺介入仪器，其被配置用于附接到所述CMM的所述可移动端并且具有被配置用于经由对会阴(Per)的穿透而插入到前列腺(Pr)中的端部。8.根据权利要求7所述的经会阴前列腺介入设备，其中，所述前列腺介入仪器(10)是活检针、近距离治疗种子递送仪器、组织消融仪器或中空套管。9.一种经会阴前列腺介入设备，包括：前列腺介入仪器(10)；经直肠超声(TRUS)探...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴拉特，A·波波维奇，A·K·贾殷，
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