用于自适应图像引导的介入的方法和系统技术方案

提供了一种用于在医学介入期间生成成像数据的方法和系统。外部光学传感器被附接在所述患者的身体上，并且包括至少一个外部取向纤维芯，所述至少一个外部取向纤维芯被配置为测量所述外部光学传感器相对于参考点的取向。所述外部光学传感器在所述医学介入期间被询问，以生成外部传感器取向信息。所述信息用于在所述医学介入期间估计所述外部光学传感器的取向，所述外部光学传感器的取向然后被显示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及用于医学成像领域的方法和系统，并且具体涉及自适应图像引导的医学介入。该上下文中的“介入”是为了执行医学流程的一个或多个医学器械到患者中的插入。医学器械可以是诸如针、机械手术刀(柳叶刀)、激光手术刀、内窥镜、显微成像探针、外科缝合器、牵开器、(电或光的)烧灼设备、导管、凿子、夹具、探针、套管针、剪刀等。在许多介入流程中，医生将使用多于一个的医学器械。
技术介绍
这样的医学介入常常与患者的术前和/或术中的成像扫描一起执行，以在流程期间引导器械操纵。利用诸如计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、超声、荧光透视等模态执行的术前或侦察体积测定成像能够用于在介入之前识别组织靶的位置。术前成像扫描还能够用于识别靶周围的敏感组织，以使由附属组织损伤造成的并发症最少。相反，术中成像体积被实时采集，以监测流程正在进行时的介入。术中成像扫描可以采用相同或不同的成像模态作为术前成像扫描。在一个范例中，CT成像可以用于术前成像，并且超声成像可以用于实时图像引导。在另一范例中，CT成像可以用于术前成像，并且CT成像还可以用于术中图像引导。针对许多不同种类的介入流程，诸如肝脏肿瘤的射频消融、腹腔引流以及活检执行这样的成像。术前CT成像数据可以用于规划介入流程。术中CT成像数据可以用于核查医学器械在其从患者的身体表面到患者的身体之内的靶部位的路线上的位置。术中CT成像也可以用于评估在流程期间归因于器械插入和操纵的患者运动和(一个或多个)器官变形。然而，介入流程期间的重复成像扫描不期望地增加了递送给患者和/或执行介入的医学专业人员的辐射剂量，并且也减慢了介入的进度。因此，在本领域中需要在维持导航准确度的同时降低成像扫描次数的术中成像流程。
技术实现思路
本公开提出了一种用于执行术中成像流程的基于光学形状感测的方法。在成像流程期间，在插入位点处和/或接近感兴趣靶解剖结构处将面片附接到患者的身体。所述面片具有与所述面片交织或嵌入到所述面片中的光学形状感测纤维。光纤形状感测和定位(FOSSL)跟踪技术跟踪光学导线的空间取向。如本文中所特别定义的，光学导线的“取向”对应于识别光学导线相对于指定参考点的形状和位置。这是例如经由多个沿着光纤的长度放置的多个传感器来测量光纤的偏转和弯曲来达到的。例如，在以下三个专利申请中总体上描述了这样的FOSSL跟踪技术：WO 2011/098926，专利技术人为R.Chan、G.Shechter、A.E.Desjardins、，G.‘T Hooft以及C.S.Hall，标题为“Apparatus,System and Method for Imaging and Treatment Using Optical Position Sensing”，申请日为2011年1月14日，并且指定美国，要求序列号为61/302571、申请日为2010年2月9日的美国临时专利申请的优先权；WO 2011/138691，专利技术人为J.Wang、R.Chan、G.‘T Hooft、A.E.Desjardins以及C.S.Hall，标题为“Motion Compensation and Patient Feedback in Medical Imaging Systems”，申请日为2011年3月29日，并且指定美国，要求序列号为61/332212、申请日为2010年5月7日的美国临时专利申请的优选权；以及序列号为61/514585，专利技术人为R.Manzke、G.‘T Hooft、R.Chan以及A.E.Desjardins，标题为“Dynamic Constraining with Optical Shape Sensing”，申请日为2011年8月3日的美国临时专利申请。本申请在此通过引用它们的对FOSSL跟踪技术和方法的相应公开合并这三个在先申请。因此，光学形状感测利用一根或多根光纤，所述一根或多根光纤被集成到面片中并且也许还具有被插入的医学器械，并且被连接到患者的身体外部的分析单元。(一根或多根)光纤芯的位置和形状使用对从光纤芯中的每个返回的关于外部分析单元的光学信号的建模和分析来进行实时测量。所述方法包括在对患者执行的医学介入期间生成成像数据。外部光学传感器被附接在患者的身体上，并且包括被配置为测量外部光学传感器相对于参考点的取向的至少一个外部取向纤维芯。在医学介入期间对外部光学传感器进行询问，以生成的外部传感器取向信息。该信息用于在医学介入期间估计外部光学传感器的取向，所述外部光学传感器的取向然后被显示。还提供了对应的成像系统。在阅读以下若干实施例的详细描述的基础上，对于本领域普通技术人员的许多优点和益处将变得明显。本专利技术可以采取各种部件和部件的布置、以及各种处理操作和处理操作的安排的形式。附图仅用于图示许多实施例的目的，而不应被解释为对本专利技术的限制。附图说明图1示意性地图示了光学感测系统100，所述光学感测系统100监测光学传感器设备的取向；图2示意性地图示了光学傅立叶域反射计系统200，所述光学傅立叶域反射计系统200可以与光学感测系统100结合使用；图3示意性地图示了以面片300的形式的光学传感器设备；图4A和图4B示意性地图示了包括光学感测系统100的CT成像系统400；并且图5图示了用于在医学介入流程期间使用光学感测系统的方法的步骤。具体实施方式本公开描述了用于自适应的图像引导的医学介入的方法和系统，所述方法和系统使用在介入插入位点处和/或接近感兴趣靶解剖结构处被附接到患者的身体的面片的光学形状感测。所述方法和系统可以与一种或多种成像模态结合使用，例如计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、超声、荧光透视等。图1示意性地图示了光学感测系统100。光学感测系统100具有光学询问控制台101，所述光学询问控制台101被光学连接到至少一个光学传感器设备102并且被电连接到三维取向重建器103。光学询问控制台101向光学导线104发送光学询问信号，所述光学导线被嵌入在基板材料105之内或在基板材料105上，以形成光学传感器设备102。光学信号向外行进到光学传感器设备102，并且然后以下文进一步描述的方式通过导线104被反射回控制台101。经反射的光学信号承载指示光学传感器设备102的某些属性的信息。该信息可以包括例如光学传感器设备102的取向。光学询问控制台101测量反射光，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在对患者执行的医学介入期间生成成像数据的方法(500)，所述方法包括：将外部光学传感器(300)附接(502)在所述患者的身体上，所述外部光学传感器包括至少一个外部取向纤维芯，所述至少一个外部取向纤维芯被配置为测量所述外部光学传感器相对于参考点的取向；在所述医学介入期间光学地询问(506)所述外部光学传感器，以生成关于所述外部光学传感器的外部传感器取向信息(508)，并且在所述医学介入期间使用所述外部传感器取向信息来估计(510)所述外部光学传感器的取向(512)；并且使用至少部分所述外部传感器取向估计结果来显示(522)所述患者的身体的取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.09 US 61/669,2511.一种用于在对患者执行的医学介入期间生成成像数据的方法(500)，
所述方法包括：
将外部光学传感器(300)附接(502)在所述患者的身体上，所述外
部光学传感器包括至少一个外部取向纤维芯，所述至少一个外部取向纤维
芯被配置为测量所述外部光学传感器相对于参考点的取向；
在所述医学介入期间光学地询问(506)所述外部光学传感器，以生成
关于所述外部光学传感器的外部传感器取向信息(508)，并且在所述医学
介入期间使用所述外部传感器取向信息来估计(510)所述外部光学传感器
的取向(512)；并且
使用至少部分所述外部传感器取向估计结果来显示(522)所述患者的
身体的取向。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用光学傅立叶频率域反射计
(200)来执行所述光学询问步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外部光学传感器包括面片
(300)，所述面片(300)包括支撑所述至少一个外部取向纤维芯的基板
(302)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基板具有底侧(304)，并
且黏合的黏结材料被应用于所述底侧，以创建与所述患者的皮肤的可释放
的黏合的黏结。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基板包括一次性矩阵，所
述一次性矩阵黏合到所述患者的皮肤，并且所述外部取向纤维芯被包含在
附接到所述矩阵的可重复使用的部件之内。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基板包括至少一个不包含

\t任何纤维芯的区。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将内部光学传感器插入到所述患者的身体中，所述内部光学传感器包
括至少一个内部取向纤维芯，所述至少一个内部取向纤维芯被配置为测量
所述内部光学传感器相对于参考点的取向；
在所述医学介入期间光学地询问(514)所述内部光学传感器，以生成
关于所述内部光学传感器的内部传感器取向信息(516)，并且在所述医学
介入期间使用所述内部传感器取向信息来估计(518)所述内部光学传感器
的取向(520)；并且
使用至少部分所述内部传感器取向估计结果来显示(522)医学介入器
械的取向。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个外部取向纤维芯
包括布拉格光栅的阵列和瑞利散射结构中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在执行术前成像扫描之前将所述外部光学传感器附接在所述患者的身
体上；
在所述术前成像扫描期间光学地询问所述外部光学传感器来测量所述
患者的第一呼吸状态；
在所述医学介入期间光学地询问所述外部光学传感器来测量所述患者
的第二呼吸状态；并且
比较所述第一呼吸状态与所述第二呼吸状态。
10.一种用于在对患者执行的医学介入程序期间生成成像数据中使用
的成像系统(400)，所述成像系统包括：
外部光学传感器(300)，其用于在所述医学介入期间被附接到所述患
者的身体，并且包括至少一个外部取向纤维芯，所述至少一个外部取向纤
维芯被配置为测量所述外部光学传感器相对于参考点的取向；
光学询问控制台(101)，其用于在所述医学介入期间光学地询问(506)
所述外部光学传感器，以生成关于所述外部光学传感器的外部传感器取向
信息(508)；
取向重建器(103)，其用于在所述医学介入期间基于所述外部传感器
取向信息估计(510)所述外部光学传感器的取向(512)；以及
显示器(406)，其用于使用至少部分所述外部传感器取向估计结果来
显示(522)所述患者的身体的取向。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述系统还包括光学傅立叶
频率域反射计(200)，以光学地询问所述外部光学传感器。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述外部光学传感器包括面
片(300)，所述面片(300)包括支撑所述至少一个外部取向...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格拉斯，R·陈，R·曼茨克，
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