CT图像与磁跟踪系统的表面配准技术方案

本发明专利技术题为“CT图像与磁跟踪系统的表面配准”。提供一种设备，包括：磁跟踪系统，其在活体受检者的身体附近生成磁场；和探针，其具有可接触所述身体的表面上的配准点的远侧端部。所述探针具有接触传感器，所述接触传感器位于所述远侧端部内，其输出表示所述远侧端部与所述配准点之间的所述接触的质量的第一信号。位于所述远侧端部内的是磁性检测器，所述磁性检测器输出表示所述磁跟踪系统的坐标系中的所述配准点的相应位置的第二信号。处理器接收所述受检者的层析图像，并且基于由所述第一信号指示的所述接触的所述质量而证实所述配准点是有效的，并且使用所述有效配准点的所述位置来将所述层析图像配准在所述磁跟踪系统的所述坐标系中。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本专利申请要求于2015年7月23日提交的美国临时专利申请62/195,905的权益，该专利以引用的方式并入本文中。
本专利技术整体涉及医疗过程中使用的不同模态的配准，并且具体地涉及受检者的图像与被配置成跟踪受检者体内的器械的系统的配准。
技术介绍
为了进行磁跟踪系统与受检者图像的配准，在现有技术的系统中，将由磁跟踪系统跟踪的探针定位在受检者的预先确定的特征结构处。通过跟踪系统所确定的探针的特征结构位置与由受检者的图像(通常为计算机断层摄影术(CT)图像)确定的特征结构位置相关，并且该相关性用于配准图像与跟踪系统。然而，探针在预先确定的特征结构处的定位通常是不准确的，并且可能与正确位置相差不止1mm。例如，在给定特征结构处，可抵靠受检者推动探针，在该位置处按压皮肤，从而导致不准确的配准。作为另外一种选择，在另一个位置处，探针甚至可能不接触特征结构，从而再次导致不准确的配准。授予Yagel的PCT申请WO2002/000093A2描述了用于将目标受检者图像配准到存储的图像数据的系统，该申请的公开内容以引用方式并入本文。二维图像与参考坐标系和目标的先前采集的三维图像两者配准以提供从参考坐标系到目标的坐标变换。授予Shahidi的美国专利申请2007/0276234描述了宣称有助于使用者将医疗器械引导至患者体内的皮下目标部位的方法，该申请的公开内容以引用方式并入本文。阐述了该方法生成至少一个术中超声图像并且指示超声图像上的目标部位。授予Schwartz等人的美国专利8,636,519描述了具有适于由操作人员握持的远侧端部和近侧端部的探针实体模型，该专利的公开内容以引用方式并入本文。模拟真实患者的患者实体模型具有孔，该孔允许探针实体模型的远侧端部穿透到患者实体模型内。力发生器联接到探针实体模型以便将力施加到操作人员可感知的所述近侧端部，并且控制器被配置成跟踪远侧端部。授予Galloway，打.等人的美国专利7,072,707描述了用于收集和处理在执行图像引导的外科手术时使用的物理空间数据的方法，该专利的公开内容以引用方式并入本文。阐述了物理空间数据通过探测经外科手术暴露的组织的物理表面点而收集。物理空间数据为物理表面点中的每个提供了3D坐标。基于所收集的物理空间数据，确定了用于指示图像空间和物理空间两者中的外科手术位置的基于点的配准。授予Ma等人的美国专利9,019,262描述了用于转化与成像探针的视野的位置和取向相对应的显示的三维图像的方法，该专利的公开内容以引用方式并入本文。可显示第一坐标空间中的组织的三维图像。第二坐标空间中的成像探针的视野可被配置，并且第一坐标空间和第二坐标空间可共同配准。授予Nelson等人的美国专利申请2009/0299174描述了用于跟踪人类患者体内的器械的方法，该专利的公开内容以引用方式并入本文。该器械具有细长主体，诸如细长柔性构件，其具有被配置成通过人体内的血管或其他通道的远侧节段。该器械还可包括通过远侧节段的管腔和在远侧节段处具有转发器的磁性标记物。以引用方式并入本专利申请的文献将被视为本专利申请的整体部分，不同的是如果在这些并入的文献中定义的任何术语与在本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应只考虑本说明书中的定义。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供设备，该设备包括：磁跟踪系统，该磁跟踪系统被配置成在活体受检者的身体附近生成磁场；探针，该探针具有被配置成与身体表面上的一个或多个配准点接触的远侧端部，并且包括：接触传感器，该接触传感器位于远侧端部内并且被配置成输出表示远侧端部与一个或多个配准点之间的接触的质量的第一信号；和磁性检测器，该磁性检测器位于远侧端部内并且被配置成响应于磁场而输出表示磁跟踪系统的坐标系中的一个或多个相应配准点的相应位置的第二信号；以及处理器，该处理器被配置成接收受检者的层析图像，并且基于由第一信号指示的接触的质量而证实一个或多个配准点是有效的，并且使用被证实为有效的一个或多个配准点的位置来将层析图像配准在所述磁跟踪系统的所述坐标系中。在一个实施方案中，接触传感器由电极组成，并且证实一个或多个配准点是有效的包括证实由与配准点中的每个接触的电极测量的阻抗处于预先确定的范围内。当在20kHz下测量阻抗时，预先确定的范围可为20kΩ-40kΩ。作为另外一种选择或除此之外，可响应于身体表面上的接地单元的位置，以及响应于接地单元与表面的接触程度来评估预先确定的范围。在所公开的实施方案中，设备包括连接到探针的柄部以便形成刚性探针组件。在另一个所公开的实施方案中，一个或多个配准点被选择为对于探针的使用者的肉眼为可见的。在另一个所公开的实施方案中，一个或多个配准点被选择为固定在身体表面上。作为另外一种选择，接触传感器由力传感器组成，并且证实一个或多个配准点是有效的包括证实由与每个配准点接触的力传感器测量的力处于预先确定的范围内。预先确定的范围可为2gm-8gm。作为另外一种选择或除此之外，响应于接触身体表面上的预选点的探针的使用者来评估预先确定的范围。根据本专利技术的实施方案，还提供了一种方法，该方法包括：用磁跟踪系统在活体受检者的身体附近生成磁场；使探针的远侧端部与身体表面上的一个或多个配准点接触，该探针包括：接触传感器，该接触传感器位于远侧端部内并且被配置成输出表示远侧端部与一个或多个配准点之间的接触的质量的第一信号，和磁性检测器，该磁性检测器位于远侧端部内并且被配置成响应于磁场而输出表示磁跟踪系统的坐标系中的一个或多个相应配准点的相应位置的第二信号；接收受检者的层析图像；基于由第一信号指示的接触的质量而证实一个或多个配准点是有效的；以及使用被证实为有效的一个或多个配准点的位置来将层析图像配准在所述磁跟踪系统的所述坐标系中。结合附图，根据下文对本公开的实施方案的详细说明，将更全面地理解本公开，其中：附图说明图1为根据本专利技术的实施方案的表面配准系统的示意图；图2A和图2B为根据本专利技术的实施方案的用于系统中的探针的示意图；并且图3为根据本专利技术的实施方案的操作该系统所执行的步骤的流程图。具体实施方式概述本专利技术的实施方案使得将磁跟踪系统与受检者的图像配准的过程比现有技术的配准系统更准确。将接触传感器结合到由磁跟踪系统跟踪的探针中，并且传感器提供在受检者的用于与图像配准的特征结构处探针与受检者皮肤的接触的“程度”或质量的读数。(特征结构的位置也在图像中确定。)在一个实施方案中，传感器包括电极，并且由电极测得的阻抗用于量化接触程度，并且给出接触为有效的指示。在另选的实施方案中，传感器包括力传感器，并且所测得的力的值用于指示接触是有效的。在所公开的实施方案中，配准设备包括磁跟踪系统，该磁跟踪系统被配置成在活体受检者(通常为人类受检者)的身体附近生成磁场。该设备的使用者使探针的远侧端部与身体表面上的一个或多个配准点接触。接触传感器位于远侧端部中，并且输出表示远侧端部与一个或多个配准点之间的接触的质量的第一信号。磁性检测器也位于远侧端部内，并且响应于磁场而输出表示磁跟踪系统的坐标系中的一个或多个相应配准点的相应位置的第二信号。所公开的实施方案还包括接收受检者的层析图像的处理器。基于由第一信号指示的接触的质量，处理器证实一个或多个配准点是有效的。处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：磁跟踪系统，所述磁跟踪系统被配置成在活体受检者的身体附近生成磁场；探针，所述探针具有被配置成与所述身体的表面上的一个或多个配准点接触的远侧端部，并且包括：接触传感器，所述接触传感器位于所述远侧端部内并且被配置成输出表示所述远侧端部与所述一个或多个配准点之间的所述接触的质量的第一信号；和磁性检测器，所述磁性检测器位于所述远侧端部内并且被配置成响应于所述磁场而输出表示所述磁跟踪系统的坐标系中的所述一个或多个相应配准点的相应位置的第二信号；和处理器，所述处理器被配置成接收所述受检者的层析图像，并且基于由所述第一信号指示的所述接触的所述质量而证实所述一个或多个配准点是有效的，并且使用被证实为有效的所述一个或多个配准点的所述位置来将所述层析图像配准在所述磁跟踪系统的所述坐标系中。

【技术特征摘要】
2015.07.23 US 62/1959051.一种设备，包括：磁跟踪系统，所述磁跟踪系统被配置成在活体受检者的身体附近生成磁场；探针，所述探针具有被配置成与所述身体的表面上的一个或多个配准点接触的远侧端部，并且包括：接触传感器，所述接触传感器位于所述远侧端部内并且被配置成输出表示所述远侧端部与所述一个或多个配准点之间的所述接触的质量的第一信号；和磁性检测器，所述磁性检测器位于所述远侧端部内并且被配置成响应于所述磁场而输出表示所述磁跟踪系统的坐标系中的所述一个或多个相应配准点的相应位置的第二信号；和处理器，所述处理器被配置成接收所述受检者的层析图像，并且基于由所述第一信号指示的所述接触的所述质量而证实所述一个或多个配准点是有效的，并且使用被证实为有效的所述一个或多个配准点的所述位置来将所述层析图像配准在所述磁跟踪系统的所述坐标系中。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述接触传感器包括电极，并且其中证实所述一个或多个配准点是有效的包括证实由与所述配准点中的每个接触的所述电极测量的阻抗处于预先确定的范围内。3.根据权利要求2所述的设备，其中当在20kHz下测量所述阻抗时，所述预先确定的范围为20kΩ-40kΩ。4.根据权利要求2所述的设备，其中响应于所述身体的所述表面上的接地单元的位置，以及响应于所述接地单元与所述表面的接触程度来评估所述预先确定的范围。5.根据权利要求1所述的设备，还包括连接到所述探针的柄部以便形成刚性探针组件。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个配准点被选择为对于所述探针的使用者的肉眼为可见的。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个配准点被选择为固定在所述身体的所述表面上。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述接触传感器包括力传感器，并且其中证实一个或多个配准点是有效的包括证实由与每个配准点接触的所述力传感器测量的力处于预先确定的范围内。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述预先确定的范围为2gm-8gm。10.根据权利要求8所述的设备，其中响应于接触所述身体的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：V格里纳，A戈瓦里，
申请(专利权)人：韦伯斯特生物官能以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL