用于利用超声进行肺部可视化的系统和方法技术方案

一种用于肺的超声询问的系统，包括存储器、电磁(EM)板、延长的工作通道(EWC)、EM传感器、US换能器，以及处理器。存储器存储三维(3D)模型和用于导航管腔网络的通路计划。EM板生成EM场。EWC被配置为沿通路计划朝目标导航患者的管腔网络。EM传感器从EWC的远端向远侧延伸并且被配置为感测EM场。US换能器从EWC的远端向远侧延伸、生成US波并且接收从管腔网络反射的US波。处理器处理感测到的EM场，以便在3D模型中同步EM传感器的位置、处理反射的US波以便生成US图像、或者集成所生成的图像与3D模型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及用于利用超声成像技术可视化肺部的系统和方法。更具体而言，本公开内容涉及利用超声图像增强由其它成像模态获得的管腔网络的图像。
技术介绍
对于肺部疾病(诸如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)和慢性阻塞性肺部疾病(COLD))或者对于肺部相关疾病的护理标准主要集中在一般对患者是高度侵入性的医疗和/或药物管理。例如，已经报道了数十年经由局部和侵入性手段(例如，外科手术)的肺去神经可以对哮喘或肺气肿提供治疗益处。电磁导航(EMN)已经帮助扩大治疗诸如肺部的管腔网络的可能性。EMN依赖于非侵入性成像技术，诸如计算机断层扫描(CT)扫描、磁共振成像(MRI)或荧光透视技术。EMN与这些非侵入性成像技术相结合也已经被用来识别目标的位置并帮助临床医生导航肺部的管腔网络到达目标。但是，由这些非侵入性成像技术生成的图像已无法提供足够的分辨率来识别与管腔网络平行延伸的这种神经位置的特征。另外，当执行治疗时，利用这些非侵入性成像技术的附加图像必须已经被执行，以确定治疗是否已经完成。这增加了患者暴露给有害X射线或物质的次数和治疗成本。还有，每个临床医生都渴望被治疗的区域的更大分辨率。因此，存在对于提供期望分辨率并且在操作中临床高效的成像模态的需求。
技术实现思路
在一方面，本公开内容的特征是一种用于肺部的基于US的询问的方法。该方法包括：将管腔网络的三维(3D)模型和通路计划导入到导航系统中；生成围绕管腔网络的电磁(EM)场；沿通路计划朝目标将EM传感器和US换能器插入到管腔网络中；在EM传感器处感测EM场；同步EM传感器在EM场中的位置与3D模型；在US换能器处发送US波；在US换能器处接收反射的US波；以及基于反射的US波预测反射US波的组织的类型、密度、疾病状态或者治疗的充分性。在一个方面，该系统还包括计算EM场的坐标系与3D模型的坐标系之间的缩放因子。该方法还包括缩放EM传感器的行进距离，以基于通路计划和缩放因子在3D模型中同步EM传感器的移动。在另一方面，该方法还包括处理反射的US波以生成US图像。该方法还包括集成所生成的US图像与3D模型。该方法还包括基于EM传感器的位置显示集成的3D模型与US图像。所生成的US图像的分辨率比3D模型的分辨率更精细。所生成的图像示出管腔网络外部的组织。在另一方面，该方法还包括计算EM传感器的位置与US换能器的位置之间的距离。集成所生成的US图像与3D模型是基于所计算的距离的。在另一方面，该方法还包括基于EM传感器的位置显示状态。该状态指示EM传感器是位于不在目标的位置处、位于目标处、还是位于与健康组织相邻的位置处。该状态还指示对目标的治疗是否完成。在另一方面，该方法还包括确定在治疗之后目标的尺寸是否小于或等于预定尺寸。该方法还包括显示通知，该通知基于在治疗之后目标尺寸的确定来通知对目标的治疗的充分性。在另一方面，该方法还包括在朝目标遵循通路计划时基于反射的US波识别新目标。该方法还包括将新目标配准到3D模型或将新目标添加到通路计划。在另一方面，该方法还包括识别患者的呼吸模式。该方法还包括通过基于呼吸模式补偿患者的呼吸来识别EM传感器的位置。在不背离本公开内容的范围的情况下，本公开内容的任何上述方面和实施例都可以被组合。附图说明当参照附图阅读各种实施例的描述时，目前公开的系统和方法的目标和特征将对本领域普通技术人员变得显然，其中：图1是根据本公开内容的实施例、用于可视化患者的肺部的系统的透视图；图2A是根据本公开内容的实施例的导管引导组件的剖面图；图2B是根据本公开内容的实施例、示出图2A的延长的工作通道的远侧尖端的所指示细节区域的放大图；图3是根据本公开内容的实施例、用于肺部的三维模型的解剖示意图；图4A是根据本公开内容的实施例、从进入点到目标的通路的示意图；图4B是沿剖面线B-B截取的图4A的肺部部分的横截面视图；图4C是沿图4A的通路计划插入肺部的导管引导组件的示意图；图4D是图4C的圆圈区域的放大细节视图；图5A是根据本公开内容的实施例、用于利用US波可视化肺部的方法的流程图；图5B是根据本公开内容的实施例、用于导航到目标的方法的流程图；及图5C是根据本公开内容的实施例、用于检查治疗水平的方法的流程图。具体实施方式本公开内容涉及用于利用超声(US)成像技术可视化肺部的管腔网络的系统和方法，这为诊断、导航和治疗目的提供了足够的分辨率来识别和定位目标。US成像尤其是与非侵入性成像相结合时，可以提供更高的分辨率，并使得能够进行管腔网络映射和目标识别。另外，关于与识别出的目标相邻的组织提供附加的清晰度，这会导致考虑不同的治疗选项，以避免不利地影响相邻的组织。还有，US成像结合治疗的使用可以为治疗后的分析和治疗充分性的识别提供详细的成像。虽然将就特定的说明性实施例对本公开内容进行描述，但对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本公开内容的精神的情况下，可以进行各种修改、重新布置和替换。本公开内容的范围由本公开内容所附的权利要求限定。图1示出了电磁导航(ENM)系统100，其被配置为利用US图像数据来增强CT、MRI或荧光透视图像，从而协助导航通过患者的肺的管腔网络到达目标。一种这样的ENM系统可以是目前由CovidienLP公司出售的ELECTROMAGNETICNAVIGATION系统。系统100包括导管引导组件110、支气管镜115、计算设备120、监视设备130、EM板140、跟踪设备160和参考传感器170。支气管镜115经由有线连接(如图1中所示)或无线连接(未示出)操作上耦合到计算设备120和监视设备130。支气管镜115被插入患者150的口腔，并捕获肺部的管腔网络的图像。在EMN系统100中，插入到支气管镜115中的是用于实现访问患者150的管腔网络的外围的导管引导组件110。导管引导组件110可以包括延长的工作通道(EWC)230，在远侧尖端具有EM传感器265(图2B)的可定位的引导导管(LG)220被插入其中。EWC230、LG220和EM传感器265被用来导航通过肺部的管腔网络，如下面更详细描述的。计算设备120(诸如膝上型计算机、台式机、平板电脑或其它类似的计算设备)包括显示器122、一个或多个处理器124、存储器126、网卡128和输入设备129。系统100还可以包括多个计算设备，其中这多个计算设备120被用来以适于医疗操作的方式计划、治疗、可视化或帮助临床医生。显示器122可以是触摸敏感的和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超声(US)询问的系统，包括：存储器，存储管腔网络的三维(3D)模型和用于导航管腔网络的通路计划；电磁(EM)板，被配置为生成EM场；延长的工作通道(EWC)，被配置为根据通路计划朝目标导航管腔网络；EM传感器，从EWC的远端向远侧延伸并且被配置为感测EM场；US换能器，被配置为生成US波并接收从管腔网络反射的US波；及处理器，被配置为处理感测到的EM场，以便在3D模型中同步EM传感器的位置、处理反射的US波以便生成US图像、或者集成所生成的图像与3D模型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.06 US 61/874,881;2014.08.26 US 62/041,850;1.一种用于超声(US)询问的系统，包括：
存储器，存储管腔网络的三维(3D)模型和用于导航管腔网络的通路计划；
电磁(EM)板，被配置为生成EM场；
延长的工作通道(EWC)，被配置为根据通路计划朝目标导航管腔网络；
EM传感器，从EWC的远端向远侧延伸并且被配置为感测EM场；
US换能器，被配置为生成US波并接收从管腔网络反射的US波；及
处理器，被配置为处理感测到的EM场，以便在3D模型中同步EM传感器的位置、处理反射
的US波以便生成US图像、或者集成所生成的图像与3D模型。
2.如权利要求1所述的系统，还包括被配置为显示集成的3D模型和US图像的显示设备。
3.如权利要求2所述的系统，其中显示器还被配置为基于EM传感器的位置显示状态。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述状态指示EM传感器是位于不在目标的位置处、位
于目标处、还是位于与健康组织相邻的位置处。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述状态指示对目标的治疗是否完成。
6.如权利要求1所述的系统，其中所生成的图像的分辨率比3D模型的分辨率更精细。
7.如权利要求1所述的系统，其中EM传感器位于EWC的远端处或位于EWC的远端的周围。
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·布兰南，W·J·迪克汉斯，C·M·拉德考，D·R·佩特松，
申请(专利权)人：柯惠有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：美国;US