用于介入流程的网格校准系统技术方案

一种采用介入装置的网格校准系统，所述介入装置包括：一个或多个介入工具(23)；具有孔矩阵的网格(22)，所述网格用于支撑和引导校准区内的(一个或多个)介入工具(23)；以及成像设备(24)，其相对于所述网格(22)被定位，所述成像设备用于生成工具图像，所述工具图像图示所述校准区内的(一个或多个)介入工具(23)。所述网格校准系统还采用网格校准工作站(40)，所述网格校准工作站用于显示对所述网格(22)与所述成像设备(24)的相对定位的任何对准调节，所述相对定位是从所述工具图像与具有表示所述网格的所述孔矩阵的点矩阵的虚拟网格的图像配准导出的。

Grid calibration system for interventional processes

Using a grid calibration system for interventional device, the interventional device includes one or more intervention tools (23); the grid has a hole matrix (22), the grid for supporting and guiding the calibration area (one or more) intervention tools (23); and imaging equipment (24), relative to the grid (22) is positioned, the imaging device is used to generate the tool image, the tool image icon the calibration area (one or more) intervention tools (23). The grid calibration system adopts grid calibration workstation (40), the grid calibration is used to display the grid on the workstation (22) and the imaging device (24) any alignment relative positioning adjustment, the relative position is from the image and the image registration has said the export of virtual grid the hole in the mesh point matrix of the matrix.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及被并入在介入流程(例如，前列腺近距离治疗流程)内的网格校准系统。本专利技术具体地涉及用于在介入流程期间相对于超声探头的成像平面在感兴趣解剖区域内支撑和引导介入工具(例如，导管、针等)的网格(也被已知为模板)的校准。
技术介绍
前列腺癌是最常见的非皮肤相关的癌症，是美国男性中因癌症死亡的第二大原因。影响六(6)分之一的男性，在2013年将诊断出估计238000例新的前列腺癌病例，其中30000例将是致命的。利用高剂量率(“HDR”)和低剂量率(“LDR”)流程的近距离治疗是用于处置前列腺癌的常见放射治疗。通常，HDR前列腺近距离治疗涉及将十(10)-二十(20)个导管经会阴插入前列腺，然后使用远程后置装置(afterloader)将放射源临时序列地插入到这些导管中的每个中。相比之下，LDR前列腺近距离治疗涉及通过插入在前列腺中的多个针递送的近似100个放射性粒源在前列腺内的永久植入。对于HDR和LDR两者，前列腺近距离治疗流程以及其他前列腺流程(例如，经会阴前列腺活检)，导管或针通常通过对着会阴定位的网格/模板来插入，以一旦导管或针被插入到前列腺中就提供用于对导管或针的均匀分布和固定的支撑和引导。例如，图1图示了涉及导管/针23的典型前列腺近距离治疗装置设置20。具体地，示范性前列腺近距离治疗流程在使用经直肠超声(“TRUS”)探头24的超声引导下来实施，所述经直肠超声探头与网格/模板22一起被定位在步进器21上，以用于在网格/模板22被保持就位并且TRUS探头24被允许在大致垂直于网格/模板22的轴向方向上和关于所述方向平移和旋转时提供针对整个设置20的稳定性。导管/针23根据预定计划来定位，或者在超声图像中与前列腺10和周围器官的分割一起回溯地识别，由此，导管/针23与器官分割之间的相对几何结构被用于确定(一个或多个)放射性粒源(例如，放射性粒源11)的剂量分布和具体处置计划。经由超声图像中的回声闪烁对导管/针23的手动识别由于诸如差的图像质量、模糊结构和操作者经验的因素而倾于出错。最近已经提出了用于HDR和LDR前列腺近距离治疗流程的跟踪系统30(例如，电磁(“EM”)跟踪系统或光学跟踪系统)来克服这些限制并改进整体准确性。更具体地，当与EM跟踪系统有关时，EM传感器(未示出)被集成到导管/针23和TRUS探头24两者中，以用于导管/针23和TRUS探头24关于前列腺10和周围感兴趣解剖区域在EM坐标系内的准确空间定位。尽管网格/模板22也可以与跟踪传感器集成，但是在其中网格/模板22未与跟踪传感器集成的情况下，在EM坐标系内定位网格/模板22的备选方法可以涉及被执行的EM网格校准，其中，所跟踪的导管/针23被插入到孔矩阵的各个位置中，以创建整个网格/模板22的映射。网格/模板22的孔矩阵在EM坐标系内的这种定位被已知为“EM网格”。在前列腺近距离治疗流程期间，超声扫描器的特定模型被装备有将“虚拟网格”交叠在来自TRUS探头24的超声图像上的特征以提供用于网格/模板22的孔矩阵的对准的视觉帮助，例如，在如图2所示的超声图像25上的白点的虚拟网格的交叠。这意味着用作网格/模板22的孔矩阵在TRUS探头24的图像平面(未示出)上的投影。如在图2中示范性示出的，虚拟网格简单地是到等于或等价于网格/模板22的孔矩阵的MxN个孔和间距的具有选定的间距(通常为5mm或10mm)的M×N个网格点的超声图像25上的交叠。为了准确跟踪的目的，孔矩阵网格/模板22到虚拟网格的对准由操作者手动执行。针对设置20的该校准通常将通过将导管/针通过网格/模板22的孔矩阵插入水箱中并根据需要调节网格/模板22的物理位置来偶尔(例如，每天/每周/每月)完成，使得虚拟网格交叠最高可能程度地符合网格/模板22的孔矩阵，如由TRUS探头24的图像平面内的工具的回声闪烁表示的。图3示出了对应于表示网格/模板22的孔矩阵到虚拟网格的真实对准的超声图像26中的C3和E5位置的两个(2)超声回声。然而，在实践中，这种真实对准在许多前列腺近距离治疗流程的过程中很少实现和/或维持。当前，对准网格/模板22的孔矩阵与超声虚拟网格的网格校准的过程是手动完成的并且涉及由操作者对对准的主观视觉确认。更具体地，网格/模板22在垂直方向和/或水平方向上的平移以及TRUS探头24的旋转在“试错法”的基础上被调节，这能够是耗时的并且受操作者间可变性影响。因此，本领域中的问题是在以下中的困难：确定网格/模板22和TRUS探头24相对于步进器21的准确定位所需的(一个或多个)网格平移和/或探头旋转的最佳组合，从而将网格模板22的孔矩阵与虚拟网格交叠对准，如图3所示。
技术实现思路
本专利技术提出一种自动化质量保证方法，以帮助网格/模板(例如，图1所示的网格/模板22)的校准，并且还提供(一个或多个)对准误差的量化。本专利技术涉及图像识别方法的使用，以经由虚拟网格自动探测工具闪烁和投影超声网格点的位置。根据该信息，网格/模板到虚拟网格的准确对准所需的精确平移和/或旋转参数能够被计算并显示给操作者。还可以利用本专利技术来确定网格/模板与虚拟网格，或任何其他类型的外部网格参考(例如，图1所示的跟踪系统30)之间的拟合误差。本专利技术的一种形式是采用介入装置的网格校准系统，所述介入装置包括一个或多个介入工具(例如，(一个或多个)导管或针)、用于支撑和引导校准区内的介入工具的具有孔矩阵的网格、以及相对于网格定位的超声探头，所述超声探头用于生成工具图像，所述工具图像图示校准区内的(一个或多个)介入工具。网格校准系统还采用网格校准工作站，所述网格校准工作站用于显示对所述网格与超声探头的相对定位的任何对准调节，所述相对定位是从所述工具图像与具有表示所述网格的孔矩阵的点矩阵的虚拟网格的图像配准导出的。所述对准调节可以包括网格相对于超声探头的水平平移调节、网格相对于超声探头的垂直平移调节和/或探头相对于网格的旋转调节。仅对于平移调节，优选地利用两(2)个或更多个介入工具来生成工具图像。对于旋转调节，优选地利用三(3)个或更多个介入工具来生成工具图像。网格校准工作站可以额外地显示工具图像到虚拟网格的对准拟合误差(例如，最小二乘)。可以对着以下阈值应用对准拟合误差：指示对准拟合误差对于对应的介入流程(例如，HDR或LDR前列腺近距离治疗流程)是否为可接受的或者不可接受的。介入设备还可以包括跟踪系统(例如，EM跟踪系统)，所述跟踪系统相对于网格定位并且具有与(一个或多个)介入工具和/或网格集成的传感器，以用于生成表示网格的孔矩阵的跟踪网格。利用跟踪网格的生成，网格校准工作站可以额外地显示跟踪网格到虚拟网格的虚拟跟踪拟合误差(例如，最小二乘)和/或跟踪网格到工具图像的图像跟踪拟合误差(例如，最小二乘)。可以对着以下(一个或多个)阈值应用跟踪拟合误差：指示EM跟踪系统的跟踪准确性对于对应的介入流程是否为可接受的或者不可接受的。通过结合附图阅读本专利技术的各个实施例的以下详细描述，本专利技术的上述形式和其他形式以及本专利技术的各种特征和优点将变得更加显而易见。详细描述和图仅仅是对本专利技术的图示而非限制，本专利技术的范围由权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网格校准系统，包括：介入装置，其包括：至少一个介入工具(23)，具有孔矩阵的网格(22)，所述网格用于支撑和引导校准区内的所述至少一个介入工具(23)，以及成像设备(24)，其相对于所述网格(22)被定位，所述成像设备用于生成工具图像，所述工具图像图示所述校准区内的所述至少一个介入工具(23)；以及网格校准工作站(40)，其与所述成像设备(24)通信，以显示对所述网格(22)与所述成像设备(24)的相对定位的任何校准调节，所述相对定位是从所述工具图像与具有表示所述网格的所述孔矩阵的点矩阵的虚拟网格的图像配准导出的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.14 US 62/023,9771.一种网格校准系统，包括：介入装置，其包括：至少一个介入工具(23)，具有孔矩阵的网格(22)，所述网格用于支撑和引导校准区内的所述至少一个介入工具(23)，以及成像设备(24)，其相对于所述网格(22)被定位，所述成像设备用于生成工具图像，所述工具图像图示所述校准区内的所述至少一个介入工具(23)；以及网格校准工作站(40)，其与所述成像设备(24)通信，以显示对所述网格(22)与所述成像设备(24)的相对定位的任何校准调节，所述相对定位是从所述工具图像与具有表示所述网格的所述孔矩阵的点矩阵的虚拟网格的图像配准导出的。2.根据权利要求1所述的网格校准系统，其中，对准调节包括所述网格(22)相对于所述成像设备(24)的水平调节。3.根据权利要求1所述的网格校准系统，其中，对准调节包括所述网格(22)相对于所述成像设备(24)的垂直调节。4.根据权利要求1所述的网格校准系统，其中，对准调节包括所述成像设备(24)相对于所述网格(22)的旋转调节。5.根据权利要求1所述的网格校准系统，其中，所述网格校准工作站(40)还能用于显示所述工具图像到所述虚拟网格的调节拟合误差。6.根据权利要求1所述的网格校准系统，其中，跟踪网格表示对以下中的至少一个的跟踪：跟踪坐标系内的所述网格(22)和由所述跟踪坐标系内的所述网格(22)支撑和引导的所述至少一个介入工具(23)；并且其中，所述网格校准工作站(40)还能用于显示所述跟踪网格到所述虚拟网格的虚拟跟踪拟合误差。7.根据权利要求1所述的网格校准系统，其中，跟踪网格表示对以下中的至少一个的跟踪：跟踪坐标系内的所述网格(22)和由所述跟踪坐标系内的所述网格(22)支撑和引导的所述至少一个介入工具(23)；并且其中，所述网格校准工作站(40)还能用于显示所述跟踪网格到所述工具图像的图像跟踪拟合误差。8.根据权利要求1所述的网格校准系统，其中，所述网格校准工作站(40)还能用于实时显示网格校准图像，所述网格校准图像图示所述虚拟网格到所述工具图像上的交叠。9.根据权利要求8所述的网格校准系统，其中，所述图像配准包括：所述网格校准工作站(40)识别所述工具图像内的至少一个介入工具(23)和所述虚拟网格内的至少一个网格点；并且所述网格校准工作站(40)根据在所述工具图像内识别的每个介入工具(23)和在所述虚拟网格内识别的每个网格点来计算变换矩阵。10.根据权利要求1所述的网格校准系统，其中，跟踪网格表示对以下中的至少一个的跟踪：跟踪坐标系内的所述网格(22)和由所述跟踪坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·Mf·孔，S·巴拉特，
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