用于膀胱的诊断性映射的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了用于生成内体腔(例如像膀胱的内部器官)的表面的可视化的方法和系统。所述方法通常包括将内窥镜插入到内体腔中，获取限定所述内体腔的组织表面的视频，将视频帧拼接在一起以生成限定所述内体腔的所述组织表面的全景映射图，以及显示所述全景映射图。

Methods and systems for diagnostic mapping of the bladder

The present invention provides methods and systems for visualizing the surface of an inner cavity (e.g., an internal organ such as a bladder). The method generally includes the endoscope inserted into a body cavity, for defining the tissue surface of the body cavity of video, video frames are spliced together to generate a panoramic map defining the tissue surface of the inner cavity, and display the panoramic map.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于膀胱的诊断性映射的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2014年9月17日提交的美国临时申请No.62/051,879的优先权，所述临时申请通过引用并入本文。
本公开大体上涉及医学成像领域，并且更具体地涉及用于内体腔的表面的诊断成像的方法和系统。
技术介绍
使用膀胱镜常规检查膀胱可以允许医生检测病状如间质性膀胱炎或膀胱癌的可见症状。然而，由于在膀胱中缺乏尺寸或颜色参照，与膀胱中观察到的特征有关的数据在性质上是定性的和主观的。可以获取膀胱表面的照片或视频，但是观察结果的解释要留给医生的判断，其可以随个体而变化。这种可变性的一个结果是在临床试验中使用多个读取器以产生关于视觉数据(例如照片或视频)的共识。这可以使跟踪疾病进展及其可见症状的过程变得困难。定量测定例如膀胱表面特征的尺寸(长度、面积)或颜色的引入将允许更客观的观察。反过来，这些测定可以使疾病进展的跟踪变得容易。然而，目前用常规膀胱镜检查不可能实现绝对测量。这是因为膀胱镜通常具有无限远的焦距，以允许独立于离膀胱壁的距离的聚焦观察，并简化膀胱镜头部的设备。在不知道距拍摄图像的膀胱墙的距离的情况下，不能在图片中没有内部参考的情况下推导出特征的尺寸。对于颜色，通常在膀胱镜检查程序之前执行白平衡，但是由于自动亮度设置而导致的检查期间的光亮度的变化可能会混淆结果。手动调节光是不切实际的，因为由于对膀胱内部光强度的需求变化，操作者需要不断地重新调节。在常规方法中，使用固定长度的电枢和具有已知焦距和先验定义的运动的成像传感器的旋转来映射膀胱以辅助全景拼接。然而，如果给定区域或帧具有低图像质量，则该过程在获取后执行并且需要重新插入/重新成像。此外，该过程不期望地需要使用专门的传感器和硬件(例如，荧光或电动膀胱镜)来执行成像，并且这些对于所有临床地点都不是可负担的或可行的。此外，例如由于这种硬件的故障点引起的再成像，并不是具有疼痛/敏感性膀胱病变的患者的选择。因此，仍然需要用于使膀胱成像并对其进行定量观察的改进的方法和/或系统。期望提供用于对患者的膀胱表面进行定量观察的改进手段，例如在评估膀胱疾病的存在和/或进展(或消退)时。
技术实现思路
在一个方面，提供了用于映射器官腔的方法，其包括将内窥镜插入到器官腔中，其中所述器官腔具有组织表面；获取限定所述器官腔的所述组织表面的视频，其中所述视频包括多个视频帧；将所述视频帧实时地拼接在一起以生成限定所述器官腔的所述组织表面的全景映射图；和显示所述全景映射图。在另一个方面，提供了用于经由通过患者的尿道插入到膀胱中的膀胱镜从膀胱获取的视频来映射患者膀胱的方法，其中所述方法包括将来自所获取视频的多个视频帧拼接在一起以生成限定所述膀胱的组织表面的全景映射图；和显示所述全景映射图。在另一个方面，提供用于跟踪患者体内的疾病或病状的进展的方法，其中所述方法包括将在第一时间创建的第一全景映射图与在第二时间创建的第二全景映射图进行比较，所述映射图是使用本文公开的任何映射图生成方法中的任一种创建的。在又一个方面，提供了用于映射器官腔的系统，其包括内窥镜；视频捕获装置；照明设备；存储计算机可执行指令的存储器，其中所述计算机可执行指令包括用于以下操作的指令：(i)接收限定所述器官腔的组织表面的视频，其中所述视频包括利用经由所述内窥镜插入到所述器官腔中的所述视频捕获装置获得的多个视频帧，所述视频是在通过所述照明设备照明所述组织表面的同时获得的；(ii)将所述多个视频帧实时地拼接在一起以生成限定所述器官腔的所述组织表面的全景映射图；和(iii)显示所述全景映射图；处理器，被配置为访问所述至少一个存储器并执行所述计算机可执行指令；和显示屏，其中所述显示屏被配置为例如实时地显示所述全景映射图。附图说明现在参考附图，这些附图意在是示例性的而非限制性的，并且其中相似的元件编号相同。参考示出本公开的实施例的附图阐述了具体实施方式，其中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目。本公开的某些实施方案可以包括除了附图中所示的元件、组件和/或配置之外的元件、组件和/或配置，并且附图中示出的一些元件、组件和/或配置可以不存在于某些实施方案中。图1是内体腔的表面的诊断成像系统的示意图。图2是内体腔的表面的诊断成像方法的流程图。图3是用于处理多个视频帧的方法的流程图。图4是用于诊断或评估疾病进展的方法的流程图。具体实施方式已经开发了提供限定内体腔的组织表面的非结构化全景映射的系统和方法。所述系统和方法部分地基于如下发现：可以使用基本上整个内体腔表面作为尺寸和颜色的参照来获得相对测量结果。所述系统和方法尤其可用于病变的纵向评估。在一个优选的实施方案中，全景映射是实时或接近实时发生的。本文公开的设备和方法可适用于人类，无论是男性或女性，成人或儿童，或适用于动物，例如用于兽医或家畜应用。因此，术语“患者”可以指人类或其它哺乳动物受试者。虽然本申请中描述的方法和系统可以应用于任何内体腔，但是将关于膀胱来描述优选的实施方案。膀胱特别适合于本系统和方法，因为常规膀胱镜检查是以难以获得相对测量结果的方式进行的。适用于本文所述的方法和系统的体腔的其它代表性实例包括(但不限于)胃肠道腔，例如食管、胃、十二指肠、小肠、大肠(结肠)、胆管和直肠；呼吸道腔，例如鼻子或下呼吸道；耳朵；泌尿道腔；和生殖系统腔，例如子宫颈、子宫和输卵管。图1是用于患者104的内体腔102的表面的诊断成像的系统100的示意图。如图1中所示，所述系统包括内窥镜106。内窥镜106可以是用于查看内体腔内部的任何设备，例如膀胱镜。用于诊断成像的系统100还包括图像捕获设备108。图像捕获设备108用于从关注区域(例如，内体腔102的表面)获取一个或多个图像。图像捕获设备108可以是用于捕获一个或多个图像的任何常规设备，例如相机。图像捕获设备108可以部分地或全部地集成到内窥镜106，或者部分地或全部地耦合到内窥镜106。图像捕获设备108也可以摆脱内窥镜106。用于诊断成像的系统100还包括照明设备110。照明设备110用于照明关注区域，例如内体腔102的表面。照明设备110可以是任何常规设备。照明设备110可以部分地或全部地集成到内窥镜106，或者部分地或全部地耦合到内窥镜106。照明设备110也可以摆脱内窥镜106。照明设备110包括一个或多个用于以适当的电磁波长照明关注区域的光源。说明性光源包括宽带或窄带近红外光源、激发激光源、可见光源、单色光源、其它窄带光源、紫外光源等。在一个实施方案中，照明设备110包括覆盖可见光谱的白光源，以促进传统彩色图像的获取。用于诊断成像的系统100被配置为使得图像捕获设备108与计算机114通信，这允许图像捕获设备108的输出，例如，将由计算机114接收的内体腔的表面的一个或多个所获取的图像。图像捕获设备108可以通过任何常规手段与计算机114通信。例如，图像捕获设备108可以通过光纤电缆无线地或通过有线或无线计算机网络与计算机114通信。计算机114具有存储器116和处理器118。存储器116能够存储计算机可执行指令。处理器118被配置为访问和执行存储在存储器116中的计算机可执行指令。所述计算机可执行指令可以尤其包括用于处理一个或多个所接收图像，从所接收图像构建映射图以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于映射器官腔的方法，其包括：将内窥镜插入到器官腔中，其中所述器官腔具有组织表面；获取限定所述器官腔的所述组织表面的视频，其中所述视频包括多个视频帧；将所述视频帧实时地拼接在一起以生成限定所述器官腔的所述组织表面的全景映射图；和显示所述全景映射图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.17 US 62/051,8791.一种用于映射器官腔的方法，其包括：将内窥镜插入到器官腔中，其中所述器官腔具有组织表面；获取限定所述器官腔的所述组织表面的视频，其中所述视频包括多个视频帧；将所述视频帧实时地拼接在一起以生成限定所述器官腔的所述组织表面的全景映射图；和显示所述全景映射图。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述器官腔是膀胱并且所述视频捕获基本上所有的限定所述膀胱的所述组织表面。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述内窥镜是具有视频图像捕获和照明的手动引导的膀胱镜。4.根据权利要求1所述的方法，其还包括从所述器官腔排空第一流体，然后用已知体积的第二流体填充所述器官腔，并且其中所述器官腔在获取步骤期间保持几乎恒定的体积。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述全景映射图是二维圆柱投影。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述获取步骤以半非结构化方式进行，并且包括：在所述器官腔的所述组织表面上定位第一关注点；在所述第一关注点处获得第一视频帧；平移通过所述器官腔；和在所述器官腔的所述组织表面上的一个或多个其它关注点处获得一个或多个另外的视频帧。7.根据权利要求6所述的方法，其还包括处理所述多个视频帧中的每一个，其中所述处理包括：将所述多个视频帧中的每一个解卷绕；应用基于频谱的滤波器以从所述多个视频帧中的每一个中提取相关特征信息；对所述多个视频帧中的每一个应用尺度不变特征变换或Harris角点检测器，以确定所述多个视频帧中的每一个与至少一个其它视频帧之间的共同特征点；和使用随机样本一致性算法来计算所述多个视频帧中的每一个与至少一个其它视频帧之间的单应性，以缩小所述尺度不变特征变换描述子的数量，消除离群尺度不变特征变换描述子，以及生成用于图像拼接的变换。8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述平移步骤正在进行的同时将所述多个视频帧中的至少一些拼接并显示在所述全景映射图上。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述全景映射图包括对应于具有低图像质量或者无法生成用于图像拼接的变换的所述多个视频帧中的每一个的空白区域。10.根据权利要求9所述的方法，其中对于对应于具有低图像质量或者无法生成变换的所述多个视频帧中的每一个的所述器官腔的一个或多个部分，任选地重复获取、处理、拼接和显示步骤。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述全景映射图最初是空白的，并且包括一个或多个预定关注点。12.根据权利要求1所述的方法，其还包括处理所述多个视频帧中的每一个，其中所述获取步骤是完全非结构化的，并且所述处理步骤包括：将所述多个视频帧中的每一个解卷绕；应用基于频谱的滤波器以从所述多个视频帧中的每一个提取相关特征信息；对所述多个视频帧中的每一个应用尺度不变特征变换或Harris角点检测器，以确定所述多个视频帧中的每一个与至少一个其它视频帧之间的共同特征点；和使用随机样本一致性算法来计算所述多个视频帧中的每一个与至少一个其它视频帧之间的单应性，以缩小所述尺度不变特征变换描述子的数量，消除离群尺度不变特征变换描述子，以及生成用于图像拼接的变换。13.根据权利要求3所述的方法，其还包括处理所述多个视频帧中的每一个，并且其中基本上捕获的所述膀胱的整个表面被用作用于处理、拼接或显示所述映射图的参考。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述相关特征信息包括颜...

【专利技术属性】
技术研发人员：宏·林·霍杜克，阿米特·瓦桑吉，
申请(专利权)人：塔里斯生物医药公司，
类型：发明
国别省市：美国,US