一种用于规划患者体内针的导入的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于规划患者体内针的导入的系统，所述系统包括：针导向件(3)，所述针导向件(3)用于与针(2)联接；导航系统，所述导航系统配置为相对于患者的3D医学图像追踪针导向件(3)；处理器，所述处理器配置为用于使用所述针导向件(3)的导航数据来确定所述针(2)相对于3D图像(1)的虚拟位置和取向，以及用于根据所述3D医学图像(1)中的踪迹检测至少一个插入的针(2'；2a'、2b'、2c')并用于计算虚拟针(2)和所检测到的针(2'；2a'、2b'、2c')之间的距离；显示器，所述显示器与所述处理器联接，用于显示所述虚拟针(2)的表象以及所述虚拟针与所述至少一个所检测到的针(2'；2a'、2b'、2c')之间的计算出的距离的表象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于规划患者体内针的导入的系统
本专利技术涉及一种用于规划患者体内针的导入的系统。
技术介绍
在介入放射学中进行的外科手术包括将一种或多种外科器械，诸如针或等同物导入到患者体内。介入放射科医师使用成像系统，最有可能使用计算机断层扫描(CT扫描)或锥形束计算机断层扫描(CBCT)或磁共振成像系统(MRI)，来查看患者的器官并选择用于尖端(tip)的靶标和针到达该靶标所遵循的轨迹。为了帮助介入放射科医生达到该靶标，导航系统是必要的。这种系统使用基于光学技术、电磁技术、射频技术、惯性技术、超声技术或机械技术的追踪系统。追踪系统的目的是提供一个或多个追踪器的实时空间位置和方位。文献WO2010/086374描述了一种在患者的3D医学图像中对外科器械(诸如针)进行导航的方法。为此，将针滑动地布置在手术导向件中，其中，追踪器刚性地附接到该手术导向件上，并且将基准标记物附接到患者的身体并通过追踪系统定位。由于能够在3D医学图像中检测参照标记物，所以能够确定外科导向件相对于3D医学图像的位置和方向。针是线性器械，其轴线应与导向件的轴线相重合。因此，即使针本身没有被追踪，系统能够确定3D医学图像中针的轴线的位置和取向。介入放射学的目标是命中随患者呼吸移动的靶标。如图1所示，放射科医师使用的3D医学图像1来规划针2的位置和取向以相应于呼吸周期的给定时间在患者体内更深的插入或推进。此外，该3D医疗图像1可能含有一些患者移动或配准错误。因此，虚拟针2可能与3D医学图像中所检测到的针2'匹配得不是很好，并且其可以如双箭头所示根据患者的呼吸而移动。因此难以预计为了到达靶标T而再次将针推进患者体内的时机。介入放射学的另一个目标是破坏不想要的细胞(如肿瘤)。为了进行这种破坏，有时需要多于一个针，并且这些针必须放置成将覆盖然后破坏整个靶肿瘤。然而，如图2所示，当在患者的身体中已经有一个或多个针的尖端插入到靶标T中时，对于放射科医师来说解释对于所有针在三维下的情况是困难的。
技术实现思路
本专利技术的目标是使用3D医疗图像中的一个或多个所检测到的针来规划在患者体内针的导入。根据第一方面，针已经部分地插入患者体内，并且本专利技术提供额外的指导以考虑患者的呼吸从而将针更深地插入患者体内。根据第二方面，一个或多个针已经插入到靶标中，并且本专利技术提供了额外的指导来规划在该靶标中插入新的针。本专利技术提供了一种用于规划患者体内针的导入的系统，所述系统包括：针导向件，所述针导向件拟用于与针联接；导航系统，所述导航系统配置为相对于患者的3D医学图像追踪针导向件；处理器，所述处理器配置为用于使用所述针导向件的导航数据来相对于所述3D图像确定所述针的虚拟位置和取向，用于根据所述3D医学图像中的踪迹检测至少一个插入的针，并用于计算虚拟针和所检测到的针之间的距离；显示器，所述显示器联接至所述处理器，并配置为用于显示所述虚拟针的表象以及所述虚拟针与所述至少一个所检测到的针之间的计算出的距离的表象。针导向件可有利地选自：(i)用于在其中滑动地布置针的导向件，所述导向件包括配置为由导航系统追踪的追踪器；(ii)用于刚性地附接到针的导向件，所述导向件包括配置用于被所述导航系统追踪的追踪器；以及(iii)配置用于被导航系统追踪的追踪器，所述追踪器用于布置在所述针内。根据一个实施方式，处理器配置为实施图像处理算法以检测至少一个插入的针。处理器可进一步配置为通过使用所述导航系统检测至少一个插入的针，以用于初始化所检测到的针的位置和取向。根据一个实施方式，3D医疗图像中所检测到的踪迹是已经插入至患者体内的被导航的针的一部分的踪迹。在这种情况下，处理器可配置为：确定虚拟针最靠近所检测到的针时患者的呼吸周期的时刻；以及将所述时刻时针的虚拟位置配准至所检测到的针；且显示器可配置为再次显示虚拟针与所检测到的针之间的距离的表象。处理器可进一步配置为用于确定虚拟针最靠近所检测到的针时患者的呼吸周期的时刻，并且在所述时刻向使用者提供信息以将针推进患者体内。根据一个实施方式，虚拟针和所检测到的针之间的计算出的距离的表象包括选自以下的至少一个2D或3D距离的指示：(i)从所检测到的针的3D点到虚拟针的3D点的3D距离；(ii)表示所检测到的针的线与表示虚拟针的线之间的3D距离；(iii)所检测到的针的3D点与表示虚拟针的线之间的3D距离，或虚拟针的3D点与表示所检测到的针的线之间的3D距离；(iv)所检测到的针的点与含有虚拟针的平面之间的3D距离，或虚拟针的点与含有所检测到的针的平面之间的3D距离；(v)表示所检测到的针的线与含有虚拟针的平面之间的3D距离，或表示虚拟针的线与含有所检测到的针的平面之间的3D距离；以及(vi)虚拟针与所检测到的针在含有虚拟针的平面中的投影之间的2D距离，或所检测到的针与含有虚拟针在含有所检测到的针的平面中的投影之间的2D距离。显示器和/或处理器可配置用于以下列格式中的至少一种显示所述至少一个2D或3D距离：对应于所述距离的数值的数字；具有与呼吸周期中的这些3D距离的最大值和最小值的函数相应的极值的量规；显示距离随时间变化的曲线；3D中的所检测到的针的一组透明度水平，或所检测到的针在含有虚拟针的平面中的投影的一组透明度水平；3D中的所检测到的针的一组厚度水平，或所检测到的针在含有虚拟针的平面中的投影的一组厚度水平；显示在含有虚拟针的平面上的圆，该圆以所检测到的针的尖端在给定平面上的投影为圆心，其半径是指示的所述2D或3D距离的函数。根据一个实施方式，3D医疗图像中所检测到的踪迹是已经插入至患者体内且与虚拟针不同的针的踪迹。在这种情况下，虚拟针和至少一个所检测到的针之间的计算出的距离的表象包括选自以下的至少一个2D或3D距离的指示：(i)从所检测到的针的3D点到虚拟针的相应3D点的3D距离；(ii)对应于所检测到的针的线与表示虚拟针的线之间的3D距离；(iii)所检测到的针的3D点与表示虚拟针的线之间的3D距离，或虚拟针的3D点与表示所检测到的针的线之间的3D距离；(iv)所检测到的针的点与含有虚拟针的平面之间的3D距离，或虚拟针的点与含有所检测到的针的平面之间的3D距离；(v)表示所检测到的针的线与含有虚拟针的平面之间的3D距离，或表示虚拟针的线与含有一个所检测到的针的平面之间的3D距离；(vi)虚拟针与所检测到的针在含有虚拟针的平面中的投影之间的2D距离，或所检测到的针与虚拟针在含有所述所检测到的针的平面中的投影之间的2D距离；以及(vii)所检测到的针的尖端之间的3D距离。显示器和/或处理器可进一步配置以至少一种以下格式显示所述至少一个2D或3D距离：对应于所述距离的数值的数字；显示距离随时间变化的曲线；3D中的所检测到的针的一组透明度水平或所检测到的针在含有虚拟针的平面中的投影的一组透明度水平；3D中的所检测到的针的一组厚度水平或所检测到的针在含有虚拟针的平面中的投影的一组厚度水平；以所检测到的针的尖端为中心的球体，且其半径为所述距离的函数；显示在含有虚拟针的平面上的圆，该圆以所检测到的针的尖端在给定平面上的投影为圆心，其半径是所述距离的函数。处理器有利地进一步配置为用于确定虚拟针相对于每一个所检测到的针处于最优位置时患者的呼吸周期的时刻，并且在所述时刻向使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于规划患者体内针的导入的系统，所述系统包括：针导向件(3)，所述针导向件(3)用于与针(2)联接；导航系统，所述导航系统配置为相对于所述患者的3D医学图像追踪所述针导向件(3)；处理器，所述处理器配置为用于使用所述针导向件(3)的导航数据来确定所述针(2)相对于3D图像(1)的虚拟位置和取向，用于根据所述3D医学图像(1)中的踪迹检测至少一个插入的针(2'；2a'、2b'、2c')，并用于计算所述虚拟针(2)与所检测到的针(2'；2a'、2b'、2c')之间的距离；显示器，所述显示器联接至所述处理器，用于显示所述虚拟针(2)的表象以及所述虚拟针与至少一个所检测到的针(2'；2a'、2b'、2c')之间的计算出的距离的表象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 EP 14306660.31.一种用于规划患者体内针的导入的系统，所述系统包括：针导向件(3)，所述针导向件(3)用于与针(2)联接；导航系统，所述导航系统配置为相对于所述患者的3D医学图像追踪所述针导向件(3)；处理器，所述处理器配置为用于使用所述针导向件(3)的导航数据来确定所述针(2)相对于3D图像(1)的虚拟位置和取向，用于根据所述3D医学图像(1)中的踪迹检测至少一个插入的针(2'；2a'、2b'、2c')，并用于计算所述虚拟针(2)与所检测到的针(2'；2a'、2b'、2c')之间的距离；显示器，所述显示器联接至所述处理器，用于显示所述虚拟针(2)的表象以及所述虚拟针与至少一个所检测到的针(2'；2a'、2b'、2c')之间的计算出的距离的表象。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述针导向件(3)选自：(i)用于滑动地布置所述针的导向件，该导向件包括配置用于被所述导航系统追踪的追踪器；(ii)用于刚性地附接到所述针的导向件，该导向件包括配置用于被所述导航系统追踪的追踪器；以及(iii)配置用于被所述导航系统追踪的追踪器，所述追踪器用于布置在所述针内。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述处理器配置为实施图像处理算法以检测所述至少一个插入的针。4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述处理器配置为通过使用所述导航系统检测所述至少一个插入的针，以用于初始化所检测到的针的位置和取向。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，在所述3D医疗图像中检测到的踪迹是已经插入至患者体内的被导航的针的一部分的踪迹。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述处理器配置为：确定所述虚拟针最靠近所述所检测到的针时患者的呼吸周期的时刻；以及将所述时刻时所述针的虚拟位置配准至所述所检测到的针；且其中，所述显示器配置为再次显示所述虚拟针与所述所检测到的针之间的距离的表象。7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述处理器配置为用于确定所述虚拟针(2)最靠近所述所检测到的针(2')时患者的呼吸周期的时刻，并且在所述时刻向使用者提供信息以将所述针推进所述患者体内。8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其中，所述虚拟针与所述所检测到的针之间的计算出的距离的表象包括选自以下的至少一个2D或3D距离的指示：(i)从所述所检测到的针的3D点到所述虚拟针的3D点的3D距离；(ii)表示所述所检测到的针的线与表示所述虚拟针的线之间的3D距离；(iii)所述所检测到的针的3D点与表示所述虚拟针的线之间的3D距离，或所述虚拟针的3D点与表示所述所检测到的针的线之间的3D距离；(iv)所述所检测到的针的点与含有所述虚拟针的平面之间的3D距离，或所述虚拟针的点与含有所述所检测到的针的平面之间的3D距离；(v)表示所述所检测到的针的线与含有所述虚拟针的平面之间的3D距离，或表示所述虚拟针的线与含有所述所检测到的针的平面之间的3D距离；以及(vi)所述虚拟针与所述所检测到的针在含有所述虚拟针的平面中的投影之间的2D距离，或所述所检测到的针与所述虚拟针在含有所述所检测到的针的平面中的投影之间的2D距离。9.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂内尔·卡拉特，史蒂芬·拉瓦莱，伊凡·布雷考特，弗洛伦丝·比勒特，帕特里克丹尼斯·斯莫诺维克，安格斯·拉巴迪，
申请(专利权)人：伊马科提斯公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR