显示线性仪器相对于3D医学图像导航后的位置和取向的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种显示线性仪器(1)相对于3D医学图像(V)导航后的位置和取向的方法，其中：将所述线性仪器(1)与导向件(2)偶联；导航系统相对于所述3D医学图像(V)追踪所述导向件(2)；将包含所述线性仪器(1)的轴线的平面(4)虚拟附接至所述导向件(2)；显示在3D图像中重现的且包含所述平面(4)的切片。本发明专利技术的另一目的是一种执行所述方法的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】显示线性仪器相对于3D医学图像导航后的位置和取向的方法和系统
本专利技术涉及使用导航系统，显示线性仪器经于3D医学图像导航后的位置和取向的方法和系统。
技术介绍
导航技术已广泛用于显示仪器在3D医学图像上的位置和取向，其中3D医学图像是计算机断层扫描(CT)或磁共振图像(MRI)，或任意其他类型，如锥束计算机断层扫描(CBCT)、正电子发射断层扫描(PET)等。常规来讲，在3D图像和追踪装置(也称为定位器)之间应用配准方法，以得知仪器在附属于图像的坐标系中的位置和取向。我们尤其考虑了线性仪器，例如探针、指示器(pointer)、钻孔导向件、套管、钻头(drillbit)、针等的显示。常规来讲，线性仪器的位置和取向显示在代表3D医学图像的重现切片(slice)或投影的几张2D图像上。在大部分手术导航系统中，线性仪器的位置由三个视图表示：两个视图是含仪器轴线的平面并且彼此近似垂直，而一个视图与仪器轴线是正交的。可选地，显示第四视图，使用体绘制技术或面绘制技术，例如使用分割解剖结构的3D表面，示出仪器和图像的3D表象。为了降低向用户显示的信号的复杂性和数量，提出了一些系统，以仅显示包含线性仪器的两张2D图像。考虑到在医学成像中使用的标准参照，这些图像之一常常是伪轴向的，而另一图像常常是伪矢向的。当用户移动线性工具时，对两张图像进行实时再计算，以显示包含仪器轴线的图像的更新。但是，目前可获得的显示线性仪器在3D图像中的位置和取向的表象都不是真正直观的，需要经过培训和使用才能有效使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，对于想要可视化线性仪器相对于3D医学图像导航后的位置和取向以便于朝3D图像上可见靶标的方向插入线性仪器的用户，降低信息的复杂性和数量。本专利技术的目标是一种显示线性仪器相对于3D医学图像导航后的位置和取向的方法，其中：-将所述线性仪器与导向件偶联；-导航系统相对于所述3D图像追踪所述导向件；-将包含所述线性仪器的轴线的平面虚拟附接至所述导向件；-显示在3D图像中重现的且包含所述平面的切片。根据实施方式，将所述线性仪器的表象显示在所重现的切片上。根据优选实施方式，所述导向件具有非对称的形状，并且所虚拟附接的平面与所述导向件的主要纵向尺寸(mostlongitudinaldimension)相关联。所述线性仪器可能能够在所述导向件中滑动。或者，所述线性仪器刚性固定至所述导向件。根据实施方式，所重现的切片是显示出的3D图像的唯一视图。根据实施方式，所述线性仪器的表象是在所重现的切片的中心中的线条。本专利技术的另一目标是一种显示线性仪器相对于3D医学图像导航后的位置和取向的系统，所述系统包括：-处理器，所述处理器适用于与导航系统偶联以接收导航数据，-导向件，所述导向件用于与所述线性仪器偶联并且被所述导航系统追踪，其中包含所述线性仪器的轴线的平面虚拟附接至所述导向件，以允许所述导航系统相对于3D图像追踪虚拟附接至所述导向件的平面，所述处理器经配置以计算在所述3D图像中重现的且包含所述平面的切片，和-显示器，所述显示器与所述处理器偶联且经配置以显示所重现的切片。根据实施方式，所述导向件具有非对称的形状，并且所虚拟附接的平面与所述导向件的主要纵向尺寸相关联。所述线性仪器可能能够在所述导向件中滑动。或者，所述线性仪器刚性固定至所述导向件。根据实施方式，所述线性仪器是用于朝靶标的方向插入患者体内的针，所述针包括远端尖端和近端止动件，并且所述针能在所述导向件内沿所述导向件的纵向轴线滑动，并且，所述处理器经配置以检测所述针导向件和所述近端止动件之间的接触，根据在所述针导向件与所述针的近端止动件接触时的所述针导向件的导航数据，以及所述针的长度，确定所述远端针尖端相对于3D医学图像的位置；所述系统进一步包括与所述处理器偶联的用户界面，所述用户界面经配置以在患者的至少一张图像上显示所述针的表象和在所述针的表象上的点，以代表处于所确定的位置上的针尖端。附图说明根据下面的描述以及所附附图，将显示出本专利技术的其它特征和优点。在附图中：图1示出了上述方法的实施方式；图2示出了确定针尖端位置的一般原理；图3示出了本专利技术的根据实施方式的连续步骤，其中，在确定针尖端位置的过程中，记忆针的位置；图4A和图4B示出了两种状态，其中用户获知没有准确显示针尖端的位置；图5示意性示出了多根针的全局数据库(左)，和仅包含与用户所用针相关的数据的个性化数据库(右)；图6示出了校正针长度的不同实施方式。具体实施方式通过包括计算机和屏幕的系统，执行下面所述的方法。所述计算机包括适用于集成或偶联到导航系统以接收导航数据的处理器。所述系统进一步包括与线性仪器偶联的导向件，其中包含线性仪器轴线的平面虚拟附接至导向件，以使导航系统相对于3D图像进行追踪。所述处理器还经配置以计算在3D图像中重现的且包含所述平面的切片。所述屏幕与所述处理器偶联，且经配置以显示所重现的切片。提供患者身体的3D图像，其中包括线性仪器要触及的靶标。3D图像可通过计算机断层扫描(CT)、磁共振(MR)、锥束计算机断层扫描(CBCT)、正电子发射断层扫描(PET)等获得。所述线性仪器可以是探针、指示器、钻孔导向件、套管、钻头、针等。根据实施方式，所述线性仪器是要使用例如高频、微波或低温技术来进行活检或治疗肿瘤的针。3D图像表示为由图1中的(OXYZ)所示坐标系中的体素的体积。所述线性仪器与导向件偶联。根据实施方式，所述线性仪器固定至所述导向件。在具体情况中，所述导向件是可放置在线性仪器尖端的非常小的传感器，例如直径小于两毫米的微型电磁式传感器。在优选实施方式中，所述仪器能在所述导向件内侧滑动和/或旋转。所述导向件可以是持针器，针可插入持针器中并在其中滑动和/或旋转。所述导向件可以是例如通过使用钳子而具有可变内直径的可调装置，或它可由具有适用于各种针直径的不同直径的几种圆柱体制成。所述导向件配备有追踪器，通过追踪系统相对于患者的3D图像定位该追踪器的位置和取向。使用常规导航技术相对于定位器定位所述追踪器，所述定位器可以例如是电磁发射器，该电磁发射器放置在患者身上并且包含用于配准所述追踪器与所述3D图像的基准点。或者，它可以是光学或电磁式定位器或机器人，该光学或电磁式定位器或机器人放置在患者一侧上并且与放置在患者身上的基准点进行配准，或相对于检查表固定。总的来讲，所述导向件具有相对于3D图像实时追踪的位置和取向。所述导向件可由用户操作。或者，所述导向件可放置在机械铰接臂、触摸式系统或机器人的末端。使用常规的手术导航和机器人技术，获知所述导向件相对于图像坐标系(OXYZ)的位置和取向。通过局部坐标系(oxyz)来表示所述位置，并且随时获知坐标系(OXYZ)和坐标系(oxyz)之间的矩阵M。按照惯例，假设局部方向y代表插入到导向件中的线性仪器的方向，而o是定位在线性仪器轴线上的原点。在常规的手术导航系统中，包含线性仪器轴线的平面图像进行计算，并且显示为在3D图像体积中重现的倾斜切片。试图显示包含线性仪器轴线的、在3D图像中重现的切片，以便用户可在3D图像上看到仪器相对于靶标行进到了哪里。但是，定义并计算与仪器的方向y正交的方向d以构建图像平面(o,y,d)是不容易的。例如，计算含点o、仪器方向y和由矩阵M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示线性仪器(1)相对于3D医学图像(V)导航后的位置和取向的方法，其中：将所述线性仪器(1)与导向件(2)偶联；导航系统相对于所述3D图像(V)追踪所述导向件(2)；将包含所述线性仪器(1)的轴线的平面(4)虚拟附接至所述导向件(2)；显示在3D图像中重现的且包含所述平面(4)的切片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 EP 14306661.11.一种显示线性仪器(1)相对于3D医学图像(V)导航后的位置和取向的方法，其中：将所述线性仪器(1)与导向件(2)偶联；导航系统相对于所述3D图像(V)追踪所述导向件(2)；将包含所述线性仪器(1)的轴线的平面(4)虚拟附接至所述导向件(2)；显示在3D图像中重现的且包含所述平面(4)的切片。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述线性仪器的表象显示在所重现的切片上。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述导向件具有非对称的形状，并且所虚拟附接的平面与所述导向件的主要纵向尺寸相关联。4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，所述线性仪器能在所述导向件中滑动和/或旋转。5.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，所述线性仪器刚性固定至所述导向件。6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中，所重现的切片是显示出的3D图像的唯一视图。7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其中，所述线性仪器的表象是在所重现的切片的中心中的线条。8.一种显示线性仪器相对于3D医学图像导航后的位置和取向的系统，包括：处理器，所述处理器适用于与导航系统偶联以接收导航数据，导向件，所述导向件用于与所述线性仪器偶联并且被所述导航系统追踪，...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·拉瓦莱，莱昂内尔·卡拉特，
申请(专利权)人：伊马科提斯公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR