执行外科导航程序的系统和方法技术方案

本发明专利技术题为“执行外科导航程序的系统和方法”。本公开提供了包括外科工具、成像设备和计算设备的用于执行导航程序的系统和方法。所述外科工具被导航至位于靶区域中的靶组织以对所述靶组织执行外科规程。所述成像设备在所述外科工具被导航至所述靶组织时，通过沿着路径相对于所述靶区域自动地来回穿行并在穿过所述路径时获取所述靶区域的图像数据来获取所述靶区域的图像数据。所述计算设备接收由所述成像设备获取的所述图像数据并显示所述图像数据，使得所述外科工具可被导航至所述靶组织，同时从相对于所述靶区域的多个视角显现所述外科工具相对于所述靶组织的位置。

The system and method of implementing the surgical navigation program

The invention is entitled \the system and method of performing the surgical navigation program\. The present disclosure provides systems and methods for performing navigation programs, including surgical tools, imaging devices, and computing devices. The surgical tool is navigated to the target tissue located in the target area to execute the surgical procedure for the target tissue. The imaging device, when the surgical tool is navigated to the target tissue, automatically traverse the path relative to the target area along the path, and acquires the image data of the target area when passing through the path to acquire the image data of the target area. The image data received by the imaging equipment equipment to obtain the calculation and display of the image data, so that the surgical tools can be navigated to the target tissue, and from multiple perspectives with respect to the target areas appear the surgical tools relative to the location of the target tissue.

【技术实现步骤摘要】
执行外科导航程序的系统和方法
技术介绍
1.
本公开涉及用于执行导航程序，并更具体地讲用于利用图像引导定位外科工具的系统、方法和设备。具体地讲，本公开涉及使用成像设备诸如荧光镜或锥束计算机断层扫描设备来确认外科工具正确放置的系统、方法和设备。2.相关领域的讨论在规划治疗或程序时，临床医生通常依赖于患者数据，包括X射线数据、计算机断层扫描(CT)扫描数据、核磁共振成像(MRI)数据或其他成像数据，这些数据允许临床医生观察患者的内部解剖结构。临床医生利用患者数据来识别所关注的靶标，并制定接近所关注的靶标以进行外科规程的策略。使用CT图像作为诊断工具已经变得稀松平常，并且CT结果常是临床医生可获取的关于病变、肿瘤或其他类似所关注的靶标的尺寸和位置的信息的主要来源。临床医生利用该信息规划操作程序，诸如活组织检查或消融规程，但该信息仅可作为“离线”信息，临床医生通常必须在程序开始之前尽全力记住这些信息。在CT扫描过程中，对患者进行数字成像并收集CT图像数据量。然后，临床医生可以横断位、冠状位和矢状位视角中的每一种视角观察CT图像数据。当试图识别或定位靶标时，临床医生从每个方向逐片观察CT图像数据。然而，通常情况下，临床医生很难基于先前获取的数据有效地执行导航程序。
技术实现思路
本公开提供了用于规划和执行外科规程诸如例如微波消融治疗程序或其他外科规程的系统和方法。为了导航至靶组织，无论经由皮肤使用刚性外科工具还是经由自然腔道使用导管引导组件的柔性延伸工作通道，都必须遵循导航规划或轨迹来到达靶组织。通常，使用先前获取的CT图像数据在三维空间中利用工作站来确定轨迹或导航规划。在临床医生将外科工具导航至靶标之后，但在对靶标执行程序之前，临床医生可使用荧光镜透视成像设备来确认外科工具相对于靶组织的放置。然而，荧光镜透视成像设备仅从单一视角为临床医生提供外科工具相对于靶标的二维视图。为了获取放置的另一个视角，也就是说，为了从另一个角度相对于靶组织来观察外科工具，用户必须相对于靶标移动荧光镜。通常，只有从多于一个角度或视角来显现外科工具的放置时，临床医生才能够看到外科工具相对于靶组织没有正确地定位。因此，从一个视角看时，外科工具似乎是正确放置的，但从不同的视角看时，其实际上可能并未正确放置。在确认外科工具未正确定位之后，临床医生可移动或换句话讲重新定位外科工具，并再次移动荧光镜以从另一个角度观察外科工具的放置。在该过程中，临床医生需要多次反复移动外科工具和荧光镜后才能够确认外科工具正确定位。本文所述的系统和方法为执行上述导航程序的耗时、反复多次的方法提供了解决方案。具体地讲，该系统和由该系统执行的方法利用成像设备诸如CT、锥束CT或标准荧光镜自动地从相对于靶区域的多个角度捕获靶区域的视频或一系列图像，使得临床医生能够在导航外科工具的过程中从多个角度显现外科工具相对于靶组织的放置。这使得临床医生能够在外科工具行进时校正外科工具的轨迹，而无需缩回外科工具来校正其放置。一方面提供了包括外科工具、成像设备和计算设备的用于执行导航程序的系统。外科工具被构造成导航至位于靶区域中的靶组织并对靶组织执行外科规程。成像设备被构造成当外科工具被导航至靶组织时，通过沿着旋转路径相对于靶区域自动地来回穿行并在穿过该路径时获取靶区域的图像数据来获取靶区域的图像数据。计算设备被构造成接收由成像设备获取的图像数据并在用户界面上显示该图像数据，使得外科工具可被导航至靶组织，同时从相对于靶区域的多个视角显现外科工具相对于靶组织的位置。临床医生可使用用户界面来设置成像设备的一个或多个参数，例如，成像设备将要穿过的路径的长度或成像设备穿过路径的速度。该系统可另外包括电磁场发生器，该电磁场发生器可操作地联接到计算设备并被构造成产生电磁场，使得计算设备可基于电磁场来确定外科工具的位置。外科工具可包括导管引导组件，该导管引导组件被构造成经由自然腔道导航至靶区域，并且导管引导组件可包括柄部和从柄部延伸的延伸工作通道。活组织检查工具、标记放置工具、夹钳、消融工具或其他工具可定位在延伸工作通道内以接近靶组织。除此之外或另选地，外科工具可以是消融设备，该消融设备包括被构造成经由皮肤接近靶组织的锥形远侧部分。成像设备可被构造成获取包括多个荧光镜图像的图像数据，其中所述多个荧光镜图像中的每个荧光镜图像是沿着路径在不同点捕获的，使得所述多个荧光镜图像中的每一个荧光镜图像包括外科工具相对于靶组织的不同视角的图像。在一方面，成像设备可被构造成获取包括靶区域的视频的图像数据，使得视频的每一帧包括外科工具相对于靶组织的不同视角的图像。成像设备可被构造成接收控制所捕获图像数据的格式、路径的长度或成像设备穿过路径的速度中的至少一者的参数。参数可由计算设备自动设置或者可由用户输入。本公开的另一方面提供了用于执行导航程序的方法。该方法包括启动外科工具至位于靶区域中的靶组织的导航，并在将外科工具导航至靶组织的过程中，通过使成像设备沿着路径相对于靶区域自动地来回穿行并在穿过该路径时获取靶区域的图像数据来获取靶区域的图像数据。该方法还可包括在将外科工具导航至靶组织的过程中显示所获取的图像数据，使得外科工具相对于靶组织的位置从相对于靶区域的多个角度显示，以及当多个角度中的每个角度上显示的外科工具的位置在多个角度中的每个角度的视角上都位于期望的位置时，确定外科工具至靶组织的导航完成。该方法还可包括对靶组织执行程序。启动外科工具的导航可包括开始通过自然腔道导航包括延伸工作通道的导管引导组件。活组织检查工具、标记放置工具、夹钳、消融工具或其他工具可通过延伸工作通道定位以接近靶组织。除此之外或另选地，启动外科工具的导航可包括通过组织经由皮肤插入包括锥形远侧部分的消融工具以接近靶区域。在一方面，在将外科工具导航至靶组织的过程中获取靶区域的图像数据包括获取多个荧光镜图像，其中所述多个荧光镜图像中的每个荧光镜图像是沿着路径在不同点捕获的，使得所述多个荧光镜图像中的每一个荧光镜图像包括外科工具相对于靶组织的不同视角的图像。除此之外或另选地，在将外科工具导航至靶组织的过程中获取靶区域的图像数据可包括获取靶区域的视频，使得视频的每一帧包括外科工具相对于靶组织的不同视角的图像。该方法可包括接收控制所捕获图像数据的格式、路径的长度或成像设备穿过路径的速度中的至少一者的参数。除此之外或另选地，该方法还可包括在靶区域周围产生电磁场，并且基于该电磁场确定外科工具的位置。在一方面，确定外科工具至靶组织的导航完成包括在多个角度中的每个角度上确定外科工具与靶组织之间的距离小于阈值。在本公开的又一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质。该非暂态计算机可读存储介质可存储指令，该指令在被处理器执行时使计算设备在外科工具导航至位于靶区域中的靶组织的过程中获取靶区域的图像数据。可从成像设备接收所获取的图像数据，该成像设备沿着路径相对于靶区域自动地来回穿行并在穿过该路径时获取靶区域的图像数据。该指令在被执行时还可使计算设备在外科工具导航至靶组织的过程中显示所获取的图像数据，使得外科工具相对于靶组织的位置从相对于靶区域的多个角度显示。除此之外或另选地，当多个角度中的每个角度上显示的外科工具的位置在多个角度中的每个角度上都位于期望的位置时，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于执行导航程序的系统，所述系统包括：外科工具，所述外科工具被构造成导航至位于靶区域中的靶组织并对所述靶组织执行外科规程；成像设备，所述成像设备被构造成当所述外科工具被导航至所述靶组织时获取所述靶区域的图像数据，所述成像设备包括被构造成沿着弧形路径相对于所述靶区域驱动所述成像设备的电机；用户界面，所述用户界面用于供临床医生设置所述成像设备的一个或多个参数，所述参数包括所述路径的长度或所述成像设备穿过所述路径的速度中的至少一者；和计算设备，所述计算设备被构造成接收由所述成像设备获取的所述图像数据并在所述用户界面上显示所述图像数据，其中在从多个视角使所述外科工具的至少一部分相对于所述靶组织可视化的情况下，所述外科工具能够被导航至所述靶组织。

【技术特征摘要】
2016.09.27 US 15/277,7421.一种用于执行导航程序的系统，所述系统包括：外科工具，所述外科工具被构造成导航至位于靶区域中的靶组织并对所述靶组织执行外科规程；成像设备，所述成像设备被构造成当所述外科工具被导航至所述靶组织时获取所述靶区域的图像数据，所述成像设备包括被构造成沿着弧形路径相对于所述靶区域驱动所述成像设备的电机；用户界面，所述用户界面用于供临床医生设置所述成像设备的一个或多个参数，所述参数包括所述路径的长度或所述成像设备穿过所述路径的速度中的至少一者；和计算设备，所述计算设备被构造成接收由所述成像设备获取的所述图像数据并在所述用户界面上显示所述图像数据，其中在从多个视角使所述外科工具的至少一部分相对于所述靶组织可视化的情况下，所述外科工具能够被导航至所述靶组织。2.根据权利要求1所述的用于执行导航程序的系统，其中所述外科工具包括被构造成经由自然腔道导航至所述靶区域的导管引导组件，所述导管引导组件包括柄部和从所述柄部延伸的延伸工作通道，并且其中活组织检查工具、标记放置工具、夹钳或消融工具中的至少一者能够定位在所述延伸工作通道内以接近所述靶组织。3.根据权利要求1所述的用于执行导航程序的系统，其中所述外科工具包括消融设备或活组织检查设备中的至少一者，所述消融设备包括被构造成经由皮肤接近所述靶组织的锥形远侧部分，所述活组织检查设备包括被构造成经由皮肤接近所述靶组织的锥形远侧部分。4.根据权利要求1所述的用于执行导航程序的系统，其中所述成像设备被构造成获取包括多个荧光镜图像的图像数据，所述多个荧光镜图像中的每个荧光镜图像是沿着所述路径在不同点捕获的，使得所述多个荧光镜图像中的每一个荧光镜图像包括所述外科工具相对于所述靶组织的不同视角的图像。5.根据权利要求1所述的用于执行导航程序的系统，其中所述成像设备被构造成获取包括所述靶区域的视频的图像数据，使得所述视频的每一帧包括所述外科工具相对于所述靶组织的不同视角的图像。6.根据权利要求1所述的用于执行导航程序的系统，其中所述成像设备被构造成获取图像数据，所述图像数据包括沿着所述路径的第一部分捕获的多个荧光镜图像和沿着所述路径的第二部分捕获的视频，所述第一部分不同于所述第二部分。7.根据权利要求1所述的用于执行导航程序的系统，其中所述成像设备被构造成接收控制所捕获的所述图像数据的格式的参数。8.根据权利要求1所述的用于执行导航程序的系统，还包括电磁场发生器，所述电磁场发生器能够操作地联接到所述计算设备并被构造成产生电磁场，所述计算设备被构造成基于所述电磁场来确定所述外科工具的位置。9.一种用于执行导航程序的方法，包括：启动外科工具至位于靶区域中的靶组织的导航；在将所述外科工具导航至所述靶组织的过程中，通过使成像设备沿着路径相...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·J·迪克汉斯，
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