用于眼科手术的自适应图像配准制造技术

披露了一种眼科手术系统，所述眼科手术系统包括用于产生第一图像的成像系统、用于产生第二图像的成像系统、以及图像配准系统，所述图像配准系统用于执行以下操作：接收所述第一图像，接收所述第二图像，追踪手术器械的远侧端头在所述第一图像中的位置，定义所述第一图像中的优先配准区，所述优先配准区包括所述第一图像的在所述远侧端头的预定接近度内的部分，将所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区配准，以及当移动所述远侧端头时，实时更新所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区的配准，而所述第一图像或所述第二图像的在所述配准区之外的部分没有被配准。

Adaptive image registration for ophthalmic surgery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于眼科手术的自适应图像配准
本披露总体上涉及医学成像，更具体地涉及眼科手术成像。
技术介绍
与常规手术相比，图像引导的手术可以改善安全性和患者结果。例如，执行光学相干断层成像术(OCT)引导下的黄斑手术或荧光素血管造影(FA)引导下的激光光凝术的执业医师利用引导图像来增强手术过程中的精确度和洞察力。可以在手术前或在手术中获得引导图像，并且典型地结合外科医生视野内的实况视频图像来观察所述引导图像。在引导图像与当前视野之间准确的实时图像配准是重要的，使得外科医生可以在手术过程中放心地实时依赖引导图像。例如，某些眼科手术过程需要切割和/或去除玻璃体液(一种充满眼睛后段的透明胶状材料)。切割和去除玻璃体必须万分小心地进行，以免造成对视网膜的牵扯、视网膜从脉络膜上分离、视网膜撕裂、或者在最坏情况下切割和去除视网膜本身。鉴于玻璃体视网膜手术的精细性质，关键是将引导图像数据以高准确性和高速度配准到视野中，使得外科医生可以基于这些图像做出决定。图像配准具有挑战性，部分是由于所述图像配准强加的计算需求，因为实时图像配准所需的处理负荷使得难以在实时速度下准确地对图像进行配准。需要改进眼科手术中的图像配准技术。
技术实现思路
某些实施例包括一种眼科成像系统，所述眼科成像系统包括：第一成像系统，所述第一成像系统被配置用于产生眼睛的第一图像；第二成像系统，所述第二成像系统被配置用于产生所述眼睛的第二图像；以及图像配准系统，所述图像配准系统包括处理器以及存储在存储器中的指令。所述指令可由处理器执行以使图像配准系统执行以下操作：接收由所述第一成像系统产生的第一图像，接收由第二成像系统产生的第二图像，追踪手术器械的远侧端头在所述第一图像中的位置，定义所述第一图像中的优先配准区，所述优先配准区包括所述第一图像的在所述手术器械的远侧端头的预定接近度内的部分，将所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区配准，以及当移动所述远侧端头时，实时更新所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区的配准，而所述第一图像和所述第二图像的在所述配准区之外的部分没有被配准。在某些实施例中，所述第一图像和所述第二图像包括眼底、巩膜或虹膜的第一图像和第二图像。所述第一成像系统可以包括如在共焦扫描眼底镜中使用的手术显微镜、二维相机、线扫描相机和单个检测器中的至少一者。所述第二成像系统可以包括光学相干断层成像术(OCT)成像系统和荧光素血管造影成像系统中的至少一者。另外，系统的实施例包括可由处理器执行的指令，以使图像配准系统实时产生显示图像，在所述显示图像中，第一图像中的配准区与第二图像中的相应配准区对准，并且第一图像或第二图像的在配准区之外的部分没有被配准。在某些实施例中，在所产生的显示图像中，在视觉上抑制所述第一图像或所述第二图像的未配准部分。系统的实施例可以进一步包括目镜或抬头屏幕，所述目镜或抬头屏幕被配置用于显示所产生的显示图像。在某些实施例中，所述优先配准区的至少一个特性是可由使用者配置的。例如，所述优先配准区的大小是可由使用者配置的。在某些实施例中，基于处理负荷对所述优先配准区的大小进行动态调整。可以使用基于特征的、基于区的或基于运动的对象追踪算法来追踪远侧端头的位置。在某些实施例中，所述远侧端头包括由系统操作者选择的感兴趣特征。可以在成像过程前将远侧端头选择为感兴趣特征，并且远侧端头可以选自可以追踪的感兴趣特征的列表。在某些实施例中，一种用于在眼科成像系统中对图像进行配准的方法包括接收由第一成像系统产生的第一图像，接收由第二成像系统产生的第二图像，追踪手术器械的远侧端头在所述第一图像中的位置，定义所述第一图像中的优先配准区，所述优先配准区包括所述第一图像的在所述手术器械的远侧端头的预定接近度内的部分，将所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区配准，以及当移动所述远侧端头时，实时更新所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区的配准，而所述第一图像和所述第二图像的在所述配准区之外的部分没有被配准。所述方法的某些实施例进一步包括实时产生显示图像，在所述显示图像中，第一图像中的配准区与第二图像中的相应配准区对准，并且第一图像或第二图像的在配准区之外的部分没有被配准。所述方法的实例可以包括在视觉上抑制所述第一图像或所述第二图像的未配准部分。另外地或替代性地，所述方法可以包括在目镜或抬头屏幕上显示所述显示图像。所述方法的实施例可以包括基于使用者输入来定义第一图像中的优先配准区。另外地或替代性地，所述方法可以包括基于处理负荷而动态地调整所述优先配准区的大小。在某些实例中，使用基于特征的、基于区的或基于运动的对象追踪算法来追踪远侧端头的位置。在某些实施例中，所述方法包括接收来自系统操作者的、将工具端头识别为有待追踪的感兴趣特征的输入。可以在成像过程前将远侧端头识别为感兴趣特征，并且工具端头可以选自可以追踪的感兴趣特征的列表。某些实施例可以提供一个或多个技术优点。例如，根据本披露的系统和方法可以提供高度准确的、高速的图像配准，在一些情况下，无需对产生有待配准的图像的基础成像系统进行硬件修改。某些实施例通过优先进行实况视频图像的和相应增强图像(例如，术前或术中OCT)的最关键区中的图像配准来改进精细眼科手术过程中的可视化。例如，实施例可以追踪手术工具的端头的位置、在端头附近定义图像配准区域，并且仅在所定义的区域内配准可适用图像(例如，使得不会试图在所定义区域之外进行配准)。另外地或替代性地，实施例可以基于图像的特征、病变或其他方面来定义图像配准区域。鉴于本附图和说明书，这些和其他优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。附图说明为了更彻底地理解本披露及其优点，现在参考结合附图进行的以下说明，在这些附图中相同的附图标记指示相同的特征，并且在附图中：图1展示了根据某些实施例的用于自适应图像配准的眼科手术可视化系统的实例；图2展示由常规图像配准系统产生的已配准图像；图3展示了根据某些实施例的由改进的图像配准系统产生的已配准图像；图4展示了根据某些实施例的由改进的图像配准系统产生的已配准图像；图5展示了根据某些实施例的由改进的图像配准系统产生的已配准图像；以及图6是展示了根据某些实施例的由改进的图像配准系统执行的步骤的流程图。本领域的技术人员将理解，下述附图仅用于说明目的，而并不旨在限制申请人的披露范围。具体实施方式出于促进对本披露的原理的理解的目的，现在将参考附图中展示的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而应理解，并非旨在限制本披露的范围。本披露所涉及领域内的技术人员通常将能够想到对于所描述的系统、装置和方法的改变和进一步修改、以及本披露的原理的任何进一步应用。特别地，应想到关于一个实施例描述的系统、装置和/或方法可以与关于本披露的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。为简洁起见，将不单独地描述这些组合的众多重复。并且为简单起见，在一些情形中，贯穿这些附图，使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。一般来讲，本披露涉及一种能够基于外科医生感兴趣的图像中的特征提供自适应性实时图像配准的眼科手术系统。某些实施例向使用者提供手术视野的放大图像(例如，由数码摄像机、线扫描检眼镜或共焦扫描检眼镜产生)，所述放大图像包括与由引导成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种眼科成像系统，包括：第一成像系统，所述第一成像系统被配置用于产生眼睛的第一图像；第二成像系统，所述第二成像系统被配置用于产生所述眼睛的第二图像；图像配准系统，所述图像配准系统包括处理器以及存储在存储器中的指令，所述指令可由所述处理器执行以使所述图像配准系统进行以下操作：接收由所述第一成像系统产生的第一图像；接收由所述第二成像系统产生的第二图像；追踪手术器械的远侧端头在所述第一图像中的位置；定义所述第一图像中的优先配准区，所述优先配准区包括所述第一图像的在所述手术器械的远侧端头的预定接近度内的部分；将所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区配准；以及当移动所述远侧端头时，实时更新所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区的配准，而所述第一图像和所述第二图像的在所述配准区之外的部分没有被配准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.15 US 62/434,8741.一种眼科成像系统，包括：第一成像系统，所述第一成像系统被配置用于产生眼睛的第一图像；第二成像系统，所述第二成像系统被配置用于产生所述眼睛的第二图像；图像配准系统，所述图像配准系统包括处理器以及存储在存储器中的指令，所述指令可由所述处理器执行以使所述图像配准系统进行以下操作：接收由所述第一成像系统产生的第一图像；接收由所述第二成像系统产生的第二图像；追踪手术器械的远侧端头在所述第一图像中的位置；定义所述第一图像中的优先配准区，所述优先配准区包括所述第一图像的在所述手术器械的远侧端头的预定接近度内的部分；将所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区配准；以及当移动所述远侧端头时，实时更新所述第一图像中的优先配准区与所述第二图像中的相应区的配准，而所述第一图像和所述第二图像的在所述配准区之外的部分没有被配准。2.如权利要求1所述的眼科手术系统，其中，所述第一图像和所述第二图像包括眼底、巩膜或虹膜的第一图像和第二图像。3.如权利要求2所述的眼科手术系统，其中，所述第一成像系统包括如在共焦扫描眼底镜中使用的手术显微镜、二维相机、线扫描相机和单个检测器中的至少一者。4.如权利要求3所述的眼科手术系统，其中，所述第二成像系统包括光学相干断层成像术(OCT)成像系统和荧光素血管造影成像系统中的至少一者。5.如权利要求4所述的系统，进一步包括可由所述处理器执行的指令，以使所述图像配准系统实时产生显示图像，在所述显示图像中：所述第一图像中的配准区与所述第二图像中的相应配准区对准；以及所述第一图像或所述第二图像的在所述配准区之外的部分没有被配准。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：任虎刚，俞凌峰，
申请(专利权)人：诺华股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH