用于对介入设备进行成像和跟踪的系统和方法技术方案

本发明专利技术总体上通过使用具有不同视场的两个或更多个成像元件对介入设备进行成像和跟踪来改善在介入手术期间的图像引导。

Systems and methods for imaging and tracking interventional devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对介入设备进行成像和跟踪的系统和方法相关申请本申请要求2017年1月19日提交的美国临时申请US62/448107的优先权和权益。
本专利技术总体上涉及对介入设备的超声引导的跟踪。
技术介绍
介入手术涉及通过患者皮肤中的小切口插入导管、针和其他设备以处置内部病症，它提供了微创处置方法来代替传统的开放式外科手术方法。通常，介入手术的成功取决于在手术期间对介入设备的图像引导。需要进行图像引导以例如在患者体内定位处置部位，将一个或多个介入设备指引到处置部位并对其进行跟踪，在处置部位处进行手术，以及评估处置效果。荧光透视和计算机断层摄影是外部成像模态，它们依赖于X射线辐射和注射造影剂来为介入手术进行工具和内部处置部位的可视化。虽然计算机断层摄影提供了高的分辨率和体积覆盖度，但是它是昂贵的并且其图像采集可能是耗时的。荧光透视提供了对处置部位的较为便宜的实时成像，然而，所得到的扫描经常遭受低分辨率和被成像结构之间缺乏对比度的问题。这些成像模态的共同缺点是患者和医学人员会暴露于辐射，这会发生皮肤或眼外伤并且可能患癌的风险。鉴于这些缺陷，依赖于声波的超声技术更频繁地用作用于引导介入手术的安全、更便宜和高分辨率的替代方案。然而，尽管具有这些超声益处，但是被成像组织的异质性(例如，不同器官、组织界面、骨骼解剖结构等)可能会在所生成的超声图像中引起声学伪影(例如，混响、反射、斑点、阴影等)。虽然临床医生经常将声学伪影用于诊断目的，但是这些伪影可能会导致在手术期间无法定位或跟踪介入工具。这可能会增加手术的长度，导致介入设备的多次重新进入或路径偏差，或者导致手术失败，所有这些问题都会增加临床医生的压力并且给患者带来不适或危害。
技术实现思路
本专利技术总体上通过使用具有不同视场的两个或更多个成像元件对介入设备进行成像和跟踪来改善在介入手术期间的图像引导。利用不同的视场，能够处理和/或组合从两个或更多个成像元件获得的成像数据，以例如减少图像伪影，确认介入工具或视场内的其他物体的位置数据，生成具有较大的组合视场的图像。根据某些方面，本专利技术的成像系统包括至少两个成像元件，每个成像元件被配置为发出和接收对应于感兴趣区域的不同视场的信号。所述系统还包括介入设备，所述介入设备包括细长主体和位于所述细长主体上的传感器。所述传感器对从所述成像元件中的至少一个成像元件发出的至少一个信号做出响应。所述系统还包括至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述成像元件以及所述介入设备的传感器通信。所述处理器被配置为根据由所述成像元件接收的信号来生成图像并且使用从所述传感器接收的传感器信号数据来识别所述介入设备的位置，其中，所述传感器信号数据对应于从所述成像元件中的至少一个成像元件发出的信号。在某些实施例中，所述系统还可以包括多路复用器，所述多路复用器被配置为编译来自所述成像元件的信号并且将经编译的信号传送到所述处理器。在另外的方面中，通过将由来自多个成像元件的传感器接收的传感器信号数据进行比较来确定介入设备的识别位置。例如，所述传感器信号数据可以包括对应于第一成像元件的第一传感器信号数据和对应于第二传感器元件的第二传感器信号数据。然后，所述第一传感器信号数据与所述第二传感器信号数据能够被比较以识别所述介入设备的所述位置。来自每个成像元件的传感器信号数据可以包括针对介入设备的坐标信息。来自传感器数据的坐标信息能够被比较以增强对介入设备的跟踪。在一些情况下，来自从各个成像元件接收的信号数据的坐标信息被加权和比较以识别介入设备的位置。例如，来自(从第一成像元件接收的)第一信号数据的坐标信息和来自(从第二成像元件接收的)第二信号数据的坐标信息能够被加权和比较以识别介入设备的真实位置。在某些实施例中，可以相对于彼此和/或相对于参考点来跟踪成像元件的位置。例如，所述至少两个成像元件可以包括第一成像元件和第二成像元件，并且可以相对于第二成像元件的位置和/或相对于参考点来跟踪所述第一成像元件的位置。可以例如使用电磁跟踪、光学跟踪及其组合来跟踪所述至少两个成像元件的位置。所述成像元件可以是固定的(例如处于固定位置)或可移动的。固定的成像元件可以被置于探头支架中，或者固定的成像元件可以通过粘合剂或带而被固定就位。成像元件可以结合到探头或贴片中。优选地，成像元件是超声成像元件。例如，成像元件可以包括一个或多个超声换能器。超声换能器可以结合到阵列中。能够根据本专利技术跟踪任何合适的介入设备。介入设备可以包括例如成像导管、旋磨术导管、植入物递送导管、活检针、治疗针等。如上所述，介入设备包括对从成像元件发出的信号做出响应的一个或多个传感器。在某些实施例中，传感器可以位于介入设备上的对在手术期间跟踪介入设备有用的任何位置处。例如，传感器的优选位置在介入设备的远端处或其附近，或者在介入设备的工作元件处或其附近(例如与成像元件或消融元件共同定位)。根据另外的方面，本专利技术的用于识别介入设备的位置的方法涉及从至少两个成像元件接收图像信号，其中，所述成像元件被配置为发射和接收来自感兴趣区域的不同视场的图像信号。然后可以根据所接收的图像信号来生成图像。所述方法还包括从位于被设置在至少一个成像元件的视场内的介入设备上的传感器接收传感器信号数据。所述传感器信号数据对应于从所述成像元件中的至少一个成像元件接收的信号。所述方法还涉及基于所述传感器信号数据来识别所述介入设备在所生成的图像内的位置。根据另外的方面，本专利技术的用于识别介入设备的位置的系统还包括处理单元和被耦合到所述处理单元的存储设备，所述存储设备用于存储指令，所述指令当由所述处理单元执行时使所述处理单元：从至少两个成像元件接收图像信号，所述成像元件被配置为发射和接收来自感兴趣区域的不同视场的图像信号；根据所接收的图像信号来生成图像；从被设置在至少一个成像元件的视场内的介入设备上的传感器接收传感器信号数据，所述传感器信号数据对应于从所述成像元件中的至少一个成像元件接收的信号；并且基于所述传感器信号数据来识别所述介入设备在所生成的图像内的位置。附图说明图1图示了根据某些实施例的用于对介入设备进行成像和跟踪的两个或更多个成像元件。图2图示了根据某些实施例对探头支架的使用。图3是根据本公开内容的超声成像系统的框图。图4图示了根据某些实施例的机械位置指针技术。图5图示了根据某些实施例对电磁场生成器的使用。图6图示了根据某些实施例对在成像元件的视场中的介入设备的跟踪。具体实施方式本专利技术涉及用于监测介入手术的系统和方法。本专利技术的系统包括：至少两个成像元件，每个成像元件被配置为发出和接收对应于不同视场的信号；以及介入设备，其包括至少一个传感器，该至少一个传感器对从成像元件中的至少一个成像元件发出的至少一个信号做出响应。该系统还包括处理器，该处理器被配置为从成像元件接收信号以生成图像并且使用从传感器接收的信号数据来识别介入设备在图像中的位置，该信号数据对应于从至少一个成像元件发出的至少一个信号。本专利技术的系统和方法适用于各种介入手术中的成像和跟踪设备。介入手术可以包括其中医生将设备或工具插入患者体内以进行例如活检、监测、诊断或处置的任何手术。示例性介入手术可以包括但不限于：动静脉畸形、血管成形、胆道引流和支架植入、导管栓塞、中心静脉通路、化疗栓塞、胃造口管插入、血本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像系统，所述系统包括：至少两个成像元件，每个成像元件被配置为发出和接收对应于不同视场的图像信号；介入设备，其包括细长主体和位于所述细长主体上的传感器，所述传感器对从所述成像元件中的至少一个成像元件发出的图像信号做出响应；以及处理器，其与所述成像元件和所述介入设备通信，所述处理器被配置为根据图像信号来生成图像并且使用从所述传感器接收的传感器信号数据来识别所述介入设备在所述图像中的位置，所述传感器信号数据对应于从所述至少一个成像元件发出的所述图像信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.19 US 62/448,1071.一种成像系统，所述系统包括：至少两个成像元件，每个成像元件被配置为发出和接收对应于不同视场的图像信号；介入设备，其包括细长主体和位于所述细长主体上的传感器，所述传感器对从所述成像元件中的至少一个成像元件发出的图像信号做出响应；以及处理器，其与所述成像元件和所述介入设备通信，所述处理器被配置为根据图像信号来生成图像并且使用从所述传感器接收的传感器信号数据来识别所述介入设备在所述图像中的位置，所述传感器信号数据对应于从所述至少一个成像元件发出的所述图像信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个成像元件包括第一成像元件和第二成像元件，并且相对于所述第二成像元件的位置来跟踪所述第一成像元件的位置。3.根据权利要求2所述的系统，其中，相对于参考点来进一步跟踪所述第一成像元件。4.根据权利要求1所述的系统，其中，使用从包括电磁跟踪、光学跟踪及其组合的组中选择的技术来跟踪所述至少两个成像元件的位置。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器信号数据包括对应于第一成像元件的第一传感器信号数据和对应于第二传感器元件的第二传感器信号数据，并且所述第一传感器信号数据与所述第二传感器信号数据被比较以识别所述介入设备的位置。6.根据权利要求5所述的系统，其中，来自所述第一信号数据和所述第二信号数据的坐标信息被加权和比较以识别所述介入设备的所述位置。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像元件中的至少一个成像元件是可移动的或固定的。8.根据权利要求1所述的系统，还包括多路复用器，所述多路复用器被配置为编译来自所述成像元件的信号并且将经编译的信号传送到所述处理器。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像元件中的至少一个成像元件包括超声换能器。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·维迪雅，S·巴拉特，M·阮，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL