用于对患者进行成像的系统和方法技术方案

用于对患者进行成像的系统和方法包括从内窥镜朝向至少一个解剖特征(例如，肝脏或肺的外部)投射红外(IR)光，捕获所述IR光，从所述内窥镜朝向所述解剖特征的类似部分投射光学光，以及捕获所述光学光。一旦所述IR光和所述光学光被捕获，两者彼此相关联以生成手术中3D图像。IR和光学光的这种投射和捕获能够在成像过程期间的离散时间发生，或者同时发生。

【技术实现步骤摘要】
用于对患者进行成像的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年12月20日提交的美国临时申请序列号62/782,683的权益，并且涉及并要求于2018年12月13日提交的美国临时申请序列号62/779,242和2018年12月13日提交的美国临时申请序列号62/779,229的权益，其各自的全部内容通过引用并入本文。
本公开内容涉及与外科手术过程相关联执行的成像技术，更具体地，涉及2D图像数据与3D图像数据的关联。
技术介绍
微创外科手术过程已经成为诊断和治疗各种医学病症的既常用又有效的方法。例如，依赖于内窥镜外科手术器械的腹腔镜外科手术过程允许减小进入组织的切口长度以允许接近外科手术部位，以及在某些外科手术过程中的创伤。类似地，机器人外科手术过程允许临床医生以最小的努力维持相对于外科手术部位的内窥镜外科手术器械的位置和取向。
技术实现思路
根据本公开内容的各方面提供了用于在患者的体内进行成像的系统和方法。在一个方面中，所述方法可以包括：分析第一图像，所述第一图像包括由与内窥镜相关联的IR相机捕获的反射IR光的第一图像；分析第二图像，所述第二图像包括由与内窥镜相关联的光学光相机捕获的反射光学光；将所述第一图像与所述第二图像相关联；以及基于所述第一图像与所述第二图像的关联来生成手术中3D图像。根据一个方面，将第一图像和第二图像相关联包括通过将第一图像的点平移到第二图像的相对应的点来将第一图像映射到第二图像。所述方法可以进一步包括朝向患者的至少一个解剖特征投射多个IR光束。在一个方面，所述多个IR光束以彼此间隔的关系朝向至少一个解剖特征投射。附加地或可替换地，朝向至少一个解剖特征投射的多个IR光束以网格图案投射。根据一个方面，所述方法进一步包括基于第一图像确定多个3D坐标。在一个方面中，进一步基于多个3D坐标生成手术中3D图像。根据一个方面，所述方法可以进一步包括在显示器上显示手术中3D图像。根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于在患者体内进行成像的系统。所述系统包括内窥镜和与所述内窥镜通信的计算设备。所述内窥镜包括：红外(IR)光源，其被配置为将多个IR光束投射到至少一个解剖特征上；IR相机，其被配置为捕获第一图像；光学光源，其被配置为将光学光投射到至少一个解剖特征上；以及光学相机，其被配置为捕获第二图像。第一图像包括多个IR光束的反射，第二图像包括由光学光源照射的至少一个解剖特征。所述计算设备包括处理器和上面存储有指令的存储器，所述指令当由所述处理器执行时，使得所述计算设备将第一图像与第二图像相关联，基于第一图像与第二图像的关联而生成手术中3D图像，并且显示所述手术中3D图像。在一个方面中，所述计算设备被配置为通过将第一图像的点平移到第二图像的相对应点来将第一图像映射到第二图像。投射到至少一个解剖特征上的多个IR光束可以限定网格图案。在一个方面中，所述计算设备被配置为基于第一图像确定多个3D坐标。附加地，或可替换地，所述计算设备被配置为基于第一图像与第二图像的关联并且进一步基于多个3D坐标来生成手术中3D图像。在一个方面中，所述计算设备可以将所生成的手术中3D图像与先前获取的手术前图像相关联。根据一个方面，所述计算设备被配置为基于所生成的手术中3D图像与先前获取的手术前图像的关联来生成3D模型，并显示所生成的3D模型。在本公开内容的又一方面中，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质。所述非暂时性计算机可读存储介质利用程序编码，所述程序当由所述处理器执行时，使得所述处理器将包括投射在其上的红外光的至少一个解剖特征的第一图像与所述至少一个解剖特征的第二图像相关联，基于所述第一图像与所述第二图像的关联来生成手术中3D图像，并且将所生成的手术中3D图像与先前获取的手术前图像相关联。在一个方面中，进一步使得处理器基于所生成的手术中3D图像与先前获取的手术前图像的关联来生成3D模型，并显示所生成的3D模型。附加地，或可替换地，进一步使得处理器通过将第一图像的点平移到第二图像的相对应点来将第一图像映射到第二图像。根据一方面，使得处理器基于第一图像确定多个3D坐标。附加地，或可替换地，使得处理器基于第一图像与第二图像的关联并且进一步基于多个3D坐标来生成手术中3D图像。附图说明下面参照附图描述本公开内容的各个方面和特征，其中：图1是根据本公开内容的实施例的患者的胸腔的侧横截面图视，其中内窥镜具有部分设置在其中的表面扫描能力；图2是根据本公开内容的实施例的内窥镜的远端部分的前透视图；图3A至3C是根据本公开内容的实施例的与用于进行外科手术部位的成像的说明性方法相关联的流程图；图4是示出根据本公开内容的实施例的示出手术中3D模型的图形用户界面的视图；图5A和图5B是根据本公开内容的实施例的捕获和分割的红外图像的视图；图6是根据本公开内容的实施例的计算设备的框图；图7示出了根据本公开内容的实施例的用于计划外科手术过程的说明性任选的方法的流程图；图8示出了根据本公开内容的实施例的用于在外科手术过程期间导航外科手术器械的说明性任选的方法的流程图；以及图9是根据本公开内容的实施例的外科手术系统的透视图。具体实施方式本公开内容涉及用于基于在外科手术过程期间收集的2D图像数据和3D图像数据生成3D图像的系统和方法。公开这些系统和方法是为了响应对适于包含在微创外科手术过程中的改进图像捕获系统的持续需求。更具体地，需要在这些外科手术过程期间捕获2D和3D图像的更稳健的系统和方法。本文公开了用于捕获和关联在患者体内捕获的2D图像数据和3D图像数据以供稍后在2D或3D显示设备上显示的系统和方法。这些系统和方法通常包括基于红外(IR)图像生成手术中3D模型，所述红外(IR)图像在时间上接近于捕获的2D图像或者与其同时捕获。通过将2D图像与手术中3D模型相关联，可以在外科手术过程期间结合其他数据和/或除其它数据之外生成或绘制并显示3D图像(例如，患者解剖结构的3D模型)。这使得临床医生能够在外科手术过程期间更好地显现在内窥镜或其它类似外科手术设备附近的患者的内部解剖特征。本文所述的系统和方法可用于对患者进行诊断和/或治疗的各种外科手术过程中，例如在空腔(吹入或以其他方式建立)、发光结构等中。例如，在临床医生正在执行对患者胸部区域中的目标的诊断的实施例中，所公开的系统和方法可以用于在内窥镜朝向身体内的解剖特征或目标移动的导航期间进行辅助。具体地，所描述的系统和方法使得能够对特征进行成像以便稍后在手术中3D模型或二维3D渲染(其中3D显示不可用)上显示。附加地，如将进一步详细描述的，所公开的系统和方法可以向临床医生提供观察和/或确定解剖特征、结构和目标的各种特征，以及相对于患者身体(包括前述界标)的一个或多个外科手术工具的位置以及布置在患者内或患者周围的其它外科手术工具的能力。下面详细描述本公开内容的这些方面和其它方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在患者的身体内成像的方法，所述方法包含：/n分析第一图像，所述第一图像包括由与内窥镜相关联的IR相机捕获的反射的IR光；/n分析第二图像，所述第二图像包括由与所述内窥镜相关联的光学光相机捕获的反射的光学光；/n将所述第一图像与所述第二图像相关联；以及/n基于所述第一图像与所述第二图像的所述关联生成手术中3D图像。/n

【技术特征摘要】
20181213 US 62/779,229;20181213 US 62/779,242;20181.一种在患者的身体内成像的方法，所述方法包含：
分析第一图像，所述第一图像包括由与内窥镜相关联的IR相机捕获的反射的IR光；
分析第二图像，所述第二图像包括由与所述内窥镜相关联的光学光相机捕获的反射的光学光；
将所述第一图像与所述第二图像相关联；以及
基于所述第一图像与所述第二图像的所述关联生成手术中3D图像。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一图像与所述第二图像相关联包括通过将所述第一图像的点平移到所述第二图像的相对应的点来将所述第一图像映射到所述第二图像。


3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含朝向所述患者的至少一个解剖特征投射多个IR光束。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个IR光束以彼此间隔的关系朝向所述至少一个解剖特征投射。


5.根据权利要求3所述的方法，其中，朝向所述至少一个解剖特征投射的所述多个IR光束以网格图案投射。


6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含基于所述第一图像确定多个3D坐标。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，进一步基于所述多个3D坐标生成手术中3D图像。


8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在显示器上显示所述手术中3D图像。


9.一种用于在患者的身体内成像的系统，所述系统包含
内窥镜，所述内窥镜包含：
红外(IR)光源，其被配置为将多个IR光束投射到至少一个解剖特征上；
IR照相机，其被配置为捕获第一图像，所述第一图像包括所述多个IR光束的反射；
光学光源，其被配置为将光学光投射到所述至少一个解剖特征上；以及
光学相机，其被配置为捕获第二图像，所述第二图像包括由所述光学光源照明的所述至少一个解剖特征；以及
计算设备，其与内窥镜通信，所述计算设备具有处理器和上面存储有指令的存储器，所述指令在由所述处理器执行时使得所述计算设备：
将所述第一图像与所述第二图像相关联；
基于所述第一图像与所述第二图像的所述关联生成手术中3D图像；以及
显示所述手术中3D图像。


10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述存储器上还存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时使得所述计算设备：
通过将所述第一图像的点平移到所述第二图像的相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·库普，J·萨尔托尔，
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