基于图像的导航系统和使用相同的导航系统的方法技术方案

公开了用于引导器械通过患者的部位的系统的各种实施例。系统包括器械和控制器，该控制器被适配成从超声传感器接收超声图像数据、从EM跟踪系统接收EM跟踪数据、并且基于超声图像数据识别患者的部位的生理地标。控制器被进一步适配成基于EM跟踪数据确定器械的位置、取向、或轨迹中的至少一者，并且生成用户界面，该用户界面示出器械相对于超声图像数据的平面的位置、取向、或轨迹中的至少一者，以及与生理地标配准的目标区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于图像的导航系统和使用相同的导航系统的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月06日提交的美国临时专利申请第62/653,988号的权益，该申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。技术背景超声心动图和其他类型的成像系统可能难以使用和解读，尤其是对于机械循环支持(例如LVAD)设备和各种其他类型的经导管的或微创技术(例如，冠状动脉支架、心脏瓣膜、消融设备、心脏引线)的植入操作者(心脏外科医生)。当前，因为此类成像系统的固有缺点(例如，难以解读、图像质量差等)，许多外科医生不在这些类型的手术期间使用超声心动图。进一步地，相比于开心手术(openheartsurgery)和胸骨切开术，临床医生越来越多地利用更为微创的技术用于植入心脏设备。这些微创技术需要改进的成像系统，因为在植入手术期间临床医生不具有患者心脏的视野可见视图。图像引导医疗和外科手术利用在医疗手术之前和在医疗手术期间获得的患者图像来引导执行手术的临床医生。近来成像技术的进步，特别是在产生高度详细的二维、三维、和四维图像的成像技术(诸如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、等中心C形臂荧光成像、正电子发射断层扫描(PET)、和超声成像(US))方面的进步，提高了对图像引导的医疗手术的兴趣。目前，通常借助于荧光图像来执行心脏导管插入(catheterization)手术。手术中拍摄的二维荧光图像允许医师将被推进通过心血管结构的导管的位置可视化。然而，在整个手术中的此类荧光成像的使用将患者和手术室工作人员两者都暴露于辐射并且将患者暴露于造影剂。结果，在手术期间拍摄的荧光图像的数量被优选地予以限制以减少暴露给患者和工作人员的辐射。另外，因为荧光透视不能很好地可视化心脏组织，所以主要依赖于使用注入到血液中的造影剂来可视化血液。因此，对于需要对心脏组织的位置和运动的详细理解的手术，荧光透视不是作为选择的成像模态。允许医师看见器械相对于患者的解剖结构的位置而不需要在整个外科手术中获取实时荧光图像的图像引导医疗导航系统总体上被公开在2002年10月22日公告的题为“NavigationalGuidanceViaComputer-AssistedFluoroscopicImaging(经由计算机辅助荧光成像的导航引导)”的美国专利第6,470,207号中。在此系统中，基于如由跟踪传感器确定的器械的位置，将手术器械的表示叠加在预先获取的患者的荧光图像上。其他类型的手术包括基于测量到的电势使用电生理标测导管来映射心脏。此类标测导管可用于识别正常或不正常传导的组织区域；然而，一些标测导管可能不有助于将医疗设备引导到目标组织区域以用于医疗治疗。
技术实现思路
总体而言，本公开提供了用于引导器械通过患者的部位(region)的系统和使用该系统的方法的各种实施例。系统可包括各种成像和跟踪系统，并且控制器被适配成利用来自这些成像和跟踪系统的数据并生成图形用户界面(GUI)。此类GUI可以向执行医疗手术的临床医生提供任何合适的信息。例如，在一个或多个实施例中，控制器可以生成GUI，该GUI在临床医生引导器械进出患者的部位时示出该器械相对于该部位的平面或3D图像的位置、取向、和轨迹中的至少一者。控制器还可被适配成在GUI中提供一个或多个标记或目标区域以将临床医生引导到患者的目标部位。在一个方面，本公开提供了用于引导器械通过患者的部位的系统。该系统包括器械、配置成收集超声图像数据的超声传感器、和配置成被配置成收集表示超声传感器和器械中的每一者相对于患者的部位的位置和取向的EM跟踪数据的电磁(EM)跟踪系统。系统还包括控制器，该控制器被适配成接收来自超声传感器的超声图像数据、接收来自EM跟踪系统的EM跟踪数据、基于超声图像数据识别患者的部位的生理地标、以及基于EM跟踪数据确定器械的位置、器械或轨迹中的至少一者。控制器被进一步适配成生成图形用户界面，该图形用户界面示出器械相对于超声图像数据的平面的位置、取向、或轨迹中的至少一者，以及与生理地标配准的目标区域。在另一方面，本公开提供了用于引导器械通过患者的部位的方法。该方法包括接收来自超声传感器的超声图像数据、接收来自EM跟踪系统的表示超声传感器和器械中的每一者相对于患者的部位的位置和取向的EM跟踪数据、以及识别患者的生理地标。该方法进一步包括基于EM跟踪数据确定器械的位置、取向、或轨迹中的至少一个，并且生成用户界面，该用户界面示出器械相对于超声图像数据的平面的位置、取向、或轨迹中的至少一者，以及与生理地标配准的目标区域。本文中所提供的所有标题都是为了方便读者，而不应该用于限制标题之后的任何文本的含义，除非另有规定。术语“包括”及其变形在这些术语出现在说明书和权利要求书中时不具有限制意义。这种术语将被理解为暗示包含所述步骤或元件或一组步骤或元件，但不排除任何其它步骤或元件或一组步骤或元件。在本申请中，诸如“一(a/an)”和“该(the)”之类的术语并不旨在仅指单个实体，而是包括可以用于说明的具体示例的一般种类。术语“一(a/an)”和“该(the)”与术语“至少一个”可互换地使用。短语“……中的至少一个”和“包括……中的至少一个”之后的列表是指的列表中的项目以及列表中两个或更多个项目的任意组合中的任一者。短语“……中的至少一个”和“包括……中的至少一个”之后的列表是指的列表中的项目以及列表中两个或更多个项目的任意组合中的任一者。如本文中所使用的，术语“或”一般以其包括“和/或”的通常含义来使用，除非该内容另外明确地指出。术语“和/或”是指所列的元素中的一个或全部或所列的元素中的任何两个或更多个的组合。如本文中关于测量的量所使用的，术语“约”是指如由做出测量并运用与测量的目标以及所使用的测量设备的精度相称的关心的等级的本领域技术人员将预期的测量的量的变化。本文中，“多达”一数字(例如，多达50个)包括该数字(例如，50)。同样在本文中，通过端点对数值范围的记载包括归纳在该范围内的所有数字以及端点(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。本公开的这些和其它方面将从下面的详细描述中变得显而易见。然而，无论如何，上述
技术实现思路
不应被解释为对所要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求所限定，其可在审查期间进行修改。附图说明贯穿说明书地参照附图，其中相同的附图标记指定相同的要素，并且其中：图1是用于引导器械通过患者的部位的系统的一个实施例的示意性透视图。图2是图1的系统的计算设备的一个实施例的示意图。图3A是由图1的系统提供的图形用户界面的一个实施例的示意图。图3B是由图1的系统提供的图形用户界面的另一实施例的示意图。图3C是由图1的系统提供的图形用户界面的另一实施例的示意图。图3D是由图1的系统提供的图形用户界面的另一实施例的示意图。图3E是由图1的系统提供的图形用户界面的另一实施例的示意图。图4是由图1的系统提供的图形用户界面的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于引导器械通过患者的部位的系统，所述系统包括：/n器械；/n超声传感器，所述超声传感器被配置成收集超声图像数据；/n电磁(EM)跟踪系统，所述电磁(EM)跟踪系统被配置成收集表示所述超声传感器和所述器械中的每一者相对于所述患者的所述部位的位置和取向的EM跟踪数据；以及/n控制器，所述控制器被适配成用于：/n接收来自所述超声传感器的所述超声图像数据；/n接收来自所述EM跟踪系统的所述EM跟踪数据；/n基于所述超声图像数据识别所述患者的所述部位的生理地标；/n基于所述EM跟踪数据确定所述器械的位置、取向、或轨迹中的至少一者；以及/n生成图形用户界面，该图形用户界面示出所述器械相对于所述超声图像数据的平面的位置、取向、或轨迹中的至少一者，以及与所述生理地标配准的目标区域。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180406 US 62/653,9881.一种用于引导器械通过患者的部位的系统，所述系统包括：
器械；
超声传感器，所述超声传感器被配置成收集超声图像数据；
电磁(EM)跟踪系统，所述电磁(EM)跟踪系统被配置成收集表示所述超声传感器和所述器械中的每一者相对于所述患者的所述部位的位置和取向的EM跟踪数据；以及
控制器，所述控制器被适配成用于：
接收来自所述超声传感器的所述超声图像数据；
接收来自所述EM跟踪系统的所述EM跟踪数据；
基于所述超声图像数据识别所述患者的所述部位的生理地标；
基于所述EM跟踪数据确定所述器械的位置、取向、或轨迹中的至少一者；以及
生成图形用户界面，该图形用户界面示出所述器械相对于所述超声图像数据的平面的位置、取向、或轨迹中的至少一者，以及与所述生理地标配准的目标区域。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器被进一步适配成用于：
基于用户输入数据确定所述目标区域；以及
基于所述用户输入数据在所述图形用户界面中生成所述目标区域。


3.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器被进一步配置成用于：
确定所述器械的所述位置、取向、或轨迹中的至少一者是否已经改变；以及
如果确定所述位置、取向、或轨迹中的至少一者已经改变，则生成示出所述器械的经更新的位置、取向、或轨迹中的至少一者的经更新的图形用户界面。


4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器被进一步配置成用于：
确定所述器械的所述位置是否已经改变；以及
如果确定所述位置已经改变，则生成示出所述器械的经更新的位置的经更新的图形用户界面。


5.如权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器被进一步配置成用于：
确定所述器械的所述轨迹是否已经改变；以及
如果确定所述轨迹已经改变，则生成示出所述器械的经更新的轨迹的经更新的图形用户界面。


6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器被进一步配置成用于：
确定所述超声传感器的位置或取向中的至少一者是否已经改变；以及
如果确定所述超声传感器的所述位置或取向中的至少一者已经改变，则生成示出经更新的所述超声图像数据的平面的经更新的图形用户界面。


7.如权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器被进一步配置成用于：
确定所述器械和所述超声图像数据的所述平面之间的交叉点；以及
在所述图形用户界面中显示在所述器械和所述超声图像数据的所述平面之间的所述交叉点的指示符。


8.如权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，在所述图形用户界面中示出的所述器械的所述轨迹具有大约等于所述器械的长度的长度。


9.如权利要求1-8中任一项所述的系统，其特征在于，所述图形用户界面将所述器械的所述位置、取向、或投影中的至少一者示出...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·A·肖茨科，L·R·伦茨，S·E·阿尔伯格，
申请(专利权)人：美敦力公司，
类型：发明
国别省市：美国;US