用于荧光透视成像设备的姿态估计以及用于身体结构的三维成像的系统和方法技术方案

本公开涉及用于荧光透视成像设备的姿态估计以及用于身体结构的三维成像的系统和方法。成像系统和方法基于通过进行荧光透视扫掠所捕获的医疗设备或医疗设备上的点(例如，不透射线标记物)的荧光透视图像序列，估计可以用于重建目标区域的3D体积数据的荧光透视成像设备的姿态。所述系统和方法可以识别并跟踪出现在所捕获的荧光透视图像中的沿着所述医疗设备的长度的点。所述点的3D坐标可以例如从电磁传感器获得，或通过对所捕获的荧光透视图像进行运动求取结构方法来获得。在其它方面，确定导管的3D形状，随后找到3D导管投影到每个所捕获的荧光透视图像中的2D导管上的角度。所捕获的荧光透视图像中的2D导管上的角度。所捕获的荧光透视图像中的2D导管上的角度。

【技术实现步骤摘要】
用于荧光透视成像设备的姿态估计以及用于身体结构的三维成像的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年9月9日提交的第62/897,760号美国临时专利申请的权益和优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。


[0003]本公开涉及成像领域，并且尤其涉及对成像设备的姿态估计以及对身体结构的三维成像。

技术介绍

[0004]在手术期间，荧光透视成像设备通常位于手术室中，以将医疗设备导航到患者体内的目标。例如，临床医师可以使用荧光透视成像设备，以在将医疗设备导航到所需位置时或导航到所需位置之后，对医疗设备的放置进行可视化和确认。尽管标准的荧光透视图像显示如金属工具和骨头等高密度物体，以及如心脏等大型软组织物体，但是荧光透视图像难以分辨如待消融的病变等所关注的小型软组织物体。此外，荧光透视图像仅为二维投影，而为了准确且安全地在体内导航，需要3D成像。
[0005]因此，需要在医疗手术期间进行基于荧光透视成像的快速、准确且稳健的结构的三维重建。

技术实现思路

[0006]在一方面，本公开的特征在于一种用于估计荧光透视成像设备的姿态的方法。所述方法包括用荧光透视成像设备进行扫掠来捕获导管的荧光透视图像。所述方法还包括在导管的荧光透视图像中沿着导管的长度识别并跟踪不透射线标记物。所述方法还包括基于所跟踪的不透射线标记物来确定导管的三维(three-dimensional，3D)坐标。所述方法还包括基于导管的3D坐标来估计荧光透视成像设备的姿态。
[0007]在各方面中，本公开的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。不透射线标记物可以是跟踪传感器。跟踪传感器可以是线圈。扫掠可以是宽扫掠，其包括相对于前后位置大于30度的围绕纵轴的荧光透视成像设备的视角。
[0008]在另一方面，本公开的特征在于一种方法，所述方法包括用荧光透视成像设备进行扫掠来捕获患者身体的荧光透视图像。所述方法还包括在行进通过患者身体的导管的荧光透视图像中沿着导管的长度识别并跟踪不透射线标记物。所述方法还包括在所跟踪的不透射线标记物上进行3D运动求取结构方法，来估计导管的三维(3D)结构和荧光透视成像设备的姿态。在某些方面中，所述方法还包括基于荧光透视成像设备的估计姿态来构建区域的3D体积数据。
[0009]在另一方面，本公开的特征在于一种用于估计荧光透视成像设备的姿态的方法。所述方法包括确定导管的三维(3D)形状。所述方法还包括用荧光透视成像设备进行扫掠来
捕获患者体内导管的荧光透视图像。所述方法还包括对于荧光透视图像中的每个荧光透视图像，估计导管的3D形状投影到每个荧光透视图像中的导管上的姿态。
[0010]在各方面中，本公开的实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。扫掠可以是宽扫掠，其包括相对于前后位置大于50度的围绕患者身体的纵轴的荧光透视成像设备的视角。导管可以包括沿着导管的长度安置的至少一个光纤传感器，并且导管的3D形状可以通过基于从至少一个光纤传感器获得的光纤传感器信号进行3D形状感测方法来确定。确定导管的3D形状可以包括对荧光透视图像进行运动求取结构过程来估计导管的第一3D形状，确定安置有导管的身体结构，确定安置有导管的身体结构的3D形状，基于安置有导管的身体结构的3D形状确定导管的第二3D形状，基于第一3D形状和第二3D形状估计导管的3D形状。可以基于安置有导管的身体结构的计算机断层扫描(computed tomography，CT)图像确定安置有导管的身体结构的3D形状。身体结构可以是肺的气道。
[0011]在各方面中，荧光透视图像可以包括导管的第一荧光透视图像以及导管和标记物结构的第二荧光透视图像，并且确定导管的3D形状可以包括基于第二荧光透视图像的每个图像上的标记物结构的投影，估计第二荧光透视图像的每个图像的荧光透视成像设备的姿态，以及基于荧光透视成像设备的所估计姿态重建导管的3D形状。标记物结构可以是标记物栅格。第二荧光透视图像可以对应于相对于前后位置小于30度的围绕患者身体的纵轴的荧光透视成像设备的视角。
[0012]在另一方面，本公开的特征在于一种用于构建患者体内的目标区域的基于荧光透视的三维体积数据的方法。所述方法包括用荧光透视成像设备进行扫掠来获取目标区域和医疗设备的不透射线标记物的荧光透视图像序列。所述方法还包括在行进通过患者身体的医疗设备的荧光透视图像序列中，沿着医疗设备的长度识别并跟踪不透射线标记物。所述方法还包括基于所跟踪的不透射线标记物来确定医疗设备的三维(3D)坐标。所述方法还包括基于医疗设备的3D坐标来估计荧光透视成像设备的角度。所述方法还包括基于荧光透视成像设备的所估计角度构建目标区域的基于荧光透视的3D体积数据。
[0013]在各方面中，本公开的实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。所述方法还包括基于荧光透视的三维体积数据，确定医疗设备与目标区域之间的偏移。所述方法还可以包括使用指示医疗设备在显示器中的位置的定位系统来促进医疗设备到目标区域的导航。所述方法还可以包括基于医疗设备与目标区域之间的所确定的偏移来校正医疗设备相对于目标区域的位置的显示。定位系统可以是电磁定位系统。所述方法还可以包括在显示器上显示目标区域的3D渲染。所述方法还可以包括将定位系统配准到3D渲染。校正医疗设备相对于目标区域的位置包括更新定位系统到3D渲染的配准。所述方法还可以包括基于先前获取的目标区域的CT体积数据来生成目标区域的3D渲染。目标区域可以包括肺的至少一部分，并且医疗设备可以通过气道管腔网络导航到目标区域。目标区域可以包括肺的至少一部分。目标区域可以包括软组织目标。目标区域可以包括待消融的目标。
附图说明
[0014]在附图中示出了各种示例性方面，这些实例不希望是限制性的。应了解，为了说明的简单性和清楚性，下文提及的图式中所示的元件未必按比例绘制。此外，在认为适当的情况下，可以在图示中重复附图标记以指示相似、对应或类似的元件。下文列出图式。
[0015]图1A是根据本公开的各方面的用于构建基于荧光透视的三维体积数据的示例性系统的示意图。
[0016]图1B是被配置成用于与本公开的各方面一起使用的系统的示意图；
[0017]图2A是被配置成用于与本公开的各方面一起使用的导管的示意图；
[0018]图2B是被配置成用于与本公开的各方面一起使用的另一导管的示意图；
[0019]图3是根据本公开的各方面的用于估计荧光透视成像设备的姿态的方法的流程图；
[0020]图4是根据本公开的各方面的用于估计荧光透视成像设备的姿态的另一方法的流程图；
[0021]图5A和5B是根据本公开的各方面的用于估计荧光透视成像设备的姿态的另外其它方法的流程图；以及
[0022]图6是根据本公开的各方面的用于生成3D体积数据的方法的流程图。
具体实施方式
[0023]本公开涉及改进的荧光透视导航系统和方法，其足以用于需要准确且稳健的三维(3D)成像的手术，例如活检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于估计荧光透视成像设备的姿态的方法，所述方法包含：用所述荧光透视成像设备进行扫掠来捕获导管的多个荧光透视图像；识别并跟踪在导管的所述多个荧光透视图像中沿着所述导管的长度的多个不透射线标记物；基于所跟踪的多个不透射线标记物确定所述导管的三维(3D)坐标；以及基于所述导管的所述3D坐标估计所述荧光透视成像设备的所述姿态。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个不透射线标记物包括相应的多个跟踪传感器。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个跟踪传感器是多个线圈。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述扫掠是宽扫掠，其包括相对于前后位置大于30度的围绕纵轴的荧光透视成像设备的视角。5.一种方法，其包含：用荧光透视成像设备进行扫掠来捕获患者身体的多个荧光透视图像；识别并跟踪在行进通过患者身体的导管的所述多个荧光透视图像中沿着所述导管的长度的多个不透射线标记物；以及在所述所跟踪的多个不透射线标记物上进行3D运动求取结构方法，来估计所述导管的三维(3D)结构和所述荧光透视成像设备的所述姿态。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包含基于所述荧光透视成像设备的所估计姿态来构建区域的3D体积数据。7.一种用于估计荧光透视成像设备的姿态的方法，所述方法包含：确定导管的三维(3D)形状；用所述荧光透视成像设备进行扫掠来捕获患者体内的所述导管的多个荧光透视图像；以及对于所述多个荧光透视图像中的每个荧光透视图像，估计所述导管的所述3D形状投影到每个荧光透视图像中的导管上的姿态。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述扫掠是宽扫掠，其包括相对于前后位置大于50度的围绕患者身体的纵轴的荧光透视成像设备的视角。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述导管包括沿着所述导管的长度安置的至少一个光纤传感器(其可以包括旋转多芯光纤)，且其中所述导管的所述3D形状是通过基于从所述至少一个光纤传感器获得的光纤传感器信号进行3D形状感测方法来确定的。10.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述导管的所述3D形状包括：在所述多个荧光透视图像上进行运动求取结构过程，来估计所述导管的第一3D形状；确定安置有所述导管的身体结构；确定安置有所述导管的所述身体结构的3D形状；基于安置有所述导管的所述身体结构的所述3D形状确定所述导管的第二3D形状；以及基于所述第一3D形状和所述第二3D形状估计所述导管的所述3D形状。11.根据权利要求10所述的方法，其中基于安置有所述导管的所述身体结构的计算机断层扫掠(CT)图像确定安置有所述导管的所述身体结构的所述3D形状。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述身体结构是...

【专利技术属性】
技术研发人员：O，
申请(专利权)人：柯惠有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：