使用数字计算机断层扫描的多视图姿态估计的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了几种与不透射线仪器通过自然体腔的体内导航有关的方法。该方法之一公开了使用在成像设备的不同姿态中获取的不透射线仪器的多个图像以及先前获取的成像来对成像设备进行姿态估计。另一种方法使用几种方法来解决不透射线仪器定位歧义，例如不透射线的标记和仪器轨迹跟踪。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用数字计算机断层扫描的多视图姿态估计的方法和系统相关申请的交叉引用本申请是涉及并要求于2018年8月13日提交的名称为“使用数字计算机断层扫描的多视图姿态估计的方法和系统”的美国临时专利申请No.62/718,346的权益的国际(PCT)申请，其内容通过引用整体并入本文。
本专利技术的实施方式涉及介入设备及其使用方法。
技术介绍
使用微创手术，例如内窥镜手术，视频辅助的胸外科手术或类似的医疗手术可用作可疑病变的诊断器具或用作癌性肿瘤的治疗手段。
技术实现思路
在一些实施方式中，本专利技术提供一种方法，其包括：获取来自第一成像模式的第一图像，从来自所述第一成像模式的所述第一图像中提取至少一个元素，其中所述至少一个元素包括气道、血管、体腔或其任何组合；获取来自第二成像模式的至少(i)处于第一姿态的不透射线仪器的第一图像和(ii)处于第二姿态的所述不透射线仪器的第二图像，其中所述不透射线仪器在患者的体腔中；生成至少两个增强支气管造影图像，其中第一增强支气管造影图像对应于处于所述第一姿态的所述不透射线仪器的所述第一图像，和其中第二增强支气管造影图像对应于处于所述第二姿态的所述不透射线仪器的所述第二图像，确定以下两者之间的相互几何约束：(i)所述不透射线仪器的所述第一姿态，和(ii)所述不透射线仪器的所述第二姿态，通过将所述不透射线仪器的所述第一姿态和所述不透射线仪器的所述第二姿态与所述第一成像模式的所述第一图像进行比较，来估计所述不透射线仪器的所述第一姿态和所述不透射线仪器的所述第二姿态，其中使用以下步骤进行比较：(i)所述第一增强支气管造影图像，(ii)所述第二增强支气管造影图像，和(iii)所述至少一个元素，和其中所述不透射线仪器的估计的所述第一姿态和所述不透射线仪器的估计的所述第二姿态满足确定的所述相互几何约束，生成第三图像；其中所述第三图像是从所述第二成像模式导出的增强图像，所述增强图像突出显示关注区域，其中所述关注区域是通过来自所述第一成像模式的数据确定的。在一些实施方式中，来自第一成像模式的第一图像的至少一个元素还包括肋骨、椎骨、隔膜或其任何组合。在一些实施方式中，相互几何约束由以下步骤生成：a.通过比较不透射线仪器的第一图像和不透射线仪器的第二图像来估计(i)第一姿态和(ii)第二姿态之间的差异，其中使用包括量角器、加速度计、陀螺仪或其任何组合的设备来执行所述估计，并且其中所述设备附着到所述第二成像模式；b.提取多个图像特征以估计相对姿态变化，其中所述多个图像特征包括解剖元素、非解剖元素或其任何组合，其中所述图像特征包括：附着于患者的贴片、位于第二成像模式的视图中的不透射线的标记，或其任何组合，其中所述图像特征在不透射线仪器的第一图像和不透射线仪器的第二图像上是可见的；c.通过使用至少一个相机来估计(i)第一姿态和(ii)第二姿态之间的差异，其中所述相机包括：摄像机、红外相机、深度相机或其任何组合，其中所述相机位于固定位置，其中所述相机被配置为跟踪至少一个特征，其中所述至少一个特征包括：附着于所述患者的标记、附着于所述第二成像模式的标记、或其任何组合跟踪所述至少一个特征；d.或其任何组合。在一些实施方式中，该方法还包括：跟踪不透射线仪器，用于：识别轨迹，以及使用该轨迹作为进一步的几何约束，其中不透射线仪器包括内窥镜、支气管内工具或机械臂。在一些实施方式中，本专利技术是一种方法，其包括：生成患者的至少一个体腔的图，其中使用来自第一成像模式的第一图像来生成所述图，获取来自第二成像模式的包括至少两个附着的标记的不透射线仪器的图像，其中所述至少两个附着的标记以已知的距离分开，识别来自所述第二成像模式的所述不透射线仪器相对于所述患者的至少一个体腔的图的姿态，在来自所述第二成像模式的所述第二图像上识别附着于所述不透射线仪器的所述第一标记的第一位置，在来自所述第二成像模式的所述第二图像上识别附着于所述不透射线仪器的所述第二标记的第二位置，和测量所述第一标记的所述第一位置与所述第二标记的所述第二位置之间的距离，投影所述第一标记和所述第二标记之间的所述已知距离，将测量的所述距离与所述第一标记和所述第二标记之间的投影的所述已知距离进行比较，以识别所述不透射线仪器在所述患者的所述至少一个体腔内的特定位置。在一些实施方式中，不透射线仪器包括内窥镜、支气管内工具或机械臂。在一些实施方式中，该方法还包括：通过使用不透射线仪器的轨迹来识别不透射线仪器的深度。在一些实施方式中，来自第一成像模式的第一图像是手术前图像。在一些实施方式中，来自第二成像模式的不透射线仪器的至少一个图像是手术中图像。在一些实施方式中，本专利技术是一种方法，其包括：获取来自第一成像模式的第一图像，从来自所述第一成像模式的所述第一图像中提取至少一个元素，其中所述至少一个元素包括气道、血管、体腔或其任何组合；获取来自第二成像模式的至少(i)不透射线仪器的一个图像和(ii)处于第二成像模式的两个不同的姿态下的所述不透射线仪器的另一个图像，其中所述不透射线仪器的所述第一图像在第二成像模式的第一姿态下被捕获，其中所述不透射线仪器的所述第二图像在第二成像模式的第二姿态下被捕获，和其中所述不透射线仪器在患者的体腔中；生成与所述成像设备的两个姿态中的每一个相对应的至少两个增强支气管造影图像，其中第一增强支气管造影图像是从所述不透射线仪器的所述第一图像导出的，并且第二增强支气管造影图像是从所述不透射线仪器的所述第二图像导出的，确定以下两者之间的相互几何约束：(i)所述第二成像模式的所述第一姿态，和(ii)所述第二成像模式的所述第二姿态，使用对应的所述增强支气管造影图像和从所述第一成像模式的所述第一图像提取的至少一个元素，相对于所述第一成像模式的所述第一图像估计所述第二成像模式的所述两个姿态；其中估计的所述两个姿态满足所述相互几何约束，生成第三图像；其中，所述第三图像是从所述第二成像模式导出的增强图像，所述增强图像基于来自所述第一成像模式的数据来突出显示所述关注区域。在一些实施方式中，从第一成像模式和第二成像模式中提取诸如肋骨、椎骨、隔膜或其任何组合的解剖元素。在一些实施方式中，相互几何约束由以下步骤生成：a.通过比较不透射线仪器的第一图像和不透射线仪器的第二图像，来估计(i)第一姿态和(ii)第二姿态之间的差异，其中使用包括量角器、加速度计、陀螺仪或其任何组合的设备执行所述估计，并且其中所述设备附着到所述第二成像模式；b.提取多个图像特征以估计相对姿态变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其特征在于，包括：/n获取来自第一成像模式的第一图像，/n从来自所述第一成像模式的所述第一图像中提取至少一个元素，/n其中所述至少一个元素包括气道、血管、体腔或其任何组合；/n获取来自第二成像模式的至少(i)处于第一姿态的不透射线仪器的第一图像和(ii)处于第二姿态的所述不透射线仪器的第二图像，/n其中所述不透射线仪器在患者的体腔中；/n生成至少两个增强支气管造影图像，/n其中第一增强支气管造影图像对应于处于所述第一姿态的所述不透射线仪器的所述第一图像，和/n其中第二增强支气管造影图像对应于处于所述第二姿态的所述不透射线仪器的所述第二图像，/n确定以下两者之间的相互几何约束：/n(i)所述不透射线仪器的所述第一姿态，和/n(ii)所述不透射线仪器的所述第二姿态，/n通过将所述不透射线仪器的所述第一姿态和所述不透射线仪器的所述第二姿态与所述第一成像模式的所述第一图像进行比较，来估计所述不透射线仪器的所述第一姿态和所述不透射线仪器的所述第二姿态，/n其中使用以下步骤进行比较：/n(i)所述第一增强支气管造影图像，/n(ii)所述第二增强支气管造影图像，和/n(iii)所述至少一个元素，和/n其中所述不透射线仪器的估计的所述第一姿态和所述不透射线仪器的估计的所述第二姿态满足确定的所述相互几何约束，/n生成第三图像；其中所述第三图像是从所述第二成像模式导出的增强图像，所述增强图像突出显示关注区域，/n其中所述关注区域是通过来自所述第一成像模式的数据确定的。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180813 US 62/718,3461.一种方法，其特征在于，包括：
获取来自第一成像模式的第一图像，
从来自所述第一成像模式的所述第一图像中提取至少一个元素，
其中所述至少一个元素包括气道、血管、体腔或其任何组合；
获取来自第二成像模式的至少(i)处于第一姿态的不透射线仪器的第一图像和(ii)处于第二姿态的所述不透射线仪器的第二图像，
其中所述不透射线仪器在患者的体腔中；
生成至少两个增强支气管造影图像，
其中第一增强支气管造影图像对应于处于所述第一姿态的所述不透射线仪器的所述第一图像，和
其中第二增强支气管造影图像对应于处于所述第二姿态的所述不透射线仪器的所述第二图像，
确定以下两者之间的相互几何约束：
(i)所述不透射线仪器的所述第一姿态，和
(ii)所述不透射线仪器的所述第二姿态，
通过将所述不透射线仪器的所述第一姿态和所述不透射线仪器的所述第二姿态与所述第一成像模式的所述第一图像进行比较，来估计所述不透射线仪器的所述第一姿态和所述不透射线仪器的所述第二姿态，
其中使用以下步骤进行比较：
(i)所述第一增强支气管造影图像，
(ii)所述第二增强支气管造影图像，和
(iii)所述至少一个元素，和
其中所述不透射线仪器的估计的所述第一姿态和所述不透射线仪器的估计的所述第二姿态满足确定的所述相互几何约束，
生成第三图像；其中所述第三图像是从所述第二成像模式导出的增强图像，所述增强图像突出显示关注区域，
其中所述关注区域是通过来自所述第一成像模式的数据确定的。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，来自所述第一成像模式的所述第一图像的所述至少一个元素进一步包括肋骨、椎骨、隔膜或其任何组合。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相互几何约束是通过以下步骤生成的：
a.通过比较所述不透射线仪器的所述第一图像和所述不透射线仪器的所述第二图像，来估计(i)所述第一姿态和(ii)所述第二姿态之间的差异，
其中使用包括量角器、加速度计、陀螺仪或其任何组合的设备来执行估计，并且其中所述设备附着到所述第二成像模式；
b.提取多个图像特征以估计相对姿态变化，
其中所述多个图像特征包括解剖元素、非解剖元素或其任何组合，
其中所述图像特征包括：附着于患者的贴片、位于所述第二成像模式的视图中的不透射线的标记、或其任何组合，
其中所述图像特征在所述不透射线仪器的所述第一图像和所述不透射线仪器的所述第二图像上是可见的；
c.通过使用至少一个相机来估计(i)所述第一姿态和(ii)所述第二姿态之间的差异，
其中所述相机包括：摄像机、红外相机、深度相机或其任何组合，
其中所述相机位于固定位置，
其中所述相机被配置为跟踪至少一个特征，
其中所述至少一个特征包括：附着于所述患者的标记、附着于所述第二成像模式的标记、或其任何组合，和
跟踪所述至少一个特征；
d.或其任何组合。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：跟踪所述不透射线仪器，用于：识别轨迹，以及使用所述轨迹作为进一步的几何约束，其中所述不透射线仪器包括内窥镜、支气管内工具或机械臂。


5.一种方法，其特征在于，包括：
生成患者的至少一个体腔的图，
其中使用来自第一成像模式的第一图像来生成所述图，
获取来自第二成像模式的包括至少两个附着的标记的不透射线仪器的图像，
其中所述至少两个附着的标记以已知的距离分开，
识别来自所述第二成像模式的所述不透射线仪器相对于所述患者的至少一个体腔的图的姿态，
在来自所述第二成像模式的所述第二图像上识别附着于所述不透射线仪器的所述第一标记的第一位置，
在来自所述第二成像模式的所述第二图像上识别附着于所述不透射线仪器的所述第二标记的第二位置，和
测量所述第一标记的所述第一位置与所述第二标记的所述第二位置之间的距离，
投影所述第一标记和所述第二标记之间的所述已知距离，
将测量的所述距离与所述第一标记和所述第二标记之间的投影的所述已知距离进行比较，以识别所述不透射线仪器在所述患者的所述至少一个体腔内的特定位置。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述不透射线仪器包括内窥镜、支气管内工具或机械臂。


7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括通过使用所述不透射线仪器的轨迹来识别所述不透射线仪器的深度。


8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，来自所述第一成像模式的所述第一图像是手术前图像。


9.根据权利要求5所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔尔·泽斯里尔，伊兰·哈帕斯，多兰·阿韦尔布克，
申请(专利权)人：博迪维仁医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL