用于成像装置的空间配准方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于将从患者实时获得的图像相对于跟踪装置配准的方法。所述方法不是基于附接到所述患者的内部或外部基准标记，而是相对于附连到支撑所述患者的台的引导系统的参考板进行所述配准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于成像装置的空间配准方法
本专利技术大体上涉及传感器相对于成像换能器的图像平面的位置和定向的配准。
技术介绍
存在用于借助于位置传感器和成像探针来引导仪器的医疗系统。举例来说，可以借助于放置在成像探针上的位置传感器来确定由成像系统显示的平面(图像平面)的绝对位置和定向。举例来说，如果期望跟踪针的路径和位置，则跟踪系统必须能够跟踪针相对于由成像系统获取的图像的位置。一种跟踪针的方式是将针位置传感器附连到针上的预定点，并测量针尖的精确位置和定向。然而，在成像换能器上的方便的任意位置处附接到成像换能器的成像位置传感器并不具有相对于换能器的图像平面良好确定的空间位置和定向，以便将换能器位置传感器与换能器成像平面精确地相关。由于针到解剖靶标的导览使用所获取的图像作为用于针及其未来路径的显示的背景，故必须计算成像平面相对于成像换能器上的位置传感器的精确位置和定向。融合成像是融合两种不同成像模态的技术。举例来说，在例如但不限于肝脏介入的某些医疗手术中，将实时超声与例如但不限于CT、MR和正电子发射断层显像PET-CT等的其它成像模态融合。融合成像需要超声图像与其它成像模态图像的配准。现有技术的成像配准需要将图像相对于基准标记(在患者内部或外部)配准。
技术实现思路
本专利技术旨在提供用于安装在成像探针(其可以是但不限于超声探针)上的位置传感器的位置和定向的配准的改进方法，如下文中更详细地所描述。术语“探针”和“换能器”在全文中可互换地使用。位置传感器，也被称为跟踪装置，可以是但不限于磁性、光学、电磁、射频(RF)、惯性测量单元(IMU)、加速计和/或其任何组合。跟踪装置固定在成像换能器上，由此限定跟踪装置的位置和定向与成像换能器的图像平面的位置和定向之间维持的恒定空间关系。校准方法可以用于找到此恒定空间关系。一种非限制性的合适校准方法是转让给以色列的Trig医疗有限公司的第8887551号美国专利的方法，所述美国专利的公开内容以引用的方式并入本文中。通过使用此恒定空间关系，处理器可以基于跟踪装置的位置和定向来计算图像的确切位置和定向。为了使用此类校准方法，必须执行配准过程以便将图像(例如超声图像)相对于所附接的跟踪装置配准。本专利技术提供一种用于使用成像装置的图像(例如超声换能器的图片)以及使用图像处理技术的所附接的跟踪装置来执行此配准过程的方法，如下文所描述。此方法需要使用成像装置(例如相机、X射线、CT)以从一个或多个角度拍摄图像换能器的一个或多个图像，或捕获从一个或多个角度连续地查看图像换能器的视频剪辑。跟踪装置出现在一个或多个所获取的图像中。跟踪装置的形状和大小必须是已知的。因此，根据本专利技术的实施例提供了一种用于图像相对于跟踪装置的配准的方法，其包含：获取跟踪装置附接到的成像换能器的图像；标识成像换能器和跟踪装置的形状和尺寸；计算成像换能器和跟踪装置的空间定向；基于成像换能器和跟踪装置的空间定向来计算变换矩阵；将成像换能器的坐标转换为所附接的跟踪装置的坐标，由此提供图像与成像换能器的配准；计算成像换能器的图像平面；以及假设图像平面与换能器主体成恒定且众所周知的空间关系。成像换能器的图像可以包含成像换能器的发射成像能量的部分、跟踪装置以及成像换能器的基准标记。标识步骤可以包含找到成像换能器和发射成像能量的部分、跟踪装置以及基准标记的轮廓。计算空间定向的步骤可以包含使用跟踪装置的形状作为参考来计算图像中的任何感兴趣的点之间的距离。确定图像平面的空间位置的步骤可以包含确定图像的每个像素的空间位置。所述方法进一步包含：在侵入性手术期间将位置传感器附连到侵入性仪器以获得侵入性仪器的位置数据；以及使用跟踪装置以将位置数据相对于成像换能器的图像平面配准。附图说明通过结合附图的以下具体实施方式，将更全面地理解和认识本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的非限制性实施例的安装在成像探针(换能器)上的位置传感器(跟踪装置)的简化图示，并展示了探针的图像平面；图2是根据本专利技术的非限制性实施例的用于图像相对于跟踪装置的配准的方法的简化框图；并且图3A和3B是根据本专利技术的非限制性实施例的参考板、成像台和位置传感器的简化图示。具体实施方式现在参考图1，其示出了安装在成像探针(换能器)12上的位置传感器(跟踪装置)10。图1展示了探针12的图像平面。探针12在探针12的左侧和/或右侧上具有基准标记14，例如凸耳或突起部。以下是对本专利技术的方法的一项非限制性描述，并且以下参考图2进行描述。步骤1—获取图片/视频剪辑(术语“图像”涵盖图片、照片、视频剪辑等)。获取具有所附接的跟踪装置的换能器的一个或多个图像。在所获取的图像中，可以看到以下内容：a.换能器，其包含换能器的发射超声能量(或其它成像模态能量，例如RF)的部分。b.所附接的跟踪装置。c.换能器的基准标记，例如换能器上的左侧或右侧凹口或标记。步骤2—使用图像处理技术标识形状和尺寸在获取图像之后，使用本领域中众所周知的且可商购的图像处理技术来标识换能器和所附接的跟踪装置的形状。此标识过程找到换能器和发射成像能量(例如超声波)的部分13(图1)、所附接的跟踪装置以及基准标记的轮廓。步骤3—计算所标识的项目的3D尺寸和空间定向所附接的跟踪装置的尺寸是已知的。使用此已知的几何形状，处理器使用跟踪装置的几何形状作为参考来计算同一图片(图像)中的任何感兴趣的点之间的距离。在一个或多个图像中标识换能器和所附接的跟踪装置的轮廓和细节之后，分析所标识的项目以参考跟踪装置获得发射成像能量的部分13和基准标记14的3D位置和定向。步骤4—计算变换矩阵基于测量以及所附接的跟踪装置相对于换能器的相对位置和定向，计算变换矩阵，其将用于将成像系统的坐标变换为所附接的跟踪装置的坐标。此矩阵表示图像(例如超声图像)与换能器的配准。步骤5—计算图像平面由于图像平面相对于换能器处于恒定且众所周知的位置，故确定了图像平面相对于跟踪装置的空间位置。此外，使用图像上呈现的尺度，确定了图像的每个像素相对于跟踪装置的空间位置。与本专利技术的配准过程一起使用的一些适用的定位系统和跟踪装置包含但不限于：a.磁性定位系统，其中跟踪装置是任何类型的磁体或磁性传感器，或磁场源生成器。b.电磁定位系统，其中跟踪装置是任何类型的电磁传感器，或电磁源生成器。c.超声定位系统，其中跟踪装置是任何类型的超声传感器(或麦克风)，或超声源生成器(发射器或换能器)。d.光学定位系统，其中跟踪装置用作分配/定向标记，或任何类型的光源。e.除了上述系统以外的定位系统和装置，或被构造为上述系统的任何组合的系统。将例如针的要跟踪的仪器的空间位置和定向实时覆叠在超声图像上，从而允许在插入之前进行规划，并在平面内和平面外手术两者中的插入期间展示针的预期位置和定向。其它特征包含考虑用于患本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将从患者实时获得的图像相对于跟踪装置配准的方法，所述方法包括：/n将患者支撑在台上，其中引导系统的参考板相对于所述台在空间上固定；/n用所述引导系统的跟踪装置跟踪与所述患者相关的对象；/n用成像系统实时获得所述对象的图像，其中在所述图像中的每一个中限定所述台；以及/n忽略所述患者体内的任何内部标记并忽略附接到所述患者的任何外部基准标记，且代替地将用所述跟踪装置实时获得的所述图像相对于所述参考板配准。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181118 US 62/768,9291.一种用于将从患者实时获得的图像相对于跟踪装置配准的方法，所述方法包括：
将患者支撑在台上，其中引导系统的参考板相对于所述台在空间上固定；
用所述引导系统的跟踪装置跟踪与所述患者相关的对象；
用成像系统实时获得所述对象的图像，其中在所述图像中的每一个中限定所述台；以及
忽略所述患者体内的任何内部标记并忽略附接到所述患者的任何外部基准标记，且代替地将用所述跟踪装置实时获得的所述图像相对于所述参考板配准。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考板包括参考板位置传感器或参考板发射器。


3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将至少一个补偿位置传感器附连到所述患者，以补偿成像期间所述患者相对于所述台的任何移动。


4.根据权利要求1所述的方法，其中对象的空间位置和定向实时覆叠在包含感兴趣的靶标的所述图像上。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述对象包括插入工具。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述跟踪装置是磁性定位系统的一部分。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述跟踪装置是电磁定位系统的一部分。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所述跟踪装置是超声定位系统的一部分。


9.根据权利要求1所述的方法，其中所述跟踪装置是光学定位系统的一部分。


10....

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·帕尔迪利，I·帕雷茨，
申请(专利权)人：特瑞格医学有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL