用于内窥镜实时校准的系统和方法技术方案

一种传感器跟踪装置、系统和方法包括传感器（118），所述传感器配置于导线（110）上并适于配合到内窥镜（100）的工作通道（116）中。在所述传感器远端部分上形成能图像识别特征（120），在传感器从内窥镜延伸时该特征能够被识别。由内窥镜收集能图像识别的特征的图像并允许确定内窥镜的位姿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本公开涉及内窥镜系统，更具体而言，涉及在医学过程期间用于内窥镜校淮的系统和方法。在全世界肺癌是癌症死亡的首要原因。胸部中央淋巴结的支气窥管镜活检是肺癌分级的重要步骤。在支气管窥镜检查之前，医生需要从视觉上评估患者的三维(3D)计算机断层摄影(CT)胸部扫描以识别可疑的淋巴结部位。在支气管窥镜检查期间，医生将支气管窥镜引导到每个期望的淋巴结部位。令人遗憾的是，医生在3D CT图像数据和支气管窥镜检查期间提供的实况视频流之间没有任何关联。医生实际上是在没有实时视觉反馈的情况下执行活检的，这增大了过程的难度。开发虚拟支气管窥镜检查(VB)使人们对向诸如肺癌分级的过程中引入基于CT的计算机图形技术感兴趣。在VB中，可以沿着循气道中心轴的路径生成气道的内部(腔内)呈现并实现实况视频支气管窥镜检查的在线模拟。在VB中，器官的内视图是从辐射图像由计算机生成的。这类似于在所述过程期间呈现器官的实际支气管窥镜检查(RB)视图的状况。 根据本原理，VB使得能够使用基于计算机的图像引导来辅助医生执行经支气管针吸(TBNA)和其他过程。通过配准RB和VB，医生能够在CT数据集中定位支气管窥镜。配准RB和VB的一种方式是使用电磁(EM)跟踪。可以将6自由度EM传感器附着于支气管窥镜接近摄像机的远端。可以通过一次性校准过程确定摄像机坐标系和传感器本地坐标系之间的固定变换。在将EM配准到CT之后可以获得RB/VB融合。根据本原理，提供了一种内窥镜校淮。在一个实施例中，需要支气管窥镜校准以利用电磁跟踪在支气管窥镜检查中进行图像引导。也可以想到其他过程(例如超声校准等)和观察镜(例如结肠镜等)。需要确定支气管窥镜的摄像机和跟踪传感器之间的变换以将支气管镜检查图像配准手术前CT图像。不过，将跟踪传感器附着到支气管窥镜的外部可能是有问题的，因为它可能使得消毒过程复杂化。另一方面，跟踪传感器不能持久占据支气管窥镜的工作通道，因为标准支气管窥镜仅具有一个通常用于传递手术装置的工作通道。根据一个实施例，利用能图像识别的特征标记跟踪传感器，允许实时确定支气管窥镜的摄像机和传感器之间的变换。一种传感器跟踪装置、系统和方法包括配置于导线或线缆上并适于配合到内窥镜的工作通道中的传感器。在所述传感器的远端部分上形成能图像识别的特征，在传感器从内窥镜延伸时可以该特征能够被识别。由内窥镜收集能图像识别的特征的图像并允许确定内窥镜的位姿。一种用于跟踪内窥镜的系统包括具有工作通道的内窥镜、空间跟踪系统和远端设置的成像装置。传感器配置于导线上并适于配合到所述工作通道中。在所述传感器的远端部分上形成至少一个能图像识别的特征，在传感器从内窥镜延伸时该特征能够被识别。变换模块被配置成通过采用所述成像装置收集的至少一个能图像识别的特征的图像位置和所述空间跟踪系统的位置计算所述内窥镜的位姿。一种用于跟踪内窥镜的方法包括校准内窥镜的远端设置的成像装置和传感器之间的变换，所述传感器在所述传感器的远端部分上形成有至少一个能图像识别的特征，在所述传感器从所述内窥镜延伸时，所述特征能够被识别。通过所述内窥镜的工作通道传递所述传感器，直到对所述至少一个能图像识别的特征成像为止，从而跟踪内窥镜，并利用至少一个能图像识别的特征的图像和变换计算内窥镜的当前位姿。从其例示性实施例的以下详细描述，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见，要结合附图阅读其描述。将参考以下附图在优选实施例的以下描述中给出本公开，附图中图I是适用于根据本专利技术原理的具有工作通道的内窥镜的透视图；图2是示出了根据一个实施例用于跟踪内窥镜的系统的方框/流程图；图3A-3C示出了用于配准内窥镜和跟踪系统的能图像识别的特征的例示性范例；图4是示出了根据本专利技术原理配准内窥镜的系统/方法的方框/流程图；以及图5是示出了医学过程期间具有能识别的图像特征的传感器的图像。本公开描述了一种设备、系统和方法，通过利用内窥镜摄像机和跟踪传感器之间的坐标变换将内窥镜图像配准到手术前图像(例如，CT图像)来校准内窥镜。利用能图像识别的特征标记跟踪传感器。在支气管窥镜实施例中，可以在一次性初始校准过程中使六自由度(6D0F)电磁(EM)传感器通过支气管窥镜的工作通道，直到可以在支气管镜检查图像中识别出EM传感器的特征为止。在必须要跟踪支气管窥镜时，使EM传感器通过支气管窥 镜的工作通道，直到可以在支气管镜检查图像中识别EM传感器的特征。然后处理支气管镜检查图像以在一次性校准过程中相对于参考位姿确定EM传感器的实时位姿。这种“就地”校准可以无需额外硬件或必须在内窥镜中提供额外工作通道来执行。即使内窥镜在患者体内，也可以在手术过程期间实时进行校准。应当理解，将针对内窥镜检查过程和内窥镜装置描述本专利技术；不过，本专利技术的教导要宽得多，适用于能够定位在患者体内用于医学过程等的任何部件，例如导管、针或其他被引导的仪器。一开始利用手术前成像技术，例如CT扫描、超声波扫描图、X射线等定位这里描述的实施例。也可以采用其他技术。还应当理解，将针对医疗仪器描述本专利技术；不过，本专利技术的教导要宽得多，适用于跟踪或分析复杂生物学或机械系统中采用的任何仪器。具体而言，本专利技术原理适用于生物系统的内部跟踪过程、身体所有区域，例如肺、胃肠道、排泄器官、血管等中的过程。图中描绘的元件可以实现于硬件和软件的各种组合中并提供可以在单个元件或多个元件中组合的功能。可以利用专用硬件以及能够结合适当软件执行软件的硬件提供图中所示的各种元件的功能。在由处理器提供时，可以由单个专用处理器，由单个共享处理器，或由多个个体处理器(其中一些可以共享)提供功能。此外，明确使用术语“处理器”、“模块”或“控制器”不应被理解为仅仅指能够执行软件的硬件，可能暗含地包括，但不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、非易失性存储器等。此外，这里提到本专利技术原理、方面和实施例以及其具体范例的所有陈述都意在涵盖其结构和等价功能。此外，意在使这样的等价物包括当前已知的等价物以及将来开发的等价物(即开发的执行相同功能的任何元件，不论其结构如何)。于是，例如，本领域的技术人员将认识到，这里给出的方框图表示实现本专利技术原理的例示性系统部件和/或电路的概念图。类似地，要认识到，任何流程图等都代表基本可以在计算机可读存储介质中给出并从而由计算机或处理器执行的各种过程，无论是否明确示出了这样的计算机或处理器。此外，本专利技术的实施例可以采取可从计算机可用或计算机可读存储介质访问的计算机程序产品的形式，提供程序代码，供计算机或任何指令执行系统使用或结合它们使用。出于本说明书的目的，计算机可用或计算机可读存储介质可以是可以包括、存储、传递、传播或传送程序的任何设备，程序供指令执行系统、设备或装置使用或结合它们使用。该介质可以是电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统(或设备或装置)或传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。当前光盘的范例包括高密度盘-只读存储器(⑶-ROM)、高密度盘-读/写(⑶-R/W)和DVD。图中描绘的元件可以实现于硬件的各种组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·徐，D·A·斯坦顿，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：
国别省市：