對(duì)象跟蹤設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的對(duì)象跟蹤設(shè)備、醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、用于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的對(duì)象跟蹤方法、用于控制這樣的設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序元件以及已經(jīng)存儲(chǔ)這樣的計(jì)算機(jī)程序元件的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]在圖像引導(dǎo)的微創(chuàng)治療中，在以微創(chuàng)方式執(zhí)行患者處置的同時(shí)，可以使用基于連續(xù)圖像的引導(dǎo)。用于基于連續(xù)圖像的引導(dǎo)的已知原理可以涉及基于可旋轉(zhuǎn)C型臂的系統(tǒng)，其將視頻成像與X射線成像連續(xù)合并。
[0003]WO 2013/102827描述了一種用于確定介入儀器在患者內(nèi)的位置的位置確定裝置?；诨颊邇?nèi)的介入儀器的實(shí)際圖像優(yōu)選地是第二部分的X射線圖像和所提供的位置，來確定介入儀器在患者外的第二部分的位置與介入儀器在患者內(nèi)的第一部分的位置之間的空間關(guān)系。一旦空間關(guān)系被確定，就能夠基于所確定的空間關(guān)系和對(duì)象外部的第二部分的所確定的實(shí)際位置來確定介入儀器在患者內(nèi)的位置，同時(shí)介入儀器在患者內(nèi)移動(dòng)，而不必采集另外的實(shí)際圖像。
[0004]這樣的原理持續(xù)需要具有嵌入式攝像機(jī)的X射線探測(cè)器，所述嵌入式攝像機(jī)連續(xù)被定位于其在感興趣解剖體的上方、周圍以及下方的C型臂中，以便連續(xù)跟蹤患者和儀器運(yùn)動(dòng)。然而，具有嵌入式攝像機(jī)的C型臂由于其大的尺寸和在患者的上方、周圍以及下方的位置，在治療運(yùn)行期間會(huì)形成阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，能夠需要提供對(duì)象跟蹤，其在治療運(yùn)行期間阻礙較少。
[0006]本發(fā)明的目的由獨(dú)立的權(quán)利要求的主題來解決，其中，另外的實(shí)施例被并入在從屬權(quán)利要求中。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的以下描述的方面也適用于對(duì)象跟蹤設(shè)備、醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、對(duì)象跟蹤方法、計(jì)算機(jī)程序元件以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，提出了一種被布置為跟蹤預(yù)定可移動(dòng)對(duì)象的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。所述預(yù)定可移動(dòng)對(duì)象可以是醫(yī)學(xué)儀器和/或患者。所述對(duì)象跟蹤設(shè)備包括初級(jí)成像單元和次級(jí)成像單元。所述初級(jí)成像單元被配置為提供患者的身體的第一圖像數(shù)據(jù)。其還可以被配置為提供患者的身體的內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)。所述初級(jí)成像單元在成像模式與停駐模式之間是可移動(dòng)的。成像模式可以接近于患者的身體，而停駐模式可以更加遠(yuǎn)離患者的身體。
[0008]所述次級(jí)成像單元被配置為提供患者的身體的第二圖像數(shù)據(jù)。其還可以被配置為提供患者的身體的外部的光學(xué)圖像數(shù)據(jù)，例如，身體形態(tài)、生命體征、移動(dòng)、組織灌注、皮膚性質(zhì)等。然而，所述次級(jí)成像單元也可以專門或額外地被配置為提供患者的身體的內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)。
[0009]所述系統(tǒng)尤其是所述初級(jí)成像單元還被布置為確定所述次級(jí)成像單元相對(duì)于參考點(diǎn)的位置的位置。參考點(diǎn)優(yōu)選地是所述初級(jí)成像單元的位置。然而，參考點(diǎn)也可以是操作室中的點(diǎn)，所述位置相對(duì)于初級(jí)成像單元的位置是已知的，并且其因此能夠被用于計(jì)算所述次級(jí)成像單元相對(duì)于所述初級(jí)成像單元的位置的位置。
[0010]然后，預(yù)定可移動(dòng)對(duì)象(例如醫(yī)學(xué)儀器或患者)基于初級(jí)成像單元的圖像數(shù)據(jù)在成像模式中是可跟蹤的，并且基于次級(jí)成像單元的圖像數(shù)據(jù)在停駐模式中是可跟蹤的。
[0011 ]因?yàn)槌跫?jí)成像單元能夠被移動(dòng)到遠(yuǎn)離外科手術(shù)場(chǎng)的停駐模式中，因此避免初級(jí)成像單元對(duì)治療運(yùn)行的妨礙，同時(shí)醫(yī)學(xué)儀器或患者仍然是可跟蹤的。
[0012]具體地，當(dāng)初級(jí)成像單元需要被移動(dòng)離開外科手術(shù)模式，即需要被移動(dòng)到停駐模式中時(shí)，被布置為確定所述次級(jí)成像單元的位置的所述初級(jí)成像單元實(shí)現(xiàn)從初級(jí)成像單元到次級(jí)成像單元的對(duì)象跟蹤的無縫過渡。因此可以被實(shí)現(xiàn)特別有效的對(duì)象跟蹤，而不需要任何額外的全局跟蹤手段。
[0013]術(shù)語“成像模式”涉及一位置，其中，初級(jí)成像單元被布置在接近于對(duì)象的適當(dāng)位置以提供對(duì)象的第一圖像數(shù)據(jù)。
[0014]術(shù)語“停駐模式”涉及一位置，其中，相比于成像模式，初級(jí)成像單元更遠(yuǎn)離患者的身體。在停駐模式中，初級(jí)成像單元不能夠提供對(duì)象的第一圖像數(shù)據(jù)。例如，沒有針對(duì)外科手術(shù)區(qū)的自由視線，或者距離或角度不適于提供對(duì)象的第一圖像數(shù)據(jù)。
[0015]術(shù)語“參考點(diǎn)”涉及操作室中的點(diǎn)，所述位置相對(duì)于初級(jí)成像單元的位置是已知的，并且因此能夠被用于計(jì)算次級(jí)成像單元相對(duì)于初級(jí)成像單元的位置的位置。參考點(diǎn)優(yōu)選為所述初級(jí)成像單元的位置。
[0016]術(shù)語“預(yù)定可移動(dòng)對(duì)象”涉及醫(yī)學(xué)儀器和/或患者。
[0017]在范例中，初級(jí)成像單元包括2D和/或3DX射線圖像采集系統(tǒng)。次級(jí)成像單元可以包括能夠檢測(cè)從外部可見的身體或儀器性質(zhì)的至少一個(gè)相機(jī)，例如可見光或紅外相機(jī)。除了X射線成像單元之外，初級(jí)成像單元還可以包括額外成像單元，所述額外成像單元包括至少一個(gè)另外的光學(xué)相機(jī)，所述另外的光學(xué)相機(jī)同樣被布置為捕獲患者臺(tái)上的外科手術(shù)場(chǎng)。對(duì)于兩者成像設(shè)備，光學(xué)相機(jī)能夠彼此固定地被定位。兩者成像單元能夠提交連續(xù)/當(dāng)前/生命圖像數(shù)據(jù)。兩者成像單元能夠進(jìn)行對(duì)例如身體的三維重建。
[0018]在另外的范例中，初級(jí)成像單元被連接到具有C型臂的基部，并且次級(jí)成像單元被連接到固定件。次級(jí)成像單元和/或固定件優(yōu)選地至少臨時(shí)固定地被附接到對(duì)象支撐體(其可以是患者臺(tái))或操作室中的天花板、地板或任何地方。
[0019]在優(yōu)選實(shí)施例中，次級(jí)成像單元包括外科手術(shù)任務(wù)燈，S卩，本領(lǐng)域中本身已知的外科手術(shù)任務(wù)燈優(yōu)選地配備至少一個(gè)相機(jī)以提供第二圖像數(shù)據(jù)。
[0020]次級(jí)成像單元也可以是可移動(dòng)的，并且因此移動(dòng)傳感器可以被提供為檢測(cè)次級(jí)成像單元的移動(dòng)。如果檢測(cè)到次級(jí)成像單元的移動(dòng)，則能夠通知用戶。
[0021]在范例中，在成像模式中，合并初級(jí)成像單元和次級(jí)成像單元的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)。結(jié)果優(yōu)選地是與光學(xué)圖像疊加以跟蹤患者或者醫(yī)學(xué)儀器的X射線圖像。因此，用于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的優(yōu)選對(duì)象跟蹤設(shè)備不僅提供經(jīng)由視頻引導(dǎo)的患者外部的實(shí)時(shí)患者和/或儀器運(yùn)動(dòng)顯示以及經(jīng)由X射線的患者內(nèi)部的實(shí)時(shí)患者和/或儀器運(yùn)動(dòng)顯示，而且提供兩者的合并。
[0022]在另外的范例中，在停駐模式中，僅次級(jí)成像單元提供患者的身體的外部的當(dāng)前第二圖像數(shù)據(jù)。然而，這些第二圖像數(shù)據(jù)優(yōu)選地能夠與初級(jí)成像單元的先前捕獲并存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)合并。如果出現(xiàn)對(duì)第一圖像數(shù)據(jù)的成像引導(dǎo)/更新/檢查的必要，則初級(jí)成像單元從停駐模式被定位回到成像模式，并且采集身體的內(nèi)部的新的第一圖像數(shù)據(jù)。然后利用新的信息自動(dòng)更新第一成像數(shù)據(jù)和第二成像數(shù)據(jù)的合并。
[0023]對(duì)于來自例如X射線系統(tǒng)的第一圖像數(shù)據(jù)與來自例如攝像機(jī)的第二圖像數(shù)據(jù)的優(yōu)選合并，次級(jí)成像單元相對(duì)于初級(jí)成像單元的位置需要是已知的并且因此被確定和監(jiān)測(cè)。
[0024]因此，優(yōu)選地，次級(jí)成像單元的位置相對(duì)于初級(jí)成像單元的位置被監(jiān)測(cè)。位置監(jiān)測(cè)能夠借助于監(jiān)測(cè)次級(jí)成像單元的位置的位置傳感器來實(shí)現(xiàn)，或者能夠根據(jù)由初級(jí)成像單元和次級(jí)成像單元本身生成的圖像數(shù)據(jù)來導(dǎo)出。這樣的位置監(jiān)測(cè)可以是基于對(duì)在兩者圖像中的特性或基準(zhǔn)的檢測(cè)，如后面的解釋，或其也可以包括另一光學(xué)和非光學(xué)位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如光學(xué)形狀感測(cè)系統(tǒng)、電磁跟蹤系統(tǒng)、鉸接臂、射頻跟蹤系統(tǒng)等。
[0025]在范例中，如果初級(jí)成像單元和次級(jí)成像單元的位置相對(duì)于彼此是已知的，則由一個(gè)成像單元采集的圖像數(shù)據(jù)然后能夠被配準(zhǔn)并合并到由另一成像單元采集的圖像數(shù)據(jù)。對(duì)象跟蹤能夠由一個(gè)成像單元控制，而另一個(gè)成像單元不需要在位置中人工校準(zhǔn)。因此，不需要校準(zhǔn)。
[0026]優(yōu)選地，次級(jí)成像單元的位置相對(duì)于初級(jí)成像單元的位置被監(jiān)測(cè)。由次級(jí)成像單元采集的圖像數(shù)據(jù)然后能夠被配準(zhǔn)并合并到由第一成像單元采集的圖像數(shù)據(jù)，無需次級(jí)成像單元的耗時(shí)且復(fù)雜的校準(zhǔn)。
[0027]根據(jù)范例，初級(jí)成像單元和次級(jí)成像單元被配置為確定對(duì)象上的確定的特性或基準(zhǔn)的位置。第一圖像數(shù)據(jù)和第二圖像數(shù)據(jù)中的特性或基準(zhǔn)的位置然后能夠相對(duì)于彼此被確定，次級(jí)成像單元關(guān)于初級(jí)成像單元的位置能夠根據(jù)其導(dǎo)出。在優(yōu)選實(shí)施例中，出于此目的，由額外成像單元的相機(jī)提供的第一光學(xué)圖像數(shù)據(jù)與由次級(jí)成像單元的相機(jī)提供的第二光學(xué)圖像數(shù)據(jù)組合。
[0028]特性能夠是例如儀器的確定端或患者的物理特征?；鶞?zhǔn)能夠是不主動(dòng)向成像單元發(fā)送光學(xué)輻射的無源標(biāo)記物，或者其能夠是有源標(biāo)記物，即向成像單元發(fā)送輻射的光源。例如，基準(zhǔn)能夠是紅外光源，并且次級(jí)成像單元和額外成像單元中的相機(jī)能夠是紅外敏感的，以采集示出紅外光基準(zhǔn)的紅外圖像。
[0029]基準(zhǔn)優(yōu)選地被布置在患者或儀器上。優(yōu)選地，若干基準(zhǔn)被用于確定次級(jí)成像單元的位置，例如相對(duì)于初級(jí)成像單元。此外，優(yōu)選地，兩者成像單元中的相機(jī)瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)。由此采集的第一光學(xué)圖像數(shù)據(jù)示出基準(zhǔn)相對(duì)于初級(jí)成像單元的位置，并且采集的第二光學(xué)圖像數(shù)據(jù)示出基準(zhǔn)相對(duì)于次級(jí)成像單元的位置。通過在初級(jí)圖像數(shù)據(jù)和次級(jí)圖像數(shù)據(jù)中疊加基準(zhǔn)的相對(duì)位置，初級(jí)成像單元和次級(jí)成像單元的相對(duì)位置和取向被計(jì)算。具體地，次級(jí)成像單元相對(duì)于初級(jí)成像單元的位置的位置被計(jì)算。如果使用特性和基準(zhǔn)的組合，而不是基準(zhǔn)，這同樣適用。利用該知識(shí)，來自兩者成像單元的圖像數(shù)據(jù)(尤其是來自初級(jí)成像單元的X射線圖像數(shù)據(jù)和來自次級(jí)成像單元的光學(xué)圖像數(shù)據(jù))能夠被合并。
[0030]關(guān)于初級(jí)成像數(shù)據(jù)和次級(jí)成像數(shù)據(jù)的每一次更