手術(shù)裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種方法，其包括：獲取來自第一成像模式的第一圖像；在來自第一成像模式的第一圖像上進行識別；獲取來自第二成像模式的第二圖像；從來自第一成像模式的第一圖像生成兼容的虛擬圖像；將計劃數(shù)據(jù)映射在兼容的虛擬圖像上；將來自第二成像模式的第二圖像粗配準到來自第一成像模式的第一圖像上；從兼容的虛擬圖像中識別映射的計劃數(shù)據(jù)的至少一個元素；在第二成像模式上識別至少一個對應(yīng)元素；將至少一個對應(yīng)元素映射在第二成像模式上；將來自第二成像模式的第二圖像精配準到來自第一成像模式的第一圖像；生成第三圖像。
【專利說明】手術(shù)裝置及其使用方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求了2014年I月6日提交的、名稱為“增強的熒光透視檢查(AUGMENTEDFLU0R0S⑶PY)”的美國臨時申請N0.61/923，956，2014年6月18日提交的、名稱為“增強的熒光透視檢查(AUGMENTED FLUOROSCOPY)”的美國臨時申請N0.62/013,726，和2014年9月18日提交的、名稱為“增強的熒光透視檢查(AUGMENTED FLU0R0S⑶PY)”的美國臨時申請N0.62/052，039的優(yōu)先權(quán)，它們在此通過引用以其全部內(nèi)容并入本文以用于所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的各實施方式涉及手術(shù)裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在內(nèi)窺鏡手術(shù)以及其它手術(shù)領(lǐng)域中使用的視頻輔助胸外科手術(shù)(video-assistedthoracic surgery，VATS)可以用于各種呼吸疾病的治療。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括:獲取來自第一成像模式的第一圖像;在來自第一成像模式的第一圖像上識別至少一個元素，其中該至少一個元素包括界標、感興趣區(qū)、切口點、分叉、器官或其任意組合;獲取來自第二成像模式的第二圖像;從來自第一成像模式的第一圖像中生成兼容的虛擬圖像;將計劃數(shù)據(jù)映射在該兼容的虛擬圖像上，其中映射的計劃數(shù)據(jù)對應(yīng)于至少一個元素;將來自第二成像模式的第二圖像粗配準到來自第一成像模式的第一圖像;從兼容的虛擬圖像中識別映射的計劃數(shù)據(jù)的至少一個元素;在第二成像模式上識別至少一個對應(yīng)元素;將至少一個對應(yīng)元素映射在第二成像模式上;將來自第二成像模式的第二圖像精配準到來自第一成像模式的第一圖像;生成第三圖像，其中該第三圖像是包括被高亮顯示的感興趣區(qū)的增強圖像。
[0006]在一些實施方式中，本方法進一步包括在第二成像模式上方疊置至少一個圖像、該至少一個圖像的一部分或從第一成像模式中導(dǎo)出的計劃信息。在一些實施方式中，本方法進一步包括使用至少一個指令，其中該至少一個指令包括與導(dǎo)航、引導(dǎo)或其組合有關(guān)的信息。在一些實施方式中，該引導(dǎo)包括與示出第二成像模式的裝置的定位有關(guān)的信息，以由此實現(xiàn)感興趣區(qū)、切口點、解剖結(jié)構(gòu)或工具進入方向的可視化，其中該裝置包括熒光透視檢查C形臂。在一些實施方式中，本方法進一步包括通過使用從第二成像模式中導(dǎo)出的至少一個后續(xù)圖像來追蹤至少一個解剖結(jié)構(gòu)，其中該第二成像模式包括經(jīng)配置以具有基本相同的獲取參數(shù)的熒光透視檢查視頻，且其中該獲取參數(shù)包括模式、位置、視域或其組合，從而通過抑制靜止的解剖結(jié)構(gòu)和/或提高下方軟組織的信噪比來生成增強的熒光透視檢查圖像。在一些實施方式中，本方法進一步包括執(zhí)行多階段配準，其中首先配準至少一個基本靜止的對象，且其中然后配準至少一個動態(tài)的對象，其中該至少一個動態(tài)的對象包括隔膜、支氣管、血管或其任意組合。在一些實施方式中，本方法進一步包括淡化(deemphasizing)至少一個干擾結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，在借助于圖像配準而將來自第一成像模式的計劃數(shù)據(jù)傳遞至第二成像模式的同時不生成兼容的虛擬圖像。
[0007]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括:
[0008]使用具有已知的相對運動和轉(zhuǎn)動的至少兩個術(shù)中圖像來生成從術(shù)中圖像導(dǎo)出的像素的分組，其中使用下列方式通過單獨計算每一像素來確定像素的分組:(a)每一像素的移動變化和(b)每一像素的強度值;使用至少兩個連續(xù)的術(shù)中圖像來執(zhí)行配準以重構(gòu)感興趣區(qū)中的結(jié)構(gòu)；區(qū)分所述感興趣區(qū)中的靜止結(jié)構(gòu)和移動結(jié)構(gòu)；以及在至少一個術(shù)中圖像上高亮顯示解剖結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，本方法進一步包括使用胸部X射線放射圖像作為第一術(shù)中圖像。
[0009]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，其包括經(jīng)配置以產(chǎn)生增強的熒光透視檢查圖像的增強的熒光透視檢查裝置，該系統(tǒng)包括:(a)視頻和圖像處理單元、(b)視頻輸入卡或經(jīng)配置以從熒光透視檢查裝置輸入視頻信號的外部連接裝置、(C)內(nèi)部格式或DICOM格式的3D計劃輸入、(d)增強的視頻信號輸出、或其任意組合。在一些實施方式中，該系統(tǒng)與作為模塊的至少一個熒光透視檢查裝置集成在一起，其包括經(jīng)配置以獲得RAW數(shù)據(jù)作為信號的RAW數(shù)據(jù)輸入卡(S卩，而不是視頻輸入卡)。在一些實施方式中，該系統(tǒng)與錐形束(Cone-beam)CT系統(tǒng)集成在一起。
[0010]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于在自然體腔內(nèi)部進行導(dǎo)航的器械，該器械包括:(a)在尖端具有錨固件(anchoring)的引導(dǎo)鞘和/或(b)導(dǎo)絲。在一些實施方式中，該器械是經(jīng)配置以用作錨固機構(gòu)的可膨脹球。
[0011 ]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括:(i)在來自第一成像模式的第一圖像上選擇感興趣體積；(ii)從第二成像模式生成第二圖像；(iii)使用第一成像模式和第二成像模式進行粗配準；(iv)從第一成像模式產(chǎn)生至少一個圖案；(V)通過使用第二成像模式來生成匹配圖案，該第二成像模式使用由第一成像模式產(chǎn)生的單個或多個圖案；(Vi)增強來自第二成像模式的匹配圖案以在感興趣體積中高亮顯示解剖結(jié)構(gòu)從而產(chǎn)生第三成像模式。在一些實施方式中，使用大致相同的方法來發(fā)現(xiàn)和抑制位于感興趣區(qū)之外的解剖結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，圖案包括解剖特征，包括但不限于氣道、肋和血管。在一些實施方式中，從感興趣區(qū)內(nèi)部的至少一個器械位置的集合導(dǎo)出來自第二成像模式的匹配特征。
[0012]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括:使用第一成像模式獲得患者胸部的至少一個第一圖像;在3D空間中對包括支氣管氣道的自然體腔進行分段;從第二成像模式生成至少一個圖像;通過組合信息生成來自第二成像模式的二維增強圖像，其中該信息描繪了自然體腔的完整形貌或部分形貌，包括支氣管氣道樹;像源自第二成像模式的支氣管氣道的一部分與源自第一成像模式的支氣管氣道的分段形貌之間的姿態(tài)估計那樣計算第一成像模式與第二成像模式之間的配準;借助通過映射對應(yīng)特征進行的姿態(tài)估計來計算第一和第二成像模式之間的配準。在一些實施方式中，使用被注入以高亮顯示體腔的不透射線材料來生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，通過將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少兩個不同位置的成像疊置在一起以生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，通過將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少一個不同位置以及C形臂相對于病床的取向的角度測量疊置在一起以生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，不透射線器械經(jīng)設(shè)計和配置以從單個投影重構(gòu)其三維空間。在一些實施方式中，可以用具有高粘度的不透射線物質(zhì)生成增強的支氣管造影片，高粘度的不透射線物質(zhì)例如但不限于是水凝膠、反向熱凝膠聚合物(reverse thermos-gelling polymer) ο
[0013]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括:提供源自第一成像模式的兼容的虛擬圖像的參數(shù)，該第一成像模式例如但不限于用于熒光透視檢查的DDR;確定虛擬圖像上的對象尺寸，例如但不限于肋在DDR上某具體位置處的寬度;提供虛擬攝像頭的姿態(tài)和視域，例如但不限于虛擬熒光透視檢查攝像頭;將第一成像模式投影到第二成像模式，例如由校準步驟計算出的熒光透視檢查攝像頭;確定虛擬圖像上的對象尺寸，例如肋在DDR上某具體位置處的尺寸;通過比較源自第一圖像(例如CT圖像)的已知對象尺寸和第二圖像(例如，熒光透視檢查圖像)上測量的對象尺寸來計算深度(例如但不限于，距熒光透視檢查X射線源的特定對象或?qū)ο髤^(qū)的距離)。在一些實施方式中，不使用或除了在兼容的虛擬圖像上的測量結(jié)果之外，通過技術(shù)規(guī)格來確定對象尺寸，例如工具剛性部分的長度或?qū)挾取Ｔ谝恍嵤┓绞街?，?dǎo)管類型的工具被設(shè)計為允許對作為距第二成像模式的攝像頭中心的深度距離組合的軌跡進行計算。
【附圖說明】
[0014]將參考附圖進一步解釋本發(fā)明。附圖構(gòu)成了本說明書的一部分，且包括圖解的本發(fā)明的各實施方式并闡明了其各種對象和特征。本文公開的具體功能細節(jié)不應(yīng)被解釋為是限制性的，而應(yīng)僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種方式應(yīng)用本發(fā)明的代表性依據(jù)。
[0015]圖1是示出了本發(fā)明一實施方式的流程圖，其示出了手術(shù)和診斷步驟的流程圖。
[0016]圖2是本發(fā)明方法的一實施方式的圖解(例如，示出了增強的熒光透視檢查系統(tǒng)和數(shù)據(jù)流)。
[0017]圖3A和3B是圖解示出了本發(fā)明方法的一實施方式的圖像。
[0018]圖4是示出了本發(fā)明方法的一實施方式的流程圖(例如，解剖結(jié)構(gòu)增強流程圖)。
[0019]圖5是示出了本發(fā)明方法的一實施方式的圖解，其圖解示出了本發(fā)明方法的三個強度測量結(jié)果:(A)示出了從參考成像模式獲取的圖案；(B)示出了來自術(shù)中模式的信號；以及(C)示出了來自術(shù)中模式的增強信號。該圖解示出了本發(fā)明方法的一實施方式，其中該強度測量結(jié)果可基于至少一個信號增強來用于精配準(即，模板匹配)。
[0020]圖6A和6B是示出了本發(fā)明方法的一實施方式的示意圖，其示出了熒光透視檢查圖像。
[0021]圖7是本發(fā)明方法的一實施方式，其圖解示出了配準步驟，該步驟使用:(I)與支氣管氣道樹有關(guān)的信息，其中該信息是從術(shù)前圖像(例如，2維或3維圖像;例如，CT掃描)中提取的，和(2)與至少一個氣道有關(guān)的信息，其中該信息是通過使用增強的支氣管造影照片從熒光透視檢查圖像中提取的。
[0022]圖8示出了本發(fā)明方法的一實施方式，其圖解示出了在某區(qū)域中注入不透射線物質(zhì)后即刻(例如，注射后O秒)的熒光透視檢查圖像。
[0023]圖9示出了本發(fā)明方法的一實施方式，其圖解示出了某區(qū)域在被注射不透射線物質(zhì)后30秒時該區(qū)域的熒光透視檢查圖像(例如，圖像變得模糊)。
[0024]圖10A、10B和1C示出了本發(fā)明方法的實施方式，其圖解示出了穿過至少一條支氣管和/或不同的支氣管的導(dǎo)航(navigating)，并記錄了每一導(dǎo)航事件的熒光透視檢查圖像。
[0025]圖11示出了本發(fā)明方法的一實施方式，其圖解示出了從圖像組合(例如但不限于，圖10A、10B和10C)中生成/導(dǎo)出的增強的支氣管造影片，其中這些圖像包含在例如但不限于至少一條支氣管中的可視器械。
[0026]圖12示出了本發(fā)明方法的一實施方式，其圖解示出了投影到熒光透視檢查圖像平面的一段筆直的器械部分。
[0027]圖13示出了本發(fā)明方法的一實施方式，其圖解示出了與解剖路徑(例如，支氣管)相關(guān)的深度信息的恢復(fù)。
[0028]圖14示出了具有用于本發(fā)明方法的一實施方式的錨狀件的導(dǎo)航導(dǎo)管(例如，一次性或非一次性導(dǎo)管)。
[0029]圖15A和15B是示出了從使用本發(fā)明方法獲得的結(jié)果的一實施方式的圖像。圖15A是第一圖像(例如，原始圖像)，且圖15B是具有高亮顯示部分(例如，在虛線圈中所示)的第二圖像。
【具體實施方式】
[0030]將參考附圖進一步解釋本發(fā)明，其中，各附圖中相似的結(jié)構(gòu)由相似的編號來表示。示出的附圖不必是按比例繪制的，重點部分通常被突出以圖解本發(fā)明的原理。進一步地，可能放大某些特征來展示特定組件的細節(jié)。
[0031]附圖構(gòu)成了本說明書的一部分，其包括圖解示出的本發(fā)明的各說明性的實施方式并闡明了其各種對象和特征。進一步地，附圖不必是按比例繪制的，某些特征可能被放大來展示特定組件的各種細節(jié)。另外，附圖中示出的任何測量結(jié)果、規(guī)格(specificat1ns)等是圖解性的、而非限制性的。因此，本文公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)被解釋為限制性的，而應(yīng)僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種方式應(yīng)用本發(fā)明的代表性依據(jù)。
[0032]在這些已經(jīng)被公開的有益效果和改進中，本發(fā)明的其它目標和有益效果將會在結(jié)合附圖的如下描述中變得明顯。本文公開的是本發(fā)明的各種【具體實施方式】;但可以理解的是，公開的這些實施方式僅為可能以各種形式體現(xiàn)的本發(fā)明的示范例。另外，與本發(fā)明的各種實施方式一同提供的每一實例也是示例性而非限制性的。
[0033]在整個說明書和權(quán)利要求書中，除非本文另有明確規(guī)定，下列術(shù)語在本文中的含義明確相關(guān)。本文所使用的術(shù)語“在一個實施方式中”和“在一些實施方式中”雖然可以指相同的實施方式，但也并非必須指相同的實施方式。此外，本文中所使用的術(shù)語“在另一實施方式中”和“在一些其它實施方式中”雖然可以指不同的實施方式，但也并非必須指不同的實施方式。因此，如下所述，可以在不脫離本發(fā)明范圍或精神的前提下容易地組合本發(fā)明的各種實施方式。
[0034]另外，如本文所使用的，除非本文另有明確規(guī)定，術(shù)語“或”是開放式的“或(or)”運算符，其相當(dāng)于術(shù)語“和/或”。除非本文另有明確規(guī)定，術(shù)語“基于”不是排他的，而是還允許基于未描述的其它附加因素。此外，在整個說明書中，“一個(a)”、“一種(an)”和“該(the)”的含義包括所指代物的復(fù)數(shù)形式?！爸?in)”的意思包括“在……中(in)”和“在……上(on)，，。
[0035]如本文所使用的，“粗配準(coarseregistrat1n)”指的是術(shù)前和術(shù)中圖像的粗略對準。在本發(fā)明方法的一些實施方式中，粗配準使用全局信息而不考慮由呼吸、器械移動以及術(shù)前和術(shù)中圖像之間的姿態(tài)變化等引起的局部組織的形變。
[0036]如本文所使用的，“元素(eIement)”指的是具有共同機械特性的解剖單元，共同機械特性例如為機械性質(zhì)(例如但不限于，運動剛度(rigidity of movement)、柔性、強度)。在一些實施方式中，這些元素可以但不限于是支氣管、血管、肋、圖像圖案等。
[0037]如本文所使用的，“精配準(fineregistrat1n)”指的是第一圖像(例如術(shù)前圖像)的感興趣區(qū)周圍的局部組織(例如但不限于，軟組織)的配準，該第一圖像的感興趣區(qū)對應(yīng)于第二圖像(例如，術(shù)中圖像)的區(qū)。在本發(fā)明方法的一些實施方式中，精配準是一種設(shè)計為對感興趣區(qū)內(nèi)部的局部組織的形變和/或組織的相對運動(例如但不限于，在呼吸過程中肋和肺之間的移動偏差)進行校準的技術(shù)/方法，其中感興趣區(qū)例如但不限于工具尖端的局部附近、預(yù)標記的結(jié)節(jié)區(qū)等。在一些實施方式中，精配準進一步允許超過粗配準在感興趣區(qū)中的局部配準精度的提高，同時例如變換矩陣、投影后的圖元(projected primitives)和輸出圖像等的粗配準輸出供精準配準作為輸入使用。
[0038]如本文所使用的，“映射(mapping)”指的是將多個元素從第一成像模式的第一圖像轉(zhuǎn)換到第二成像模式的第二圖像。在一些實施方式中，映射可包括:(I)識別第一圖像的多個元素，(2)識別第二圖像的多個元素，(3)將第一/第二圖像的多個元素與第二/第一圖像的對應(yīng)的多個元素進行配對，(4)將第一/第二圖像的多個元素與第二/第一圖像的多個元素中的對應(yīng)對進行配準(即，配準)。在一些實施方式中，由精配準和/或粗配準來執(zhí)行配準。作為非限制性實例，映射可以包括⑴識別來自第一圖像(例如，CT圖像)的多個(例如但不限于，2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個等元素)元素(例如，支氣管、肋等)，(2)識別第一圖像(例如，CT圖像)上的多個熒光透視檢查元素和在第二圖像(例如，熒光透視檢查圖像)上的多個熒光透視檢查元素，(3)將作為第二圖像上的對應(yīng)元素(S卩，支氣管，肋)的多個元素的子集進行配對，(4)將這些元素配準到第二圖像上對應(yīng)的元素對，其中映射的結(jié)果是第一圖像的氣道，或其任何組合的表示(representat1n)。在一些實施方式中，可以從原始圖像中導(dǎo)出圖像，該原始圖像例如但不限于是DDR圖像、已編輯圖像、已處理圖像等。
[0039]在一些實施方式中，雖然術(shù)語“術(shù)前圖像”用于描述本發(fā)明，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來講明顯的是，當(dāng)在術(shù)中階段獲取例如CT、MRI或X射線放射成像的參考圖像時，也可以應(yīng)用相同的概念。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可應(yīng)用于使用或不使用造影劑所進行的成像中。
[0040]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及一種方法，其允許使用第一成像模式(例如CT、MRI等)和通過使用第二成像模式產(chǎn)生增強圖像的計劃信息，該第二成像模式例如但不限于熒光透視檢查法、數(shù)字減影血管造影術(shù)(digital subtract1n ang1graphy，DSA)等。在一些實施方式中，本方法進一步包括高亮顯示感興趣區(qū)和/或結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，本方法可以包括額外的成像和/或計劃信息，其中額外的成像和/或計劃信息可以源自/產(chǎn)生于第一成像模式，且作為非限制性實例可包括疊置(superimposing)如下內(nèi)容:(i)用于獲得胸部的至少一個第一圖像的第一成像模式，(ii)通過限定界標、感興趣區(qū)、切口點、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、分叉、解剖器官(anatomical organs)等的手術(shù)過程的手動和/或自動計劃；(iii)從第二成像模式中獲取的至少一個第二圖像，該第二成像模式例如但不限于熒光透視檢查法和/或DSA，以及從第一成像模式中生成兼容的虛擬圖像，例如數(shù)字化重構(gòu)放射攝影(DRR) ;(iv)計劃數(shù)據(jù)到兼容的虛擬圖像上的至少一個對象和/或結(jié)構(gòu)的映象(“映射” );(V)來自第二成像模式的至少一個第二圖像或視頻幀(Video frame)到源自第一成像模式的第一圖像或其部分的配準；(vi)從兼容的虛擬圖像中識別的計劃數(shù)據(jù)，該兼容的虛擬圖像源自第一成像模式并且通過圖像配準被配準到來自第二成像模式的至少一個第二圖像；(vii)從兼容的虛擬圖像映射的計劃數(shù)據(jù)，該兼容的虛擬圖像源自第一成像模式并且通過圖像配準被配準到來自第二成像模式的至少一個第二圖像；(viii)高亮顯示的感興趣區(qū)，例如但不限于用于獲得至少一個第三圖像的源自第二成像模式的該至少一個第二圖像上的至少一個解剖結(jié)構(gòu)，其中該至少一個第三圖像被增強;或其任意組合。
[0041]在一些實施方式中，本方法進一步包括疊置至少一個圖像或該至少一個圖像的派生物、該至少一個圖像的一部分、或基于源于第一成像模式的計劃數(shù)據(jù)的圖像。在其它實施方式中，本方法包括輔助醫(yī)療器械進行移動的導(dǎo)航和引導(dǎo)指令。在一些實施方式中，本方法進一步包括用于定位第二成像模式的引導(dǎo)(guidance)，例如使用熒光透視檢查C形臂，以允許感興趣區(qū)保持最優(yōu)的可視度。在一些實施方式中，本方法進一步包括追蹤來自第二成像模式(例如但不限于熒光透視檢查視頻)的后續(xù)幀上的解剖結(jié)構(gòu)，該第二成像模式具有基本相同的獲取參數(shù)，其中，獲取參數(shù)可以包括但不限于觀察的模式、位置、視域，以導(dǎo)致生成增強的熒光透視檢查圖像，其中通過抑制靜止的解剖結(jié)構(gòu)和/或改進下方軟組織的信噪比來生成增強的熒光透視檢查圖像。在一些實施方式中，本方法包括執(zhí)行多階段配準，其中首先對具有小幅運動(例如但不限于2-5厘米)的至少一個靜止對象進行配準，該靜止對象例如但不限于是肋。在一些實施方式中，在首先配準了靜止對象之后，在接下來的配準迭代期間對例如但不限于是隔膜、支氣管、血管等的更多的動態(tài)對象進行配準。在一些實施方式中，本方法進一步包括淡化干擾結(jié)構(gòu)(例如，會干擾某一步驟(例如但不限于從聚焦于血管的圖像中移除肋)的解剖焦點的任何結(jié)構(gòu))。
[0042]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法允許生成具有高亮顯示的感興趣區(qū)和/或結(jié)構(gòu)的至少一個增強的第三圖像，其例如但不限于是術(shù)中的熒光透視檢查圖像、DSA圖像等，該方法包括但不限于:(i)使用具有已知相對運動和/或轉(zhuǎn)動的至少兩個術(shù)中圖像以允許根據(jù)至少兩個術(shù)中圖像的運動變化和/或強度值來為該至少兩個術(shù)中圖像的像素進行分組；(ii)在至少兩個順續(xù)(sequential)的術(shù)中圖像之間執(zhí)行配準和/或交叉相關(guān)以重構(gòu)感興趣區(qū)中的結(jié)構(gòu)；(iii)基于用戶需求區(qū)分感興趣區(qū)內(nèi)的移動結(jié)構(gòu)和靜止結(jié)構(gòu)；(iv)在術(shù)中圖像上高亮顯示解剖結(jié)構(gòu);或其任意組合。
[0043]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法進一步包括使用患者胸部的X射線放射圖像，同時該X射線放射圖像可作為參考圖像從而能夠通過使用類似的(analogous)過程來增強第二圖像上的至少一個解剖結(jié)構(gòu)，即，來自由不同能量級獲得的放射圖像的信息的交叉相關(guān)。
[0044]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及增強的熒光透視檢查裝置，其允許生成至少一個增強的熒光透視檢查圖像，其中該增強的熒光透視檢查裝置可包括但不限于:(i)視頻和圖像處理單元；(ii)視頻輸入卡和/或經(jīng)配置以輸入來自熒光透視檢查裝置的視頻信號的外部連接裝置；(iii)內(nèi)部格式和/或DICOM格式的3D計劃輸入；(iv)增強的視頻信號輸出；或其任意組合。
[0045]在一些實施方式中，本發(fā)明的裝置與熒光透視檢查裝置(S卩，作為模塊)集成在一起以獲得RAW數(shù)據(jù)作為信號，并包括RAW數(shù)據(jù)輸入卡。在一些實施方式中，該裝置具有RAW數(shù)據(jù)卡而不是視頻輸入卡。在一些實施方式中，本發(fā)明與錐形束CT系統(tǒng)集成在一起。
[0046]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及一種高亮顯示組織或解剖結(jié)構(gòu)的方法，其中該方法可包括:(i)在源于第一成像模式的圖像上選擇感興趣體積，該第一成像模式例如但不限于CT和/SMRI; (ii)從第二成像模式中獲取圖像；(iii)在第二成像模式和第一成像模式之間執(zhí)行粗配準以在第二成像模式中識別對應(yīng)于第二成像模式中的一個的虛擬攝像頭的姿態(tài)；(iv)從第一成像模式生成針對感興趣體積周圍的解剖結(jié)構(gòu)的至少一個圖案；(V)使用產(chǎn)生于第一成像模式的單個圖案或多個圖案識別第二成像模式中的匹配圖案；(vi)高亮顯示(即，增強)來自第二成像模式的匹配圖案以在第三成像模式上的感興趣體積中增強解剖結(jié)構(gòu);或其任意組合。
[0047]在一些實施方式中，本方法包括發(fā)現(xiàn)和抑制位于感興趣區(qū)之外的解剖結(jié)構(gòu)。
[0048]在一些實施方式中，本發(fā)明包括一種對象深度計算的方法，該方法包括但不限于:
(i)提供源于第一成像模式的兼容的虛擬圖像的參數(shù)(作為非限制性實例，第一成像模式可以但不限于是用于熒光透視檢查的DDR); (ii)確定虛擬圖像上的對象尺寸，例如肋在DDR上某一具體位置處的寬度；(iii)提供第二圖像的姿態(tài)和視域(作為非限制性實例:由校準過程計算的熒光透視檢查攝像頭)；(iv)通過比較(a)源于第一圖像(例如但不限于CT圖像)的已知對象的尺寸和(b)在第二圖像(例如但不限于熒光透視檢查圖像)上測量到的對象尺寸來計算深度(例如但不限于來自熒光透視檢查X射線源的特定對象或?qū)ο髤^(qū)的距離)。
[0049]在一些實施方式中，通過如下方式確定對象尺寸:(I)技術(shù)規(guī)格(technicalspecificat1n)和/或(2)兼容的虛擬圖像上的測量結(jié)果，例如但不限于剛性工具部分的長度和/或?qū)挾?。在一些實施方式中，本方法包括一種工具，該工具被設(shè)計為允許對作為距第二成像模式的攝像頭中心的深度距離的組合的軌跡進行計算。
[0050]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種裝置和方法，該裝置和方法擴展被廣泛用于診斷和醫(yī)療過程中的熒光透視檢查成像模式的可視化能力。在一些實施方式中，本文提出的稱為“增強的熒光透視檢查”的方法允許增強被實時評估的患者內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的特定感興趣區(qū)域(reg1n)的可視度。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法用于軟組織的可視化。在一些實施方式中，本方法允許提高從業(yè)者(例如但不限于醫(yī)生、護士、專家等)對醫(yī)療過程中熒光透視檢查(例如，用于軟組織可視化)的可視化能力的控制。在一些實施方式中，由受訓(xùn)者對本發(fā)明的方法的使用可以降低學(xué)習(xí)曲線(例如但不限于，縮短培訓(xùn)時間、降低計算錯誤等)
[0051]在一些實施方式中，本發(fā)明呈現(xiàn)的裝置包括如下功能:信號輸入、處理和顯示的能力，其中這些功能可被安裝在例如操作間中。在一些實施方式中，本發(fā)明的裝置經(jīng)配置以從現(xiàn)有的成像設(shè)備中整合信號從而提供先進的可視化能力。在一些實施方式中，本發(fā)明是獨立設(shè)備。在一些實施方式中，本發(fā)明是至少一個模塊并且與現(xiàn)有設(shè)備集成在一起。
[0052]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法包括使用例如但不限于CT掃描或MRI的術(shù)前成像模式執(zhí)行術(shù)前計劃。在一些實施方式中，執(zhí)行的術(shù)前計劃可用于限定能夠在實時的熒光透視檢查過程中被增強的組織的感興趣區(qū)和/或機械性質(zhì)。在一些實施方式中，除了增強/高亮顯示術(shù)中熒光透視檢查圖像上的感興趣區(qū)外，本發(fā)明的方法還可在術(shù)中熒光透視檢查圖像上生成疊層(overlay)。在一些實施方式中，疊層可包括:內(nèi)部和外部界標以及諸如病變和/或切除術(shù)邊界、切口點、支氣管氣道、血管等的解剖結(jié)構(gòu)的位置信息。在一些實施方式中，本方法包括:(i)執(zhí)行術(shù)前計劃和(ii)在診斷過程和/或治療過程期間使用術(shù)前計劃。在一些實施方式中，使用本發(fā)明的方法改進了診斷和/或治療過程的效力和安全性。
[0053]在一些實施方式中，本文公開的本發(fā)明涉及增強的熒光透視檢查裝置的多個方面，還涉及允許實時地高亮顯示熒光透視檢查圖像的元素或感興趣區(qū)的方法的多個方面。高亮顯示的示例性實施方式包括可選的疊置(例如但不限于，在用于診斷和/或治療過程的靜止或動態(tài)熒光透視檢查圖像上方疊置術(shù)前計劃元素)。在本發(fā)明方法的一些實施方式中，高亮顯示的方法包括:(i)突出(bold)選定的區(qū)域；(ii)著色選定的區(qū)域(例如，選擇區(qū)域并將顏料(例如但不限于黃色、藍色、紅色、綠色等)放置到灰度圖像上；(iii)加強組織/區(qū)域的圖像(例如，參見圖3，其中“增強的圖像”是“加強的圖像在熒光透視檢查圖像上方疊置圖形(例如但不限于在CT掃描的選定區(qū)域上方疊置邊界(例如，點劃線、短劃線等))；或其任意組合。在一些實施方式中，可以自動地、半自動地、手動地或以其任意組合來執(zhí)行尚殼顯不O
[0054]傳統(tǒng)的熒光透視檢查通常被用于獲得醫(yī)療過程期間患者內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實時移動圖像。傳統(tǒng)的熒光透視檢查是用于在體內(nèi)(例如但不限于人體內(nèi))引導(dǎo)醫(yī)療器械的可視化和驗證成像工具。雖然骨組織和例如但不限于導(dǎo)管、活檢工具、手術(shù)器械、校準工具等的醫(yī)療器械在熒光透視檢查圖像上是清晰可見的，但是諸如軟組織、血管、可疑節(jié)結(jié)等的較低密度物質(zhì)的特征難以用傳統(tǒng)的熒光透視檢查識別出。以肺癌診斷過程為例，通常在過程之前獲取CT掃描。雖然可以在CT掃描上清晰地觀察到肺結(jié)節(jié)，但大部分情況下都不能在熒光透視檢查圖像上清晰地指明該肺結(jié)節(jié)。在診斷和/治療過程之前，健康護理專業(yè)人員(例如內(nèi)科醫(yī)生)通常研究術(shù)前CT掃描和/或MRI圖像以識別需要在接下來的過程中被處理的感興趣區(qū)。利用三維(“3D”)成像信息和專業(yè)的知識/經(jīng)驗，內(nèi)科醫(yī)生可以計劃接下來的過程而不需要這種計劃的實際詳細的文檔。
[0055]在實際的診斷或治療過程中，內(nèi)科醫(yī)生頻繁使用熒光透視檢查器來核實/識別診斷和手術(shù)器械的位置和/或運行。由于目標區(qū)域沒有被清楚地指明于熒光透視檢查圖像上，內(nèi)科醫(yī)生可能需要猜測/估計目標區(qū)域的位置。而且，由于熒光透視檢查圖像呈現(xiàn)的是來自穿過患者的X射線的累積的信息，隨著X射線在與身體的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用時以可變的量被減弱，低密度軟組織被高密度組織阻隔(occluded)。另外，三維信息從熒光透視檢查圖像中遺失。結(jié)果，有很高的可能性通過對顯示在熒光透視檢查圖像上的視覺信息的錯誤解讀而產(chǎn)生用戶錯誤。最終，該典型步驟通常導(dǎo)致低至35%的診斷率(S卩，診斷過程提供建立明確診斷所需要的信息的可能性)、明顯更大的切除區(qū)邊緣(例如，但不限于增大10%、20%、30%、40%、50%)、明顯更長的過程時間以及在目標軟組織區(qū)或結(jié)節(jié)通過傳統(tǒng)的熒光透視檢查時在相同醫(yī)療設(shè)施內(nèi)的不一致的結(jié)果。
[0056]電磁導(dǎo)航系統(tǒng)(electromagnetic navigat1n system,ENB)可用于本發(fā)明的方法以支持間體(inter-body)導(dǎo)航。ENB通常使用術(shù)前靜止的CT圖像。
[0057]本發(fā)明的方法使用實時的熒光透視檢查圖像(S卩，非靜止的圖像)。在一些實施方式中，本發(fā)明涉及一種裝置，其經(jīng)配置以實現(xiàn)實時模式，該實時模式允許用戶/從業(yè)者(有效地)看到使用診斷或手術(shù)器械的診斷和/或治療過程中的軟組織目標區(qū)。在一些實施方式中，實時可視化是有益的，由于呼吸過程中肺組織具有顯著的移動和/或形變，對于器械的定位來說，例如CT或MRI的術(shù)前靜止圖像信息相對于目標區(qū)而言是不準確的，因此，其中除了(a)術(shù)前CT成像和(b)實際診斷或治療過程相比較具有可能實質(zhì)上不相似的患者情況之夕卜，形變是由診斷器械或手術(shù)器械在患者(例如，人體)體內(nèi)的推進引起的。
[0058]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可以包括使用第三成像模式，其經(jīng)配置以在診斷性治療或治療過程期間聯(lián)合第一成像模式(例如但不限于術(shù)前CT)的使用而使用第二成像模式(例如但不限于實時的熒光透視檢查)。在一些實施方式中，本方法可包括第三成像模式，該模式經(jīng)配置以在診斷和/或手術(shù)過程期間產(chǎn)生具有高亮顯示的感興趣元素/特征的第三圖像(即，增強的圖像)。在一些實施方式中，本方法可以有助于縮短操作時間和/或改進這種過程的學(xué)習(xí)曲線(例如，對于初期從業(yè)者)。
[0059]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可以被用于手術(shù)過程期間和/或用于在感興趣區(qū)的實時可視化下進行引導(dǎo)。
[0060]在一些實施方式中，本方法允許從業(yè)者通過向第二圖像(例如，傳統(tǒng)的熒光透視檢查圖像)添加信息的至少一個三維方面來控制第三圖像(例如，熒光透視檢查圖像)上感興趣區(qū)中特定元素的可視度。在一些實施方式中，本方法能夠協(xié)助用戶以使其關(guān)注感興趣區(qū)(即，手術(shù)過程中所需的正確的感興趣區(qū))，包括，例如，感興趣區(qū)周圍的附屬結(jié)構(gòu)的檢查，例如但不限于血管、支氣管氣道等。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法包括向用戶建議最佳的熒光透視檢查角度以增加在診斷和/或治療過程時病變的可視度，其中該建議是基于至少一個DDR術(shù)前圖像的。
[0061]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法允許內(nèi)科醫(yī)生在手術(shù)過程期間提高控制，其中該控制包括根據(jù)術(shù)前計劃和三維成像數(shù)據(jù)顯著提高內(nèi)科醫(yī)生相對于診斷器械和/或手術(shù)器械準確識別治療區(qū)和/或至少一個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的能力。
[0062]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法使用具有集成軟件算法的硬件裝置，該硬件裝置經(jīng)配置以允許集成和處理第一圖像(例如術(shù)前的)和第二圖像(例如，術(shù)中熒光透視檢查的)，并在輸出(即，結(jié)果)上渲染(rendering)第三圖像(例如，增強的熒光透視檢查)的實時或離線圖像。
[0063]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法使用角度測量裝置/傳感器(例如，直角傳感器、加速計、陀螺儀等)，其被配置為允許在(a)熒光透視檢查C形臂與(b)患者之間確定空間相對角度和/或位置(姿態(tài))。
[0064]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可以利用可操縱導(dǎo)管，其經(jīng)配置以允許測量患者體內(nèi)(例如但不限于患者胸腔內(nèi)部)的深度和/或與熒光透視檢查攝像頭之間的距離。
[0065]在一些實施方式中，本發(fā)明的裝置和方法提供實時的第三成像模式(例如，增強的熒光透視檢查模式)以允許使用(a)來源于第一圖像(例如，術(shù)前CT圖像)的信息和(b)在計劃階段期間產(chǎn)成的用于高亮顯示感興趣區(qū)(即，提供增強的圖像)的信息(例如，決策)，可選地包括顯示(a)來源于第一圖像的信息和/或(b)計劃階段期間在第二圖像(例如，熒光透視檢查圖像)上方生成的信息。
[0066]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可用于輔助對涉及軟的移動組織的診斷和/或治療過程，該軟的移動組織例如但不限于是肺、肝、腎等。在一個示例性實施方式中，在肺病學(xué)中，周圍結(jié)節(jié)可被高亮顯示于熒光透視檢查圖像上和/或可以實時地疊置于熒光透視檢查圖像上方的該周圍結(jié)節(jié)的數(shù)字化重構(gòu)放射照片(digitally reconstructedrad1graph，DRR)圖像上。在一些實施方式中，使用三維CT圖像來高亮顯示二維(“2D”)熒光透視檢查圖像上的感興趣區(qū)的步驟適用于其他醫(yī)療應(yīng)用中。
[0067]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可用于錐形束CT裝置。在一些實施方式中，結(jié)合本發(fā)明的方法與錐形束CT裝置允許更高的導(dǎo)航精度、自動的熒光透視檢查姿態(tài)控制、降低的輻射劑量等。
[0068]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法允許從業(yè)者根據(jù)第三圖像(例如，熒光透視檢查圖像/增強的圖像)上高亮顯示的實時信息來導(dǎo)航和/或操作醫(yī)療器械，其中，該第三圖像可包括從術(shù)前圖像中提取的疊置的解剖和/或計劃數(shù)據(jù)。
[0069]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法提供實際手術(shù)器械和高亮顯示的感興趣區(qū)和/或解剖元素的實時的第三圖像(例如，熒光透視檢查圖像/增強的圖像)。在一些實施方式中，本方法可在增強的圖像上提供疊加(over laid)的目標解剖特征。在一些實施方式中，本方法可以在增強的圖像上提供計劃信息，這些計劃信息例如但不限于切口點、切割區(qū)邊界、參考點等。
[0070]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法和裝置允許用戶/從業(yè)者組合多模式成像信息并且利用之前獲得的三維體積數(shù)據(jù)來高亮顯示移動的和靜止的軟組織區(qū)(即，生成增強的圖像)。
[0071]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法包括產(chǎn)生增強的熒光透視檢查圖像，該圖像向用戶/從業(yè)者提供在增強的熒光透視檢查圖像上的識別結(jié)構(gòu)，該識別結(jié)構(gòu)由熒光透視檢查視頻和/或連續(xù)的熒光透視檢查圖像上的像素分組(例如，不同的像素分組)的移動變化分析生成。在一個示例性實施方式中，肺內(nèi)部的軟組織病變相比于肋部在不同方向上移動，且軟組織移動的幅度通常比肋部中的一個更大，這導(dǎo)致軟組織與肋結(jié)構(gòu)的投影的移動之間存在由熒光透視檢查視頻幀測量的差異。在一些實施方式中，與每一像素衰減值的信息相結(jié)合的所測量到的差異允許像素組成為物理結(jié)構(gòu)和/或?qū)ο?。在一些實施方式中，?dāng)被組成對象，在參考由用戶/從業(yè)者確定的醫(yī)療應(yīng)用的條件下，可以在熒光透視檢查圖像上高亮顯示或淡化物理結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，可以通過從熒光透視檢查圖像的序列中提取對象信息來進一步加強增強的熒光透視檢查圖像，這一過程可以使用由術(shù)前圖像提供的信息而可選地被改善，其中術(shù)前圖像例如但不限于CT、MR1、胸部X光放射攝影圖像、或其任意組合。
[0072]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法包括自動校準至少一個靜止的熒光透視檢查圖像和/或?qū)崟r視頻中的視頻幀。在另一實施方式中，本方法包括(i)在術(shù)中熒光透視檢查期間，以多個角度產(chǎn)生具體解剖結(jié)構(gòu)的品質(zhì)或感興趣區(qū)的可視度的預(yù)測以及(ii)為使用熒光透視檢查C形臂推薦角度以提供具體解剖結(jié)構(gòu)或感興趣區(qū)的可視度，這為用戶提供了引導(dǎo)且實現(xiàn)了感興趣結(jié)構(gòu)/區(qū)域(例如相對于圖像背景)的增強的可視度。
[0073]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法基于整體熒光透視檢查圖像，通過改變集成在熒光透視檢查裝置中的現(xiàn)有自動增益算法來處理從熒光透視檢查裝置中獲取的RAW數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，本方法包括使用基于區(qū)域的增益計算算法。在一些實施方式中，具體的基于區(qū)域的增益計算算法源自于感興趣區(qū)周圍的相應(yīng)的三維解剖部位的知識，并且包括評估感興趣區(qū)的物理性質(zhì)，其中相應(yīng)的三維解剖部位是從CT或MRI圖像獲得的。在一些實施方式中，本方法提供具體的信號處理，該信號處理降低了提供在目標區(qū)域中作為結(jié)果的熒光透視檢查圖像(即，增強的圖像)上的信息損失，并還可引起目標區(qū)域的可視度增強。
[0074]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法和裝置可以用于在兩個或多個手術(shù)的實時視頻圖像和/或靜止的術(shù)前圖像之間保持/產(chǎn)生精確的配準(即，粗配準和/或精配準)。
[0075]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法和裝置可以包括術(shù)前數(shù)據(jù)(S卩，由用戶/從業(yè)者產(chǎn)生的決策/信息)的使用，其中信息顯示在顯示屏上，且可以在應(yīng)用特異性或用戶特異性的基礎(chǔ)上動態(tài)地確定所顯示信息的分辨率和/或品質(zhì)。
[0076]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及使用具有集成軟件算法的硬件裝置的方法，該硬件裝置經(jīng)配置以提供來自第一成像模式(例如，術(shù)前圖像)和第二成像模式(例如，術(shù)中熒光透視檢查圖像)的輸入以生成作為輸出的第三成像模式圖像(例如，增強的熒光透視檢查圖像)。
[0077]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法提供具有可配置的顯示元件和輸出視頻格式的實時輸出校準圖像。
[0078]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可以使用具有集成的軟件算法的硬件裝置，該硬件裝置具有單獨的和/或模塊化的構(gòu)造。
[0079]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法使用硬件裝置，該硬件裝置經(jīng)配置以向用戶提供確定熒光透視檢查C形臂與患者身體之間的相對空間姿態(tài)的角度測量。在一些實施方式中，該裝置適用于那些在手術(shù)期間無法獲得或無法使用角度信息的熒光透視鏡模型。
[0080]在另一實施方式中，本發(fā)明的方法可以包括通過使用從術(shù)前圖像(例如CT掃描)中導(dǎo)出的相應(yīng)的三維解剖結(jié)構(gòu)從若干個熒光透視檢查圖像(例如，2個圖像、3個圖像、4個圖像、5個圖像、6個圖像、7個圖像、8個圖像、9個圖像、10個圖像等)在三維空間中重構(gòu)至少一個解剖結(jié)構(gòu)。
[0081 ]參考圖1，其示出了本發(fā)明一實施方式的方法100的流程圖。
[0082]在本發(fā)明一實施方式的方法100的步驟101，獲取第一圖像(例如，術(shù)前圖像，諸如CT或MRI)并將其轉(zhuǎn)換到3D空間中，該第一圖像在手術(shù)治療或診斷過程期間被使用以計劃治療和/或診斷。
[0083]在本發(fā)明一實施方式的方法100的步驟102，從業(yè)者(例如但不限于胸腔科醫(yī)師或外科醫(yī)生)對在步驟101獲取的術(shù)前數(shù)據(jù)執(zhí)行術(shù)前計劃，在此期間，從業(yè)者標記出感興趣區(qū)(例如，在可疑病變周圍進行活檢或切除的區(qū)域邊界，用于優(yōu)選的工具引入的途徑或切口點、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)(例如但不限于主要血管、受限區(qū)域))和靠近感興趣區(qū)的優(yōu)選路徑。在一些實施方式中，可以手動和/或半自動地執(zhí)行步驟(即，102)，半自動地執(zhí)行步驟例如當(dāng)由計算機軟件自動地識別部分信息時。
[0084]在本發(fā)明的一些實施方式中，一旦計劃完成，在步驟104處理信息以映射(S卩，“映射”)和/或識別(即，“識別”)感興趣區(qū)，其中映射和/或識別允許在3D空間中計劃元素和/或識別主要解剖結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，從映射收集的信息(即，“映射信息”)被從(a)源自第一成像模式的圖像傳遞到(b)源自第二成像模式的圖像。在一些實施方式中，在第一圖像源和第二圖像源上執(zhí)行粗配準和/或精配準之后傳遞映射信息。在一些實施方式中，圖像源(例如但不限于，第一圖像源)可以被用于/重復(fù)用于在第二成像模式運行期間(例如但不限于，術(shù)中熒光透視檢查)高亮顯示的目的。
[0085]用于身體器官的映射或識別技術(shù)的非限制性實例被公開在如下文章中:“通過基于集成學(xué)習(xí)的協(xié)同多數(shù)表決決策在3D CT圖像上自動定位實體器官(Automat i clocalizat1n of sol id organs on 3D CT images by a collaborative majorityvoting decis1n based on ensemble learning)，，，by Zhou XjFujita HjComput MedImaging Graph，2012。該文章通過引用以其全部并入本文。例如，3D CT掃描中目標器官的位置可以被呈現(xiàn)為緊密且精確地界定器官區(qū)域的3D矩形(例如用作至少一種器官的邊界)。例如，自動地檢測目標器官特異性3D矩形的位置(例如但不限于，邊界矩形)。使用集成學(xué)習(xí)訓(xùn)練多個2D檢測器并且在3D中使用協(xié)同多數(shù)表決來組合多個2D檢測器的輸出從而定位器官。例如，可以單獨地和/或獨立地使用不同內(nèi)部器官的位置檢測。示例性方法包括如同在一系列2D圖像片中檢測若干個獨立的2D對象那樣在3D CT掃描中處理3D器官定位，其中該方法可以⑴降低特征維度(3D到2D)以及(ii)增加集成學(xué)習(xí)過程中訓(xùn)練樣本的數(shù)量(例如，由大量的2D訓(xùn)練樣本組成的一個3D訓(xùn)練樣本)。示例性方法可以根據(jù)奧卡姆剃刀原理(Occam’s Razor)增加受訓(xùn)檢測器對于未知樣本的魯棒性(robustness)。例如，對于未知的3D CT掃描，示例性方法獨立地將不同的2D檢測器應(yīng)用到每一立體像素以沿著3個正交方向檢測目標的2D候選點的數(shù)量并且將這些2D候選點表決回到3D空間?？梢酝ㄟ^核查全部2D檢測器響應(yīng)中的互相認同和在3D表決空間中選擇大多數(shù)相關(guān)2D候選點的范圍來將目標的存在和近似中心方位確定為目標位置。
[0086]用于身體器官的映射或識別技術(shù)的非限制性實例還被公開在如下文章中:“使用強度對應(yīng)關(guān)系進行的CT-樣圖集到焚光透視檢查X射線圖像的配準(Registrat1n of aCT-1ike atlas to fluoroscopic X-ray images using intensity correspondences)，，，M.Sc thesis by Aviv Hurvitz,supervised by Prof.Leo Joskowicz,The Rachel andSelim Benin(School of Computer Science and Engineering The Hebrew Universityof Jerusalem, Israel ,August ,2008)，該文章通過引用以其全部并入本文。該示例性方法允許骨的術(shù)中定位，其中該方法不需要任何術(shù)前圖像，且具有比多種替代方式更小的侵害性。例如，在術(shù)前階段，從CT圖像樣本構(gòu)建感興趣解剖結(jié)構(gòu)的CT樣強度圖集。在術(shù)中階段，新的2D/3D可變形配準算法可被用于將該圖集配準到患者解剖結(jié)構(gòu)的熒光透視檢查X射線圖像。該配準算法經(jīng)配置以在圖集的模板骨表面和熒光透視檢查X射線圖像中的骨輪廓之間建立基于強度的對應(yīng)關(guān)系。該配準算法經(jīng)進一步配置以搜索最小化或降低配對的特征之間距離的骨形狀和姿態(tài)。該算法被迭代地配置以改進骨形狀和姿態(tài)估計直到骨形狀和姿態(tài)估計匯于一點(converge)為止。
[0087]在一些實施方式中，本方法包括通過使用2D熒光透視檢查圖像通過將2D熒光透視檢查圖像上的每一立體像素匹配到源自CT掃描的3D結(jié)構(gòu)以生成增強的3D熒光透視檢查圖像。本發(fā)明的方法不使用示蹤元素和/或標記物，例如但不限于在配準期間束縛(tethered)至裝置的不透射線的標記物、不透射線的粒子噴霧(spray)、可膨脹的不透射線的氣球、不透射線的細絲(filament)。
[0088]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可以生成:(i)應(yīng)當(dāng)在手術(shù)過程期間顯示的可視化數(shù)據(jù)；(ii)用于引入至少一個醫(yī)療器械的推薦路徑；(iii)基于解剖學(xué)知識和手術(shù)細節(jié)的引導(dǎo)說明；(iv)針對C形臂的推薦角度或姿態(tài)，由此最優(yōu)化感興趣區(qū)的可視度;或其組合。
[0089]在一些實施方式中，在手術(shù)期間在步驟106獲取熒光透視檢查圖像，同時將醫(yī)療器械引入感興趣區(qū)。在一些實施方式中，熒光透視檢查圖像可以被獲取為單一圖像和/或視頻。
[0090]在一個實施方式中，生成的熒光透視檢查圖像和/或視頻被引入圖2所示的處理單元218以作為熒光透視檢查圖像處理108的輸入。在該實施方式中，圖2所示熒光透視檢查C形臂209與圖2所示患者214之間的姿態(tài)要么從外部傳輸要么由處理單元計算。在該實施方式中，使用與虛擬C形臂大致相同的姿態(tài)和與實際的熒光透視檢查大致相同的攝像頭參數(shù)從術(shù)前圖像生成兼容的數(shù)字重構(gòu)放射攝影(DRR)圖像。在一些實施方式中，圖像被校準，其中“被校準”是指根據(jù)現(xiàn)有的X射線測量術(shù)知識熒光透視檢查圖像畸變被校正以及熒光透視檢查與CT在強度值上的X射線能量差被補償。
[0091]在一些實施方式中，如下參考內(nèi)容討論了對實際熒光透視檢查圖像的DDR模擬、校準和配準:“在 GPU 上進行的 2D/3D 圖像配準(2D/3D Image Registrat1n on the GPU)”，Alexander Kubias,University of Koblenz-Landau,Koblenz,Germany,Thomas Brunner,Siemens Medical Solut1ns,Forchheim,Germany,2007。該文章通過引用以其全部并入本文。例如，該示例性方法在圖形處理單元(graphics processing unit，GPU)上高效地執(zhí)行剛性的2D/3D圖像配準。在GPU上執(zhí)行配準算法的兩個部分，S卩DRR生成和相似性度量的計算。另外，還有如下文章:“使用距離圖分類對X射線引導(dǎo)的支氣管鏡檢查進行的2D/3D配準(2D/3D Registrat1n for X-ray Guided Bronchoscopy using Distance MapClassificat1n)，，，by Di Xu , Sheng Xu , Daniel A.Herzka , Rex C.Yung ,MartinBergtholdtjLuis F.Gutierrez ,Ell1t R.McVeigh，該文章通過引用以其全部并入本文。例如，該配準算法可以被分組成兩類:(I)基于強度的和(2)基于特征的，其中基于特征的配準可以與本發(fā)明的方法一起使用。例如，可以從X射線和/或CT圖像中提取肋和脊柱的邊緣?？蛇M一步為X射線圖像的多個(例如但不限于，每一記錄的邊緣點，其可引起使用所有邊緣點)邊緣點生成距離圖，以通過將CT圖像的邊緣投影(edge pro j ect 1ns)吸引到X射線圖像中最接近的邊緣來促進/允許2D/3D配準。當(dāng)距離圖不具有邊緣的任何定向信息時，不同結(jié)構(gòu)的邊緣之間可能發(fā)生錯誤配準?？梢酝ㄟ^使用定向依賴性的距離圖來降低錯誤配準，以實現(xiàn)捕獲范圍與精度提高的更具魯棒性的配準。
[0092]在一些實施方式中，在步驟104生成的映象(map)用于為DRR圖像上的每一被投影元素提供空間信息。在一些實施方式中，在DRR與實際的熒光透視檢查圖像之間執(zhí)行配準。配準的實例，例如基于特征的或基于強度的配準被公開在如下文章中:“用于放射治療中患者定位的射野圖像和容積CT的自動配準(Automatic registrat1n of portal imagesand volumetric CT for patient posit1ning in radiat1n therapy)，，(參見，例如，Ali Khamene ,Frank Sauer ,Medical Image Analysis 10(2006)96-112)，該文章通過引用以其全部并入本文。例如，基于特征的配準步驟可以包括在參與到配準過程中的每一成像模式的特征之間進行特征對應(yīng)的步驟。作為配準的結(jié)果，針對DRR圖像生成的空間信息可以被傳遞到實際的熒光透視檢查圖像上。被添加到實際的熒光透視檢查圖像中的3D空間信息允許對實際的熒光透視檢查圖像實施計算機視覺步驟，由此操作3D空間中的對象，而不是作用于2D圖像像素。使用該方法允許通過穿過已知解剖結(jié)構(gòu)的X射線束的集成來描述熒光透視檢查圖像的每一像素。
[0093]在一些實施方式中，使用本發(fā)明的方法重新存儲在熒光透視檢查圖像獲取期間丟失的信息。在一些實施方式中，感興趣區(qū)可以被高亮顯示在實際的熒光透視檢查圖像上，而可以淡化諸如骨、心臟、血管的干擾結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，可以通過追蹤連續(xù)視頻幀來實現(xiàn)增強的圖像品質(zhì)的額外改善，其中對于不同的解剖結(jié)構(gòu)的移動特征可能會變化。
[0094]使用本發(fā)明方法的實施方式，在步驟110產(chǎn)生增強的熒光透視檢查圖像或視頻幀序列。在一些實施方式中，根據(jù)用戶需求或基于系統(tǒng)配置，在計劃階段生成的各種元素可以被顯示在增強的熒光透視檢查圖像上。
[0095]圖2示出了顯示本發(fā)明一實施方式的示意圖，其示出了增強的熒光透視檢查系統(tǒng)/方法及數(shù)據(jù)流。
[0096]在本發(fā)明的用于產(chǎn)生增強的熒光透視檢查圖像的一個實施方式中，本方法包括使用:
[0097]I )C形臂202，其用于移動框架209，該框架209具有附接的包括X射線管204和增強器208的熒光透視檢查對；
[0098]2)X射線管204，其生成穿過準直器206的X射線，準直器206設(shè)計為收窄X射線束；[0099 ] 3)生成的X射線束穿過被附接至床212的患者身體214;
[0100]4)減弱的X射線束進一步被形成RAW數(shù)據(jù)熒光透視檢查圖像的X射線圖像增強器208吸收。X射線被208轉(zhuǎn)換成可視圖像；
[0101]和/或
[0102]5)視頻信號不斷地被攝像頭210捕獲并被傳輸至監(jiān)控器216;
[0103]6)獲取CT圖像220作為輸入的計劃臺222允許用戶由如上圖1中的102和104所指明的那樣來計劃診斷和治療過程；
[0104]7)生成的計劃數(shù)據(jù)、3D體積數(shù)據(jù)被傳輸至單元218，其中來自216的視頻信號或來自208的可替換的RAW數(shù)據(jù)被不斷地傳輸至處理單元218;
[0105]8)如圖1的108和110所指明的，增強的視頻圖像由218產(chǎn)生并由監(jiān)控器224顯示；
[0106]9)或其任意組合。
[0107]在本發(fā)明的一個實施方式中，添加如下元件以提供C形臂的姿態(tài)測量:(I)附接至C形臂框架209的傳感器211和/或(2)附接至患者身體214和/或病床212的參考傳感器213。
[0108]可用于本發(fā)明實施方式以允許評估姿態(tài)估計的傳感技術(shù)實例可以包括:光學(xué)傳感器、加速計、電磁傳感器、紅外超聲傳感器、回轉(zhuǎn)傳感器(例如可用于現(xiàn)代智能手機上)等?？捎糜诒景l(fā)明方法中的使用姿態(tài)估計方法的一個實例被描述在如下文章中:“用于醫(yī)療應(yīng)用的魯棒性多傳感器姿態(tài)估計(Robust Multi Sensor Pose Estimat1n for MedicalAppl i cat 1ns),! by Andreas Tobergte ,Gerd Hirzi nger, Intelligent Robots andSystems,2009.1ROS 2009.IEEE/RSJ Internat1nal Conference，該文章通過引用以其全部并入本文。
[0109]在一些實施方式中，本方法可以使用一組或多組具有預(yù)定幾何配構(gòu)型標記物，它們可以被附接至病床，如下面文章中所討論的基于C形臂姿態(tài)估計的快速標記物(FastMarker Based C-Arm Pose Estimat1n)，，by Bernhard Kainz ,Markus Grabner,andMatthias Ru’ther，Institute for Computer Graphics and Vis1n,Graz Universityof Technology ,Austria，該文章通過引用以其全部并入本文。
[0110]圖3示出了本發(fā)明的示例性實施方式，其示出了增強的熒光透視檢查圖像的圖解。在一個實施方式中，診斷器械和骨可以在原始圖像上清晰地看到而目標區(qū)域是不可見或不清晰的。在一個實施方式中，目標區(qū)域被高亮顯示在增強的熒光透視檢查圖像上，例如在右側(cè)。在一個實施方式中，本方法包括高亮顯示血管，而淡化骨。
[0111]圖4示出了本發(fā)明方法的一個實施方式，其示出了方法400的流程圖。在方法400的步驟401示出了在診斷或治療過程之前用戶在術(shù)前圖像(例如，CT或MRI)上選取感興趣區(qū)。在方法400的步驟403，在術(shù)前圖像上生成感興趣體積。在一個實施方式中，該體積以如下方式生成:感興趣區(qū)中的解剖結(jié)構(gòu)(例如病變和諸如支氣管或血管的附屬解剖結(jié)構(gòu))可在手術(shù)圖像(例如熒光透視檢查圖像)中被檢測到。在一個示例性實施方式中，例如，DDR圖像可用于評估熒光透視檢查圖像上的可檢測性。
[0112]在本發(fā)明方法的一些實施方式中，在方法400的步驟405，獲取術(shù)中圖像或視頻。在一實施方式中，與至少一個術(shù)中圖像一起計算或記錄術(shù)中模式的姿態(tài)。在一實施方式中，在方法400的步驟407，執(zhí)行術(shù)中圖像與術(shù)前圖像之間的粗配準，例如但不限于熒光透視檢查至IjDDR之間的配準，從而評估例如但不限于CT體積的術(shù)前圖像數(shù)據(jù)內(nèi)部的DDR視點。粗配準的一個實例示出在如下文章中:“在GPU上進行的2D/3D圖像配準(2D/3D ImageRegistrat1n on the GPU)，，，by Alexander Kubias ,University of Koblenz-Landau,Koblenz ,Germany,Thomas Brunner，Siemens Medical Solut1ns，F(xiàn)orchheim,Germany，2007，該文章通過引用以其全部并入本文。本發(fā)明方法的一些實施方式使用，例如，基于肋的剛性圖像配準:例如，使用2D/3D圖像配準，以將術(shù)前體積(例如，CT或MRT)與術(shù)中X射線圖像配準?？梢杂杀景l(fā)明的方法來使用剛性圖像配準，其中體積僅可以依照三維坐標軸而被平移和旋轉(zhuǎn)，其中通過參數(shù)矢量X = (tx,ty,tz,rx,ry,rz)給定變換。參數(shù)tx，ty，tz代表沿著乂-、￥-、2-軸線在毫米(111111)量級上的平移，而參數(shù)1\，巧，1'2屬于矢量1=(1\，巧，1'2)。在一些實施方式中，可以自動地執(zhí)行粗配準。
[0113]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可以使用公開在如下文章中的配準技術(shù):“用于放射治療中患者定位的射野圖像和容積CT的自動配準(Automatic registrat1n ofportal images and volumetric CT for patient posit1ning in radiat1ntherapy)，，，by Ali Khamene,Frank Sauer,Medical Image Analysis 10(2006)96-112，該文章通過引用以其全部并入本文。在示例性實施方式中，作為非限定性實例，可以根據(jù)特定的醫(yī)療應(yīng)用將這種配準實施為基于強度的和/或基于特征的?；趶姸鹊暮突谔卣鞯呐錅蕦嵗谌缦挛恼轮斜幻枋?“用于神經(jīng)介入的基于強度的配準與基于特征的配準(Intensity-based Registrat1n versus Feature-based Registrat1n forNeurointervent1n)，，，by Robert A.,David J.Hawkesb,Medical Vis1n Laboratory,Dept of Engineering Science ,University of Oxford,England，該文章通過弓丨用以其全部并入本文。
[0114]在本發(fā)明方法的一些實施方式中，可以使用在患者胸部上已知的解剖界標來實施基于點的配準。在一些實施方式中，可以在CT圖像和/或熒光透視檢查圖像上標記至少一個已知的界標。在一些實施方式中，在手術(shù)期間可以將特殊標記物附接至患者胸部以改善/增強熒光透視檢查圖像上的可檢測性。
[0115]在一些實施方式中，在方法400的步驟409，依靠期望的配準方法，從術(shù)前圖像的感興趣體積生成特征或圖案的集合。在一些實施方式中，當(dāng)觀察到患者的軟組織結(jié)構(gòu)并且該軟組織結(jié)構(gòu)相對于患者的肋移動時，在步驟407的粗配準期間計算的視點近似在已知的公差之內(nèi)。在一些實施方式中，在步驟409生成的圖案集合將允許在接下來的步驟中執(zhí)行視域的精確調(diào)整(即，精配準)
[0116]在一些實施方式中，在方法400的步驟411，依靠配準方法，執(zhí)行精配準以發(fā)現(xiàn)步驟409生成的特征或圖案中的每一者與術(shù)中圖像上的感興趣區(qū)之間的最佳匹配。
[0117]在一個示例性實施方式中，例如圖5中所顯示的，精配準方法通過基于強度的精配準(即，模板匹配)而示出，其中如圖5A所示出的，該方法起始于來自術(shù)前或參考成像模式的基于強度的圖案。在一實施方式中，如圖5B所示，來自術(shù)中圖像的信號包含對應(yīng)于圖5A所示的圖案的噪聲和比例(scale)，且該信號在感興趣區(qū)內(nèi)被測量。在一實施方式中，圖5A示出的圖案與來自圖5B的信號的圖案相匹配。
[0118]可以由本發(fā)明方法使用的精配準(S卩，模板匹配)技術(shù)的一個實例被描述于如下文章中:“圖像處理中的模板匹配技術(shù)綜述(An Overview of Template Matching Techniquein Image Processing)，，，by T.Mahalakshmi,R.Muthaiah and P.Swaminathan School ofComputing,SASTRA University,Thanjavur,Tamil Nadu,India,Research Journal ofApplied Sciences ,Engineering and Technology 4(24): 5469-5473，2012.，該文章通過引用以其全部并入本文。本發(fā)明方法的一些實施方式使用基于區(qū)域的方法，這些實施方式也被稱為類相關(guān)性方法或精配準(即，模板匹配)，例如可參見如下文章=Fonseca andMan junath，“用于多傳感器遙感影像的配準技術(shù)(Registrat1n techniques formultisensor remotely sensed imagery)，，,PE&RS-Pho to gramme trie Engineering&Remote Sensing 62(9)，1049-1056(1996)，其描述了特征檢測和特征匹配的組合。例如，由于模板直接在大量數(shù)值(bulk of values)上操作，該方法適于不具有與圖像對應(yīng)的強特征的模板?；趫D像和模板二者的強度值來估計匹配。可以被本發(fā)明方法應(yīng)用的技術(shù)包括:固定強度的平方差、基于相關(guān)性的方法、最優(yōu)化方法、交互信息、或其任意組合。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可以自動地執(zhí)行精配準。
[0119]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法可以自動地執(zhí)行粗配準。
[0120]在一個示例性實施方式中，本發(fā)明的方法可以利用精配準方法，其中該精配準方法包括將來自由粗配準獲得的CT掃描中的解剖結(jié)構(gòu)的2D投影與從熒光透視檢查圖像中提取的對應(yīng)的解剖結(jié)構(gòu)相對準。
[0121]在本發(fā)明實施方式的方法400的步驟413，信號匹配圖案被示出于圖5A中。內(nèi)部信號(圖5B)被增強以高亮顯示由401繪制的感興趣區(qū)中發(fā)現(xiàn)的解剖結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，除了高亮顯示來自術(shù)中圖像的信號，源自參考圖像的信號也可以疊加在顯示器/圖像上。在另一實施方式中，根據(jù)應(yīng)用配置或基于用戶請求，可以顯示來自術(shù)中圖像的原始信號、來自參考圖像的模擬信號和計劃信息的組合。在一些實施方式中，圖5C所示的方法可以替代地用于信號抑制。
[0122]圖5示出了本發(fā)明方法的精配準(如圖4的步驟411所顯示的)(即，模板匹配)的說明性實例。雖然為了簡潔，該圖解說明僅以一個維度示出，但該實施方式的原始信號是二維的。在一些實施方式中，圖4的步驟411和413提供使用模板匹配配準步驟的方法。
[0123]圖6示出的示例性實施方式是熒光透視檢查圖像的示意圖，其中，圖6的A和圖6的B代表呼吸過程中肺的兩個不同位置的熒光透視檢查圖像。在該實施方式中，肋602基本保持靜止而軟組織病變606和608在兩個呼吸位置之間顯著移動。在一實施方式中，手術(shù)鉗604的尖端位于緊靠病變606處，這引起手術(shù)鉗與病變606—起移動，而位于遠離病變的氣管鏡612基本靜止且不在兩個呼吸位置A和B之間顯著移動。在一實施方式中，肋交叉區(qū)域610比肋502更深并且可能潛在地與常規(guī)的熒光透視檢查圖像上的病變相混淆。在一些實施方式中，對連續(xù)的熒光透視檢查圖像A和B進行的分析允許區(qū)分出基本靜止的和移動的對象，允許通過(i)移動、(ii)聯(lián)通性、(iii)密度或其任意組合對靜止的和移動的對象進行分組，和/或允許對來自多個熒光透視檢查圖像的解剖結(jié)構(gòu)執(zhí)行重構(gòu)。
[0124]在一些實施方式中，本發(fā)明方法可以用于如下基于肺病學(xué)的過程，包括但不限于:
[0125]I)支氣管診斷性活檢，其時肺科醫(yī)師首先在增強的成像下識別病變。然后，活檢手術(shù)鉗在增強的成像下推進至目標點以確保適當(dāng)?shù)貙嵤┗顧z；
[0126]2)增強的成像引導(dǎo)的經(jīng)皮診斷性活檢；
[0127]3)使用VATS的楔形切除術(shù)或胸廓切開術(shù)，其時胸腔外科醫(yī)師在手術(shù)過程之前放置增強的熒光透視檢查引導(dǎo)標記物；
[0128]4)經(jīng)支氣管穿刺活檢的直視法，其被用于使病變可視化并且引導(dǎo)支氣管鏡。首先在增強的成像下識別要被活檢的區(qū)域，然后盡可能遠地推進該鏡至目標區(qū)段。使用增強的成像有助于超越直視范圍將手術(shù)鉗向遠端地引導(dǎo)至目標區(qū)域；
[0129]5)增強的成像引導(dǎo)的支氣管內(nèi)切除術(shù)或經(jīng)皮切除術(shù)；
[0130]6)或其任意組合。
[0131]在一些實施方式中，本發(fā)明用于從2D熒光透視檢查圖像生成多維圖像。在一些實施方式中，2D熒光透視檢查圖像以灰度顯示并且由像素組成。在一些實施方式中，每一像素代表至少一個組織的集成密度，同時由X射線管生成的X射線被圖像增強器吸收。
[0132]在一些實施方式中，與例如空氣和/或軟組織的集成像素密度相比，具有較高密度的對象(例如，骨和血管)在集成像素密度(彩色)上具有更大的比重。在一些實施方式中，熒光透視檢查裝置實施的自動增益算法使得至少一個高密度組織是可視的同時降低至少一個軟組織的可視度。在一些實施方式中，雖然相對于例如骨而言可疑病變區(qū)域具有小的體積，但是至少一個可疑病變區(qū)域具有比至少一個正常組織更高的組織密度。在一些實施方式中，與正常組織周圍的至少一個區(qū)域相比，至少一個可疑病變區(qū)域以增加的血液活性(例如，流量和/或容量)為特征。在一些實施方式中，可疑病變區(qū)域(例如，在軟組織或致密組織中)的至少一個自然解剖特征包括由至少一個熒光透視檢查圖像觀察到的至少一個陰影和/或云樣對象。在一些實施方式中，由至少一個熒光透視檢查圖像觀察到的至少一個陰影和/或云樣對象具有額外的來源(例如，至少一個肋部橫截面、關(guān)節(jié)、主要血管等)。
[0133]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及一種方法，該方法區(qū)分了熒光透視檢查圖像上可視組織(可以是相同或不同組織)的至少兩個不同的(例如，非同一的)部分，并且通過在熒光透視檢查視頻上使用光流來分段和追蹤可視組織的方式將該至少兩個不同的部分合并為對象。在一些實施方式中，熒光透視檢查屏上的像素(I)被根據(jù)密度范圍分類，(2)被通過實況的熒光透視檢查視頻來追蹤，和(3)被通過運動分類。例如，呼吸包括肺的膨脹和收縮運動，這些運動在相同肺中肺葉與肺葉之前各不相同并且也不同于肋的運動。這種運動導(dǎo)致肺突起，且可以由本發(fā)明的發(fā)明方法生成的熒光透視檢查視頻圖像來顯示，其以針對圖6所示的每一可區(qū)分的解剖結(jié)構(gòu)的多個(例如，各種)運動為特征。
[0134]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法包括配準過程/步驟，其中配準過程/步驟將以下信息用作輸入:來自(i)熒光透視檢查圖像和(ii)CT掃描的支氣管氣道的區(qū)段劃分。在一些實施方式中，使用配準步驟來執(zhí)行粗配準和/或精配準。
[0135]在一些實施方式中，本方法允許使用增強的支氣管造影片在從術(shù)前CT圖像中提取的至少一個支氣管氣道樹與從熒光透視檢查圖像序列中提取的氣道之間執(zhí)行配準。在一實施方式中，圖7示出了一般的流程。
[0136]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，增強的支氣管造影片是不可見氣道(例如，通過熒光透視檢查圖像不可見的)的增強圖像，也是被從熒光透視檢查圖像中提取的。
[0137]在一實施方式中，通過注入不透射線物質(zhì)生成增強的支氣管造影片，該不透射線物質(zhì)經(jīng)配置以使得支氣管可見(圖8)。在一實施方式中，可見的支氣管提供信息以(I)從熒光透視檢查圖像中提取局部的支氣管樹和(2)將該局部的支氣管樹配準至第二圖像，例如從術(shù)前圖像中提取的支氣管樹。在一些實施方式中，注入到支氣管中的不透射線物質(zhì)不能均一地高亮顯示氣道(即，使其可見)。在一些實施方式中，不透射線物質(zhì)快速地從圖像中消失或分散開(例如但不限于在1-60秒以內(nèi)、1-45秒以內(nèi)、在1-30秒以內(nèi)、在1-15秒以內(nèi)等)，這損害了熒光透視檢查圖像的品質(zhì)(圖9)并產(chǎn)生了模糊的圖像。在本發(fā)明的一些實施方式中，至少一個圖像處理算法被用于生成支氣管造影片。在本發(fā)明的一些實施方式中，至少一個圖像處理算法被用于生成增強的支氣管造影片。
[0138]在一些實施方式中，通過使用至少一種不透射線的器械創(chuàng)建增強的支氣管造影片，該不透射線的器械可選地具有如圖14所示出的錨狀機構(gòu)。在一些實施方式中，放射鏡器械在熒光透視檢查圖像中是可見的且呈現(xiàn)可被配準到支氣管樹的解剖結(jié)構(gòu)，該支氣管樹是從至少一個術(shù)前圖像識別的。在一些實施方式中，本方法的直接擴展是使用在相同手術(shù)(圖11)期間從臨時的熒光透視檢查圖像序列中提取或累積的多個器械位置(圖10)。在一些實施方式中，不透射線的器械可以具有多個腔，其中該多個腔可用于:(i)診斷或治療過程，
(ii)向多個支氣管氣道中同時引入多個不透射線的導(dǎo)線并將這些導(dǎo)線用作多個配準參考。在一些實施方式中，該技術(shù)提高了配準的精度和魯棒性。
[0139]在一些實施方式中，使用至少一個器械創(chuàng)建增強的支氣管造影片，該器械允許灌注不透射線物質(zhì)以在增加的時間段中保持可見和就位(例如，基本靜止)。在一些實施方式中，通過使用至少一個器械實現(xiàn)增加的時間段，該器械使用工具外部上的刷子或噴涂件(sprinkles)在氣道壁上涂布至少一種不透射線物質(zhì)。在一些實施方式中，具有高粘度的不透射線物質(zhì)(例如，以水凝膠的形式)通過該器械被注入并在氣道上分散開。在一些實施方式中，該不透射線材料經(jīng)配置以逐漸從不透射線物質(zhì)中釋放。在一些實施方式中，氣道區(qū)域在一段更長的時間內(nèi)保持不透射性質(zhì)。在一些實施方式中，由于注入的物質(zhì)隨著溫度升高到體溫而變成半固體凝膠，所以使用反向熱凝膠聚合物或相似材料以在允許于低溫下有效地注入流體物質(zhì)的同時避免熒光透視檢查圖像的品質(zhì)受損(圖9)或產(chǎn)生模糊的熒光透視檢查圖像。
[0140]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及一種方法，其包括向2D熒光透視檢查圖像上的器械的某一位置添加第三維度(深度)。在一些實施方式中，通過下列方式計算器械的至少一個區(qū)段的深度:(I)比較(a)熒光透視檢查圖像上投影的器械形狀和(b)支氣管氣道的已知的解剖結(jié)構(gòu)，以及(2)對支氣管樹內(nèi)部的限固的(constrained)器械位置做出假設(shè)(圖13)。
[0141]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及一種方法，其包括以垂直于熒光透視檢查圖像的方向添加器械的仰角(定位角)。在一些實施方式中，存在至少兩種計算取向幅度的方法:
(I)使用熒光透視檢查圖像(例如，來自可用配準)的已知變焦(即，放大率)來比較不透射線的準直器械區(qū)段的投影長度和實際物理長度(圖12)，和(2)使用附接至器械的方位傳感器計算器械相對于患者身體或相對于熒光透視檢查裝置的取向。
[0142]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法包括含有3D位置和取向的集成信息以確定患者(例如，人體)內(nèi)部器械的6個自由度(DOF)。
[0143]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及一種使用位于尖端上的集成傳感器來追蹤該器械尖端的運動和取向的方法。在一些實施方式中，傳感器選自于由下列組成的群組:回轉(zhuǎn)儀、加速計和/或磁力計。在一些實施方式中，從這些傳感器中傳遞的信息允許實時地計算尖端的取向和位置。在本發(fā)明的一些實施方式中，通過假設(shè)/預(yù)測樣本在支氣管內(nèi)部來提高位置計算的魯棒性(S卩，增加的精確性)。在一些實施方式中，樣本被配準到從術(shù)前CT圖像中提取的3D支氣管樹。
[0144]在本發(fā)明的一個示例性實施方式中，圖7是示出了方法700的流程圖。在一些實施方式中，該流程圖呈現(xiàn)了使用增強的支氣管造影片在從術(shù)前圖像(例如但不限于CT掃描/圖像)中提取的支氣管氣道樹與從熒光透視檢查圖像(例如，2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個等)中提取的氣道之間的配準過程。在一些實施方式中，方法700的步驟710，CT和/或MRI是術(shù)前和/或術(shù)中圖像的來源。在一些實施方式中，術(shù)前和/或術(shù)中圖像被獲取并被轉(zhuǎn)換到3D空間中，且被用于以治療和/或診斷為目的的手術(shù)治療和/或診斷過程期間。在一個示例性實施方式中，在方法700的步驟720，使用(I)自動分段算法和/或(2)由醫(yī)師進行的手動標記從圖像710中提取3D支氣管樹。在一個示例性實施方式中，在方法700的步驟705，具有源熒光透視檢查圖像和/或從熒光透視鏡中捕獲的熒光透視檢查視頻。在一個示例性實施方式中，在方法700的步驟730，通過本發(fā)明公開的一個或多個方法使用熒光透視檢查圖像705計算增強的支氣管造影片。
[0145]在一些實施方式中，本發(fā)明的方法包括在軟組織、骨、器械、解剖對象和背景之間執(zhí)行自動的區(qū)分/分段，其中自動的區(qū)分/分段利用器械和/或組織移動來區(qū)分不同類型的組織/器官和/或器械(例如，移動和/或密度)從而引起生成提取的信息(例如，支氣管樹)。
[0146]在示例性實施方式中，使用700中示出的方法在步驟740配準由步驟720提取的3D支氣管樹和由步驟730提取的增強的支氣管造影片。在一個示例性實施方式中，配準過程對會投影3D支氣管樹以匹配2D增強的支氣管造影片的熒光透視鏡的姿態(tài)信息(例如，位置、取向和/或攝像頭參數(shù))進行估計，并在圖像710的3D空間和圖像70 5的2D空間之間產(chǎn)生對應(yīng)關(guān)系O
[0147]在一實施方式中，圖8示出了從熒光透視檢查圖像序列中獲取的增強支氣管造影片的樣本，該熒光透視檢查圖像含有高亮顯示了部分支氣管樹的注入的不透射線物質(zhì)。
[0148]在一實施方式中，圖9示出了熒光透視檢查圖像，其示出了與圖8相同的主題，但該圖像是注入后30秒獲取的。如圖所示，該注入的不透射線物質(zhì)擴散至周圍區(qū)域，并產(chǎn)生了模糊圖像。在一實施方式中，增強的支氣管造影片在注入后30秒產(chǎn)生清晰圖像。
[0149]在本發(fā)明的一個實施方式中，圖10示出了在熒光透視檢查圖像上可見的不透射線器械的使用方法的圖解。在一實施方式中，例如1005、1010和1015的圖像示出了熒光透視檢查視圖，此處僅以圖解為目的示出了該視圖含有在不同位置處的可視器械和在真實的熒光透視檢查圖像中不可見的支氣管樹的示意結(jié)構(gòu)。視圖1005、1010和1015中示出的器械可以是相同的器械或不同的器械。
[0150]在一實例中，成像的疊置包含(incorporates)由身體移動、呼吸和引入器械等引起的畸變校正。在一些實施方式中，在預(yù)定的呼吸階段獲取器械的臨時位置以用于疊置。
[0151]在一個示例性實施方式中，圖11示出了從圖10的視圖1005、1010和1015中導(dǎo)出的增強的支氣管造影片。在一實施方式中，每一視圖加入了與周圍解剖結(jié)構(gòu)有關(guān)的信息。在一實施方式中，這些信息被組合以創(chuàng)建增強的支氣管造影片。
[0152]在一實施方式中，圖12示出了位于人體內(nèi)部3D空間中的器械1205的準直段。在一實施方式中，該器械被投影到熒光透視檢查圖像平面1210上并創(chuàng)建了投影圖像1215。在一實施方式中，器械1205的準直段與熒光透視檢查圖像平面1210之間的夾角是“阿爾法(alpha)，，。
[0153]在一實施方式中，圖13示出了位于氣道內(nèi)部、含有解剖路徑1320的3D支氣管樹1315。在一實施方式中，當(dāng)3D解剖路徑1320被投影到熒光透視檢查圖像平面1315上時，投影1310丟失了初始深度信息。在一實施方式中，本發(fā)明恢復(fù)該信息。
[0154]在一實施方式中，圖14示出了具有錨固件的一次性導(dǎo)航導(dǎo)管，其可以借助于預(yù)彎曲的尖端1410被引導(dǎo)穿過支氣管氣道。工具手柄1420可選地用于增強導(dǎo)航性能。導(dǎo)管尖端可借助于設(shè)計為可膨脹球或可延伸彈簧的錨固件1440被固定在支氣管氣道內(nèi)部，以允許由醫(yī)療器械獲得進入導(dǎo)管尖端周圍感興趣區(qū)的即時的多個路徑?？梢栽谌肟邳c1430處引導(dǎo)診斷和治療器械穿過位于導(dǎo)航導(dǎo)管內(nèi)部的工作通道。
[0155]在一實施方式中，圖15A示出了在人體肺部中的診斷過程的熒光透視檢查圖像。活檢針1502穿過支氣管鏡1503的工作通道而突出以活檢由醫(yī)師發(fā)覺為深色區(qū)域1503的可疑目標結(jié)節(jié)。生成圖15B中增強的熒光透視檢查圖像以高亮顯示實際的結(jié)節(jié)區(qū)1504，該結(jié)節(jié)區(qū)是醫(yī)師在患者胸部的對應(yīng)術(shù)前CT圖像上進行手術(shù)之前標記的。該增強的圖像將支氣管鏡1506和針1505保存于原始位置，但是實際的1506和發(fā)覺到的1503結(jié)節(jié)位置之間的差異還是明顯的。圖15B演示了該高亮顯示技術(shù)1506，其中黃色被“注入”對應(yīng)于一個CT圖像(并且進一步由虛線環(huán)繞的)的熒光透視檢查圖像的結(jié)節(jié)區(qū)，同時熒光透視檢查圖像的原始信息仍然被保留。
[0156]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及方法和流程，其允許使用諸如CT、MRI等的第一成像模式，并且允許通過生成來自第二成像模式的增強的圖像來計劃信息，第二成像模式例如是熒光透視檢查、數(shù)字減影血管造影術(shù)(DSA)等，該增強的圖像具有源自第一成像模式的、在其上方疊置的高亮顯示的感興趣區(qū)或結(jié)構(gòu)以及可選額外的成像和/或計劃信息，該方法和流程包括:(i)使用第一成像模式獲得胸部的至少一個第一圖像；(ii)通過限定界標、感興趣區(qū)、切口點、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、分叉、解剖器官等手動或自動地計劃手術(shù)過程；(iii)從第二成像模式中獲取至少一個第二圖像，第二成像模式例如為熒光透視檢查或DSA，并從第一成像模式中生成例如DRR的兼容的虛擬圖像；(iv)將計劃數(shù)據(jù)映射到兼容的虛擬圖像上的對象和結(jié)構(gòu)；(V)將來自第二成像模式的至少一個第二圖像或視頻幀配準到源自第一成像模式的第一圖像或其部分；(vi)借助圖像配準，將源自第一成像模式的兼容的虛擬圖像的計劃數(shù)據(jù)映射(即，識別的和映射的)轉(zhuǎn)移到來自第二成像模式的第二圖像；(vii)在源自第二成像模式的第二圖像上高亮顯示感興趣區(qū)、解剖結(jié)構(gòu)以獲得第三圖像，其中該第三圖像被增強。
[0157]在一些實施方式中，本方法進一步包括在第二成像模式上方疊置至少一個圖像或該至少一個圖像的派生物、該至少一個圖像的一部分或基于源于第一成像模式的計劃信息的圖像。在一些實施方式中，本方法進一步包括輔助醫(yī)療器械移動的導(dǎo)航和引導(dǎo)指令。在一些實施方式中，本方法進一步包括用于定位第二成像模式的引導(dǎo)，例如熒光透視檢查C形臂，以允許為感興趣區(qū)、切口點、解剖結(jié)構(gòu)、工具進入方向保持最優(yōu)的可視度。在一些實施方式中，本方法對來自具有相同獲取參數(shù)(模式、位置、視域)的第二成像模式(例如熒光透視檢查視頻)的后續(xù)幀上的解剖結(jié)構(gòu)實施追蹤，以允許通過抑制靜止的解剖結(jié)構(gòu)和提高下方軟組織的信噪比來獲得更高品質(zhì)的增強的熒光透視檢查圖像。在一些實施方式中，執(zhí)行多階段配準，其中例如肋的具有小幅運動的靜止對象被首先配準，然后在接下來的配準迭代中逐步配準諸如隔膜、支氣管、血管等的更多的動態(tài)對象。在一些實施方式中，淡化干擾結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，在來自第一成像模式的計劃數(shù)據(jù)借助圖像配準而被傳遞到第二成像模式的同時不生成兼容的虛擬圖像。
[0158]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及允許生成具有高亮顯示的感興趣區(qū)或結(jié)構(gòu)的增強第三圖像的方法，該第三圖像例如為術(shù)中熒光透視檢查、DSA等，該方法包括:(i)使用具有已知相對運動和轉(zhuǎn)動的至少兩個術(shù)中圖像以允許根據(jù)他們的運動變化和強度值來為術(shù)中圖像的像素進行分組；(ii)在至少兩個連續(xù)的術(shù)中圖像之間執(zhí)行配準或交叉相關(guān)以重構(gòu)感興趣區(qū)中的結(jié)構(gòu)；(iii)基于用戶需求而區(qū)分感興趣區(qū)中的移動結(jié)構(gòu)和靜止結(jié)構(gòu)；(iv)高亮顯示術(shù)中圖像上的解剖結(jié)構(gòu);或其任意組合。在一些實施方式中，本方法包括使用胸部X射線放射圖像，同時該放射圖像用作參考圖像，該參考圖像能夠通過來自該放射圖像的信息的配準或交叉相關(guān)來增強第二圖像上的解剖結(jié)構(gòu)。
[0159]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及增強的熒光透視檢查裝置，其允許生成增強的熒光透視檢查圖像，該裝置包括:視頻和圖像處理單元;視頻輸入卡或能夠輸入來自各種熒光透視檢查裝置的視頻信號的外部連接裝置；內(nèi)部格式或DICOM格式的3D計劃輸入;增強的視頻信號輸出;或其任意組合。
[0160]在一些實施方式中，該裝置作為模塊集成到熒光透視檢查裝置內(nèi)以獲得作為信號的RAW數(shù)據(jù)，并因此具有RAW數(shù)據(jù)輸入卡而非視頻輸入卡。在一些實施方式中，該裝置集成于錐形束CT系統(tǒng)內(nèi)。
[0161]在一些實施方式中，本發(fā)明涉及組織或解剖結(jié)構(gòu)的高亮顯示技術(shù)，其中在源自諸如CT或MRI的第一成像模式的圖像上選擇感興趣體積;從第二成像模式中獲取圖像;在第二成像模式和第一成像模式之間執(zhí)行粗配準以在第二成像模式中識別對應(yīng)于第二成像模式中的一個的虛擬攝像頭的姿態(tài);從第一成像模式產(chǎn)生針對感興趣體積周圍的解剖結(jié)構(gòu)的至少一個圖案;使用由第一成像模式產(chǎn)生的單個或多個圖案來在第二成像模式中找到匹配圖案;來自第二成像模式的該匹配圖案被增強以在生成第三成像模式的感興趣體積中高亮顯示解剖結(jié)構(gòu)。
[0162]在本發(fā)明方法的一些實施方式中，使用相同的技術(shù)發(fā)現(xiàn)位于感興趣區(qū)之外的解剖結(jié)構(gòu)并對其進行抑制。在一些實施方式中，圖案由解剖結(jié)構(gòu)組成，諸如氣道、肋和血管。在一些實施方式中，從感興趣區(qū)內(nèi)部的至少一個器械位置組中導(dǎo)出來自第二成像模式的匹配特征。
[0163]對象深度計算方法如下:給定源自第一成像模式的兼容的虛擬圖像的參數(shù)，第一成像模式例如用于熒光透視檢查的DDR;給定虛擬攝像頭(例如虛擬的熒光透視檢查攝像頭)的姿態(tài)和視域，將第一成像模式投影到第二成像模式;確定虛擬圖像上的對象尺寸，例如肋在DDR上某一具體位置處的寬度;通過比較源自第一圖像(例如，CT圖像)的已知對象尺寸與第二圖像(例如，熒光透視檢查圖像)上測量的尺寸來計算深度(例如熒光透視檢查X射線源的特定的對象或?qū)ο髤^(qū)的距離)；或其任意組合。在一些實施方式中，不用或除了用在兼容的虛擬圖像上的測量結(jié)果之外，通過技術(shù)規(guī)格來確定對象尺寸，例如工具剛性部分的長度或?qū)挾?。在一些實施方式中，?dǎo)管類型的工具被設(shè)計為允許對作為距第二成像模式的攝像頭中心的深度距離組合的軌跡進行計算。
[0164]方法和流程允許將諸如CT、MRI等的第一三維成像模式與諸如熒光透視檢查、數(shù)字減影血管造影術(shù)(DSA)等的實時X射線成像的第二二維成像模式配準，包括:使用第一成像模式獲得胸部的至少一個第一圖像;在3D空間中執(zhí)行自然體腔的手動或自動分段，自然體腔例如為支氣管氣道;從第二成像模式中獲取至少一個圖像或視頻幀序列，第二成像模式例如熒光透視檢查或DSA;從第二成像模式中生成二維增強的圖像，其組合有描述自然體腔的全部或部分形貌的獨特信息，例如支氣管氣道樹的一部分，如以上作為增強的支氣管造影片所提到的;通過擬合如上所述的對應(yīng)特征來進行姿態(tài)估計以計算第一和第二成像模式之間的配準;或其任意組合。在一些實施方式中，使用被注入以高亮顯示體腔的不透射線材料生成增強的支氣管造影片。
[0165]在一些實施方式中，通過將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少兩個不同的臨時位置的成像疊置在一起以生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，通過將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少一個不同位置的成像和C形臂相對于病床的取向的角度測量疊置在一起以生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，不透射線器械經(jīng)設(shè)計和配置為從單個投影重構(gòu)其三維空間。在一些實施方式中，具有高粘度的不透射線物質(zhì)，例如但不限于水凝膠、反向熱凝膠聚合物，被用于生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，圖像的疊置包含由身體移動、呼吸、和器械引入等引起的畸變校準。在一些實施方式中，在預(yù)定的呼吸階段獲取器械的臨時位置以用于疊置。在一些實施方式中，本發(fā)明涉及用于在自然體腔內(nèi)導(dǎo)航的裝置，該裝置包括:在尖端處具有錨固件的引導(dǎo)鞘和導(dǎo)絲。在一些實施方式中，該裝置包括作為錨定機構(gòu)使用的可膨脹球。
[0166]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，包括:獲取來自第一成像模式的第一圖像;在來自第一成像模式的第一圖像上識別至少一個元素，其中所述至少一個元素包括界標、感興趣區(qū)、切口點、分叉、器官或其任意組合;獲取來自第二成像模式的第二圖像;從來自第一成像模式的第一圖像生成兼容的虛擬圖像;將計劃數(shù)據(jù)映射在該兼容的虛擬圖像上;其中映射的計劃數(shù)據(jù)對應(yīng)于至少一個元素;將來自第二成像模式的第二圖像粗配準至來自第一成像模式的第一圖像;從兼容的虛擬圖像中識別映射的計劃數(shù)據(jù)中的至少一個元素;在第二成像模式上識別至少一個對應(yīng)元素;將該至少一個對應(yīng)元素映射在第二成像模式上;將來自第二成像模式的第二圖像精準配準到來自第一成像模式的第一圖像;生成第三圖像;其中該第三圖像是包括被高亮顯示的感興趣區(qū)的增強的圖像。
[0167]在一些實施方式中，本方法進一步包括在第二成像模式上方疊置該至少一個圖像、該至少一個圖像的一部分，或從第一成像模式中導(dǎo)出的計劃信息。在一些實施方式中，本方法進一步包括使用至少一個指令，其中該至少一個指令可以包括與導(dǎo)航、引導(dǎo)或其組合有關(guān)的信息。在一些實施方式中，引導(dǎo)包括與在第二成像模式中示出的裝置的位置有關(guān)的信息，其中該裝置包括熒光透視檢查C形臂，由此實現(xiàn)感興趣區(qū)、切口點、解剖結(jié)構(gòu)或工具進入方向的可視化。在一些實施方式中，本方法進一步包括通過使用從第二成像模式中導(dǎo)出的至少一個后續(xù)圖像來追蹤至少一個解剖結(jié)構(gòu)，其中該第二成像模式包括經(jīng)配置以具有基本相同的獲取參數(shù)的熒光透視檢查視頻，并且其中獲取參數(shù)包括模式、位置、視域或其任意組合，以通過抑制靜止的解剖結(jié)構(gòu)和/或提高軟組織下方的信噪比來生成增強的熒光透視檢查圖像，。在一些實施方式中，本方法進一步包括執(zhí)行多階段配準，其中首先配準至少一個基本靜止的對象;其次配準至少一個動態(tài)的對象，其中該至少一個動態(tài)的對象包括隔膜、支氣管、血管或其任意組合。在一些實施方式中，本方法進一步包括淡化至少一個干擾結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，在來自第一成像模式的計劃數(shù)據(jù)借助于圖像配準而被傳遞到第二成像模式的同時不生成兼容的虛擬圖像。
[0168]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，包括:
[0169]使用具有已知相對運動和轉(zhuǎn)動的至少兩個術(shù)中圖像來生成從術(shù)中圖像導(dǎo)出的像素的分組，其中，使用下列方式通過單獨計算每一像素來確定像素的分組:(a)每一像素的移動變化和(b)每一像素的強度值;使用至少兩個連續(xù)的術(shù)中圖像來執(zhí)行配準以重構(gòu)感興趣區(qū)中的結(jié)構(gòu);在感興趣區(qū)中區(qū)分移動結(jié)構(gòu)和靜止結(jié)構(gòu)；以及在至少一個術(shù)中圖像上高亮顯示解剖結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，本方法進一步包括使用胸部X射線放射圖像作為第一術(shù)中圖像。
[0170]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，其包括經(jīng)配置以生成增強的熒光透視檢查圖像的增強的熒光透視檢查裝置，該裝置包括(a)視頻和圖像處理單元，(b)視頻輸入卡或經(jīng)配置以輸入來自熒光透視檢查裝置的視頻信號的外部連接裝置；(C)內(nèi)部格式或DICOM格式的3D計劃輸入，(d)增強的視頻信號輸出；或其任意組合。在一些實施方式中，該系統(tǒng)與作為模塊的至少一個熒光透視檢查裝置集成在一起，并包括經(jīng)配置以獲得RAW數(shù)據(jù)作為信號的RAW數(shù)據(jù)輸入卡(S卩，不是視頻輸入卡)。在一些實施方式中，該系統(tǒng)與錐形束CT系統(tǒng)集成在一起。
[0171]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種包括用于在自然體腔內(nèi)部導(dǎo)航的器械的系統(tǒng)，包括(a)在尖端處具有錨固件的引導(dǎo)鞘和/或(b)導(dǎo)絲。在一些實施方式中，該器械是經(jīng)配置以作為錨定機構(gòu)使用的可膨脹球。
[0172]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，包括:(i)在來自第一成像模式的第一圖像上選擇感興趣體積；(ii)從第二成像模式生成第二圖像；(iii)使用第一成像模式和第二成像模式進行粗配準；(iv)從第一成像模式產(chǎn)生至少一個圖案；(V)通過使用第二成像模式來生成匹配圖案，該第二成像模式使用從第一成像模式生成的單個或多個圖案；(vi)增強來自第二成像模式的匹配圖案以在感興趣體積中高亮顯示解剖結(jié)構(gòu)從而生成第三成像模式。在一些實施方式中，使用基本相同的方法發(fā)現(xiàn)和抑制位于感興趣區(qū)之外的解剖結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，該圖案包括解剖特征，包括但不限于氣道、肋和血管。在一些實施方式中，從位于感興趣區(qū)內(nèi)部的至少一個器械位置的集合導(dǎo)出來自第二成像模式的匹配特征。
[0173]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，包括:使用第一成像模式獲取患者胸部的至少一個第一圖像;在3D空間中對包括支氣管氣道的體腔進行分段;從第二成像模式生成至少一個圖像;通過組合信息從第二成像模式生成二維增強的圖像，其中所述信息描述自然體腔的全部形貌或部分形貌，自然體腔包括支氣管氣道樹;像源自第二成像模式的支氣管氣道的一部分與源自第一成像模式的支氣管氣道的分段形貌之間的姿態(tài)估計那樣計算第一成像模式與第二成像模式之間的配準;通過由映射對應(yīng)特征而進行的姿態(tài)估計來計算第一和第二成像模式之間的配準。在一些實施方式中，使用被注入以高亮顯示體腔的不透射線材料生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，通過將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少三個不同位置的成像疊置在一起以生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，通過將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少一個不同位置的成像和C形臂相對于病床的取向的角度測量疊置在一起以生成增強的支氣管造影片。在一些實施方式中，不透射線器械經(jīng)設(shè)計和配置以從單獨投影重構(gòu)其三維空間。在一些實施方式中，具有高粘度的不透射線物質(zhì)，例如但不限于水凝膠、反向熱凝膠聚合物，可用于生成增強的支氣管造影片。
[0174]在一些實施方式中，本發(fā)明提供一種方法，包括:提供源自第一成像模式的兼容虛擬圖像的參數(shù)，例如但不限于用于熒光透視檢查的DDR;在虛擬圖像上確定對象尺寸，例如但不限于肋在DDR上某一具體位置處的寬度;提供虛擬攝像頭的姿態(tài)和視域，例如但不限于虛擬熒光透視檢查攝像頭;將第一成像模式投影到第二成像模式，例如從校準步驟中計算的熒光透視檢查攝像頭;確定虛擬圖像上的對象尺寸，例如肋在DDR上某一具體位置處的寬度;通過比較源自第一圖像(例如，CT圖像)的已知對象的尺寸和在第二圖像(例如，焚光透視檢查圖像)上測量的尺寸來計算深度(例如但不限于距熒光透視檢查X射線源的特定對象或?qū)ο髤^(qū)的距離)。在一些實施方式中，不用或除了在兼容虛擬圖像上的測量結(jié)果之外，通過技術(shù)規(guī)格來確定對象尺寸，例如工具剛性部分的長度或?qū)挾取Ｔ谝恍嵤┓绞街?，?dǎo)管類型的工具被設(shè)計為允許對作為距第二成像模式攝像頭中心的深度距離組合的軌跡進行計笪并ο
[0175]在已經(jīng)描述了本發(fā)明的數(shù)個實施方式的情況下，可以理解這些實施方式僅為示例性而非限制性的，許多修改可以相對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言變得清楚明白。進一步地，可以以任何期望的順序來執(zhí)行各種步驟(以及添加任何期望的步驟和/或忽略任何期望的步驟)。
[0176]雖然已經(jīng)根據(jù)特定實施方式和應(yīng)用描述了本發(fā)明，但在該教導(dǎo)的啟示下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離要求保護的發(fā)明的精神或不超過要求保護的發(fā)明的范圍的情況下創(chuàng)造其他實施方式和修改。因此，可以理解的是，以示例性的方式提供附圖和本文的描述以有助于理解本發(fā)明，但不應(yīng)視為對本發(fā)明范圍的限制。
【主權(quán)項】
1.一種方法，包括: 獲取來自第一成像模式的第一圖像； 在來自所述第一成像模式的所述第一圖像上識別至少一個元素，其中，所述至少一個元素包括界標、感興趣區(qū)、切口點、分叉、器官或其任意組合； 獲取來自第二成像模式的第二圖像； 從來自所述第一成像模式的所述第一圖像生成兼容的虛擬圖像； 將計劃數(shù)據(jù)映射在所述兼容的虛擬圖像上； 其中，映射的計劃數(shù)據(jù)對應(yīng)于所述至少一個元素， 將來自所述第二成像模式的所述第二圖像粗配準至來自所述第一成像模式的所述第一圖像； 從所述兼容的虛擬圖像上識別所述映射的計劃數(shù)據(jù)的至少一個元素； 在所述第二成像模式上識別至少一個對應(yīng)元素； 將所述至少一個對應(yīng)元素映射在所述第二成像模式上； 將來自所述第二成像模式的所述第二圖像精配準至來自所述第一成像模式的所述第一圖像； 生成第二圖像； 其中，所述第三圖像是包括被高亮顯示的感興趣區(qū)的增強圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在所述第二成像模式上方疊置所述至少一個圖像、所述至少一個圖像的一部分或從所述第一成像模式導(dǎo)出的計劃信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括使用至少一個指令，其中，所述至少一個指令能夠包括與導(dǎo)航、引導(dǎo)或其組合相關(guān)的信息。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述引導(dǎo)包括與示出所述第二成像模式的裝置的定位有關(guān)的信息，其中，所述裝置包括熒光透視檢查C形臂，由此實現(xiàn)所述感興趣區(qū)、所述切口點、所述解剖結(jié)構(gòu)或工具進入方向的可視化。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括通過使用從所述第二成像模式中導(dǎo)出的至少一個后續(xù)圖像來追蹤至少一個解剖結(jié)構(gòu)， 其中，所述第二成像模式包括熒光透視檢查視頻，所述熒光透視檢查視頻經(jīng)配置以具有基本相同的獲取參數(shù)，并且其中，所述獲取參數(shù)包括模式、位置、視域或其任意組合，從而通過抑制靜止的解剖結(jié)構(gòu)和/或提高下方軟組織的信噪比來生成所述增強的熒光透視檢查圖像。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括執(zhí)行多階段配準， 其中，首先配準所述至少一個基本靜止的對象；以及 其中，然后配準至少一個動態(tài)的對象； 其中，所述至少一個動態(tài)的對象包括隔膜、支氣管、血管或其任意組合。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括淡化至少一個干擾結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在借助于圖像配準而將來自所述第一成像模式的所述計劃數(shù)據(jù)傳遞至第二成像模式的同時不生成所述兼容的虛擬圖像。9.一種方法，包括: 使用具有已知的相對運動和轉(zhuǎn)動的至少兩個術(shù)中圖像來生成從術(shù)中圖像導(dǎo)出的像素的分組，其中，通過使用(a)每一像素的移動變化和(b)每一像素的強度值所進行的每一像素的單獨計算來確定所述像素的分組； 使用至少兩個順續(xù)的術(shù)中圖像來執(zhí)行配準以重構(gòu)感興趣區(qū)中的結(jié)構(gòu)； 區(qū)分所述感興趣區(qū)中的靜止結(jié)構(gòu)和移動結(jié)構(gòu)；以及 在至少一個術(shù)中圖像上高亮顯示解剖結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括使用胸部X射線放射圖像作為第一術(shù)中圖像。
【文檔編號】G01N23/04GK106068451SQ201580012259
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年1月6日 公開號201580012259.0, CN 106068451 A, CN 106068451A, CN 201580012259, CN-A-106068451, CN106068451 A, CN106068451A, CN201580012259, CN201580012259.0, PCT/2015/438, PCT/IB/15/000438, PCT/IB/15/00438, PCT/IB/2015/000438, PCT/IB/2015/00438, PCT/IB15/000438, PCT/IB15/00438, PCT/IB15000438, PCT/IB1500438, PCT/IB2015/000438, PCT/IB2015/00438, PCT/IB2015000438, PCT/IB201500438
【發(fā)明人】D·阿韋爾布克
【申請人】博迪維仁醫(yī)療有限公司