在內(nèi)窺鏡外科手術(shù)中用于最佳圖像采集的c型臂軌跡規(guī)劃的制作方法
【專利摘要】一種圖像采集系統(tǒng)，包括第一成像模態(tài)設(shè)備(102)，所述第一成像模態(tài)設(shè)備(102)被配置為從一位置采集來自對象的圖像。第二成像模態(tài)設(shè)備(124)被配置為從多個(gè)姿態(tài)采集所述對象的圖像，以提供最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，所述多個(gè)姿態(tài)是基于所述第一成像模態(tài)設(shè)備的所述位置并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的。規(guī)劃模塊(115)被存儲在存儲器中并且被配置為確定至少一個(gè)軌跡，所述至少一個(gè)軌跡允許實(shí)現(xiàn)所述第二成像模態(tài)設(shè)備的所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，以與所述第一成像模態(tài)設(shè)備協(xié)作地采集所述對象的一幅或多幅圖像。
【專利說明】在內(nèi)窺鏡外科手術(shù)中用于最佳圖像采集的C型臂軌跡規(guī)劃

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及醫(yī)療儀器，并且更具體而言涉及用于使用不同成像模態(tài)的協(xié)調(diào)圖像收集的系統(tǒng)與方法。

【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)X射線C型臂被用于各種介入和外科手術(shù)套組中，以采集感興趣解剖結(jié)構(gòu)的二維(2D)和三維(3D)圖像。C型臂軌跡規(guī)劃方法基于期望的視圖執(zhí)行對X射線采集參數(shù)(例如C型臂角位置)的優(yōu)化。所述期望的視圖通常是在先前采集的X射線的3D圖像上限定的，而沒有考慮外科手術(shù)設(shè)置的特異性，例如內(nèi)窺鏡或其他器械被插入到患者的哪里(例如針對內(nèi)窺鏡心臟手術(shù)為胸腔)。
[0003]在內(nèi)窺鏡手術(shù)中，設(shè)計(jì)規(guī)劃中可能出現(xiàn)以下額外的問題。當(dāng)內(nèi)窺鏡被插入時(shí)，減小了 C型臂的運(yùn)動(dòng)范圍，并且感興趣的目標(biāo)可能因由內(nèi)窺鏡的金屬材料造成的散射而被遮擋，尤其是當(dāng)內(nèi)窺鏡在X射線源與待成像的目標(biāo)(例如動(dòng)脈)之間時(shí)。移除內(nèi)窺鏡以執(zhí)行成像打擾了工作流程，造成延長的操作時(shí)間，并且潛在地，如果讓步于消毒則可能需要更換器械。這些問題還使C型臂位置規(guī)劃的困難任務(wù)復(fù)雜化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了用于使用不同成像模態(tài)來規(guī)劃和協(xié)調(diào)圖像采集的系統(tǒng)與方法。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像采集系統(tǒng)包括第一成像模態(tài)設(shè)備，其被配置為從一位置采集來自對象的圖像。第二成像模態(tài)設(shè)備被配置為從多個(gè)姿態(tài)采集所述對象的圖像，以提供最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，所述多個(gè)姿態(tài)是基于所述第一成像模態(tài)設(shè)備的所述位置并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的。規(guī)劃模塊被存儲在存儲器中并且被配置為確定至少一個(gè)軌跡，所述至少一個(gè)軌跡允許實(shí)現(xiàn)所述第二成像模態(tài)設(shè)備的所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，以與所述第一成像模態(tài)設(shè)備協(xié)作地采集所述對象的一幅或多幅圖像。
[0005]另一種圖像采集系統(tǒng)包括被配置用于察看感興趣區(qū)域并且具有一位置的內(nèi)窺鏡。X射線系統(tǒng)具有被配置在C型臂上的源和探測器。所述C型臂的運(yùn)動(dòng)被控制，以通過將所述C型臂移動(dòng)到多個(gè)姿態(tài)來采集所述對象的圖像。規(guī)劃模塊被存儲在存儲器中并且被配置為提供協(xié)作規(guī)劃，以采用所述內(nèi)窺鏡的所述位置和所述C型臂的所述姿態(tài)來優(yōu)化視圖，用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采集所述對象的一幅或多幅圖像。
[0006]一種用于多模態(tài)圖像采集的方法包括:利用具有移動(dòng)結(jié)構(gòu)的第一成像模態(tài)來采集定位掃描；計(jì)算第二成像模態(tài)關(guān)于所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)的位置；在所述第二成像模態(tài)的圖像中選擇感興趣區(qū)域；使用優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算針對所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)的一個(gè)或多個(gè)采集姿態(tài)，以確定針對所述感興趣區(qū)域的最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)；繪制所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，以在利用所述第一成像模態(tài)來采集圖像之前使用術(shù)前圖像來提供經(jīng)優(yōu)化的規(guī)劃；以及根據(jù)所述經(jīng)優(yōu)化的規(guī)劃利用所述第一成像模態(tài)來采集所述感興趣區(qū)域的所述圖像。
[0007]另一種用于多模態(tài)圖像采集的方法包括:利用具有被配置在C型臂上的源和探測器的X射線系統(tǒng)來采集定位掃描；計(jì)算關(guān)于所述C型臂的內(nèi)窺鏡位置；在用于X射線成像的內(nèi)窺鏡圖像中選擇感興趣區(qū)域；使用優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算針對所述C型臂的最優(yōu)的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，以確定針對所述感興趣區(qū)域的最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)；繪制所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，以在采集X射線圖像之前使用術(shù)前圖像來提供經(jīng)優(yōu)化的規(guī)劃；以及根據(jù)所述經(jīng)優(yōu)化的規(guī)劃來采集所述感興趣區(qū)域的X射線圖像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]本發(fā)明的這些以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下文對其示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述而變得顯而易見，要聯(lián)系附圖閱讀下文的詳細(xì)描述。
[0009]本公開將參考附圖詳細(xì)提供對優(yōu)選的實(shí)施例的以下描述，其中:
[0010]圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的混合成像套組的方框/流程圖，其中多種成像模態(tài)在位置上協(xié)作以提供最優(yōu)圖像，而沒有所述模態(tài)之間的干擾；
[0011]圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于多模態(tài)圖像采集的方法的流程圖；
[0012]圖3是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于提供經(jīng)優(yōu)化的X射線掃描的優(yōu)化方法的圖；
[0013]圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例的示出實(shí)況內(nèi)窺鏡圖像的示例性圖像，所述實(shí)況內(nèi)窺鏡圖像被疊加在X射線圖像背景上以提供感興趣區(qū)域的改進(jìn)的視圖；
[0014]圖5A是根據(jù)示例性實(shí)施例的示出在第一位置的C型臂和夾持內(nèi)窺鏡的機(jī)器人系統(tǒng)的圖；
[0015]圖5B是根據(jù)示例性實(shí)施例的示出在第二位置的C型臂和將內(nèi)窺鏡夾持在相同位置的機(jī)器人系統(tǒng)的圖，但所述機(jī)器人系統(tǒng)移動(dòng)以避免與所述C型臂的碰撞；并且
[0016]圖6是根據(jù)示例性實(shí)施例的示出用于協(xié)作式多模態(tài)圖像采集的另一種方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了用于使用不同成像模態(tài)來規(guī)劃和協(xié)調(diào)圖像采集的系統(tǒng)與方法。在一個(gè)實(shí)施例中，成像模態(tài)可以包括X射線成像?；谛g(shù)中成像設(shè)備(例如內(nèi)窺鏡)的位置，來規(guī)劃X射線源與X射線探測器的角位置。通過避免所述X射線成像系統(tǒng)與所述內(nèi)窺鏡的碰撞來獲得感興趣解剖結(jié)構(gòu)的最優(yōu)圖像。這避免了因從所述內(nèi)窺鏡的金屬部分的X射線散射造成的對感興趣對象的遮擋，并且允許從實(shí)況內(nèi)窺鏡圖像(額外于來自例如術(shù)前圖像的規(guī)劃)對所述感興趣對象識別。這些實(shí)施例包括在其中在X射線C型臂和內(nèi)窺鏡引導(dǎo)兩者之下執(zhí)行微創(chuàng)外科手術(shù)的臨床情況。然而，本發(fā)明原理預(yù)期可以包括其他成像模態(tài)。
[0018]在另一實(shí)施例中，提供了一種用于以機(jī)器人方式控制所述內(nèi)窺鏡以擴(kuò)展成像視場的方法。在以機(jī)器人方式控制所述內(nèi)窺鏡時(shí)，所述C型臂和所述機(jī)器人的位置能被組合在優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)中，以避免所述X射線成像系統(tǒng)與所述機(jī)器人的碰撞，而不損害圖像品質(zhì)。
[0019]規(guī)劃工作流中的一個(gè)步驟是對定位掃描的采集。所述定位掃描是以在標(biāo)準(zhǔn)臨床時(shí)間中執(zhí)行的相同方式，從所述C型臂的手動(dòng)選擇的位置采集的。在下一個(gè)步驟中，計(jì)算所述內(nèi)窺鏡關(guān)于術(shù)前3D圖像和/或術(shù)中旋轉(zhuǎn)X射線圖像的相對位置。然后，所述用戶在所述內(nèi)窺鏡圖像中選擇需要通過X射線C型臂采集被可視化的感興趣區(qū)域。在一個(gè)范例中，所述區(qū)域可以包括冠狀動(dòng)脈。所述系統(tǒng)然后計(jì)算針對所述C型臂的最優(yōu)軌跡的最優(yōu)采集協(xié)議(或一系列采集協(xié)議，例如腳本(script))。所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè):避免內(nèi)窺鏡與所述源/探測器的碰撞；使所述感興趣區(qū)域被所述內(nèi)窺鏡的遮擋最小化，使所述感興趣區(qū)域的可見部分最大化；使輻射劑量最小化，等。
[0020]在一種常規(guī)的操作模式中，C型臂被用于采集許多離散的2D X射線圖像，其中由操作者(放射科醫(yī)師、心臟病科醫(yī)師等)規(guī)劃每個(gè)C型臂旋轉(zhuǎn)位置。在該模式中，采集時(shí)間可能非常地長，這可能對整體工作流程有負(fù)面影響。如果使用造影劑，例如在冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)期間，針對所述圖像中的每個(gè)注射造影劑，增加了與高造影劑劑量相關(guān)聯(lián)的并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。在另一種常規(guī)的操作模式中，以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的模式使用C型臂。操作者規(guī)劃成像系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并且執(zhí)行全旋轉(zhuǎn)掃描。在該模式中，采集多幅圖像允許3D重建。同樣，由于可以僅提供一次造影劑注射，可以顯著降低造影劑劑量。在第三種常規(guī)的操作模式中，以完全旋轉(zhuǎn)的模式使用C型臂，允許完整3D重建。該模式通常被稱作錐形束計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)。
[0021]在實(shí)踐中己知，在任意上文提及的模式中對C型臂角度的規(guī)劃是困難且繁瑣的任務(wù)。眾多軟件工具已被實(shí)施以允許針對最優(yōu)采集而對C型臂運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃。軌跡規(guī)劃方法基于如在3D圖像或先前采集的X射線圖像的期望視圖，來執(zhí)行對X射線采集參數(shù)(C型臂的角位置)的優(yōu)化，而不考慮在其中內(nèi)窺鏡被插入患者(例如針對內(nèi)窺鏡心臟外科手術(shù)的胸腔)中的外科手術(shù)設(shè)置的特異性。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的原理，在多種模態(tài)之間協(xié)調(diào)這些及其他成像模式，以確保到達(dá)最佳圖像或姿態(tài)，以提供最優(yōu)結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，由于內(nèi)窺鏡被用作主成像模態(tài)，允許從內(nèi)窺鏡圖像驅(qū)動(dòng)X射線圖像采集將是有價(jià)值的。這在許多實(shí)例中尤其有用。例如在冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)的特殊病例中，其中新的動(dòng)脈(旁路)被引入身體中，為了驗(yàn)證血管再生，執(zhí)行對新的動(dòng)脈的旋轉(zhuǎn)掃描。這是使用術(shù)前圖像所不能完成的，因?yàn)樗鰟?dòng)脈在這些圖像中并不存在。
[0023]應(yīng)理解，本發(fā)明將關(guān)于醫(yī)療儀器方面進(jìn)行描述；然而，本發(fā)明的教導(dǎo)要寬泛得多并且適用于任意掃描或成像儀器。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的原理被用于跟蹤或分析復(fù)雜的生物學(xué)或機(jī)械系統(tǒng)。尤其地，本發(fā)明的原理適用于對生物系統(tǒng)的內(nèi)部跟蹤或成像程序，適用于在身體的全部區(qū)域中的程序，例如肺、胃腸道、排泄器官、血管等。本實(shí)施例示例性地聚焦于X射線與內(nèi)窺鏡引導(dǎo)的組合；然而，該組合為示范性的，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的原理可以使用其他成像模態(tài)和組合。
[0024]在附圖中描繪的元件可以在硬件與軟件的各種組合中得以實(shí)施，并提供可以被組合在單個(gè)元件或多個(gè)元件中的功能。附圖中所示的各個(gè)元件的功能能夠通過專用硬件以及能夠運(yùn)行與合適的軟件相關(guān)聯(lián)的軟件的硬件的使用來提供。當(dāng)由處理器提供時(shí)，所述功能能夠由單個(gè)專用處理器、由單個(gè)共享處理器，或者由多個(gè)個(gè)體處理器(它們中的一些可以是共享的)來提供，此外，術(shù)語“處理器”或“控制器”的明確使用不應(yīng)被解釋為排他性地指代能夠運(yùn)行軟件的硬件，而是能夠暗含地包括，不加限制地，數(shù)字信號處理器(“DSP”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“ROM”)、隨機(jī)存取存儲器(“RAM”)、非易失性存儲器等。
[0025]此外，本文中記載的本發(fā)明的原理、方面和實(shí)施例，以及其具體范例的全部陳述意圖涵蓋其結(jié)構(gòu)性和功能性的等同兩者。額外地，想要的是這樣的等同包括當(dāng)前已知的等同以及未來發(fā)展出的等同(例如發(fā)展出的執(zhí)行相同功能的任意元件，而無論其結(jié)構(gòu)如何)兩者。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，本文中提供的方框圖代表體現(xiàn)本發(fā)明的原理的示例性系統(tǒng)部件和/或電路的概念圖。類似地，將認(rèn)識到，任意流程表、流程圖等等均代表可以基本上被表示在計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中并且由計(jì)算機(jī)或處理器如此運(yùn)行的各種過程，而無論是否明確示出這樣的計(jì)算機(jī)或處理器。
[0026]此外，本發(fā)明的實(shí)施例能夠采取計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可從計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀的存儲介質(zhì)訪問，提供由計(jì)算機(jī)或任意指令運(yùn)行系統(tǒng)使用或與計(jì)算機(jī)或任意指令運(yùn)行系統(tǒng)連接的程序代碼。出于本發(fā)明的目的，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)能夠是可以包括、存儲、通信、傳播或轉(zhuǎn)移用于由指令運(yùn)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與之連接的程序的任意裝置。所述介質(zhì)能夠是電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或裝置或設(shè)備)或傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范例包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲器、磁帶、可移除計(jì)算機(jī)軟盤、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬磁盤和光盤。光盤的當(dāng)前范例包括壓縮盤-只讀存取(⑶-ROM)、壓縮盤-讀/寫(ra_R/W)、i*TS^PDVD。
[0027]現(xiàn)在參考附圖并且首先參考圖1，附圖中相似的數(shù)字代表相同或相似的元件，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例示例性地示出用于協(xié)作式成像模態(tài)的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100被提供為微創(chuàng)心臟外科手術(shù)系統(tǒng)的范例。本發(fā)明的原理能夠被用于包括內(nèi)窺鏡或其他成像儀器的任意類型的程序。內(nèi)窺鏡程序可以包括，例如前列腺切除術(shù)、子宮切除術(shù)、關(guān)節(jié)鏡檢查等。系統(tǒng)100示出在混合操作室套間中用于微創(chuàng)心臟外科手術(shù)的術(shù)中設(shè)置。系統(tǒng)100可以包括工作站或控制臺112，從其監(jiān)督和/或管理程序。工作站112優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)處理器114以及用于存儲程序和應(yīng)用的存儲器116。存儲器116可以存儲規(guī)劃模塊115，規(guī)劃模塊115被配置為協(xié)調(diào)由在程序期間使用的多種設(shè)備或結(jié)構(gòu)的動(dòng)作或?yàn)樗鰟?dòng)作設(shè)計(jì)腳本。在一個(gè)實(shí)施例中，規(guī)劃模塊115規(guī)劃一個(gè)或多個(gè)儀器或設(shè)備的移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，X射線C型臂124、內(nèi)窺鏡(或其他儀器)、機(jī)器人126 (任選的)或其他設(shè)備或多個(gè)設(shè)備可以全部使它們的位置和運(yùn)動(dòng)被設(shè)計(jì)腳本，以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行協(xié)作。醫(yī)用設(shè)備或儀器102可以被耦合到機(jī)器人126并由機(jī)器人126引導(dǎo)，或者可以無需機(jī)器人126而被手動(dòng)使用。醫(yī)用設(shè)備102可以包括導(dǎo)管、導(dǎo)絲、探頭、內(nèi)窺鏡、電極、過濾器設(shè)備、氣囊設(shè)備或其他醫(yī)用部件等。在尤其有用的實(shí)施例中，設(shè)備102包括內(nèi)窺鏡或其他成像設(shè)備，以提供成像模態(tài)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，工作站112包括圖像生成模塊148，其被配置為接收來自所述成像模態(tài)中的一個(gè)或多個(gè)的成像信號，用于對被示例性地描繪在操作臺125上的對象或體積131 (患者)成像?；颊叩囊环蚨喾鶊D像134、140、144，例如X射線圖像、內(nèi)窺鏡圖像、術(shù)前圖像等能夠被顯示在顯示設(shè)備118上。工作站112包括用于觀看所述對象或體積(患者)131的內(nèi)部圖像的顯示器118，并且可以包括所述圖像作為由來自多種模態(tài)(例如X射線、內(nèi)窺鏡、術(shù)前圖像等)的圖像生成模塊148生成和/或配準(zhǔn)的圖像的疊層。顯示器118也可以允許用戶與工作站112及其部件和功能，或系統(tǒng)100內(nèi)的任意其他元件交互。通過接口 120來進(jìn)一步方便其，接口 120可以包括鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿、觸覺設(shè)備或任意其他外周或控制，以允許來自工作站112的用戶反饋和與工作站112的交互。
[0029]規(guī)劃模塊115被用于基于術(shù)中內(nèi)窺鏡或其他設(shè)備102 (例如超聲探頭等)的位置，來規(guī)劃X射線C型臂采集協(xié)議或腳本128，尤其是X射線源130與X射線探測器132的角位置。通過避免X射線成像系統(tǒng)110與內(nèi)窺鏡102的碰撞、避免因從內(nèi)窺鏡102的X射線散射造成的對感興趣對象的遮擋，以及允許(額外于來自術(shù)前圖像或模型144的規(guī)劃)從實(shí)況內(nèi)窺鏡圖像140對感興趣區(qū)域166(例如心臟)的識別，來獲得感興趣的解剖結(jié)構(gòu)或區(qū)域166的最優(yōu)的一幅或多幅圖像134。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)窺鏡102被插入到患者131的胸腔，以在程序(例如搭橋手術(shù))期間提供感興趣區(qū)域166 (例如心臟)的實(shí)況圖像140。患者被置于操作臺125上，并且內(nèi)窺鏡102被插入通過肋骨到胸腔中，提供對操作位點(diǎn)的實(shí)時(shí)可視化。C型臂124被置于靠近所述患者(或者被安裝在操作治療室的天花板、地板等上，或者被配置為在輪子上可移動(dòng)的),從而能夠?qū)Ω信d趣對象166 (例如心臟)成像以提供圖像134。
[0031]參考圖2，示例性地描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于規(guī)劃工作流程的方法。所述規(guī)劃工作流程是使用規(guī)劃模塊115(圖1)來執(zhí)行的。在方框202中，以與標(biāo)準(zhǔn)臨床實(shí)踐相同的方式從所述C型臂的手動(dòng)選擇的位置采集定位掃描。取決于所選擇的投影視圖，所述內(nèi)窺鏡在所述定位掃描中可以是或可以不是可見的。在方框204中，做出關(guān)于所述內(nèi)窺鏡的可見性的決定。如果所述內(nèi)窺鏡在所述定位掃描中可見，則能夠找到所述內(nèi)窺鏡相對于所述C型臂的位置。為了這么做，在外科手術(shù)之前需要知曉內(nèi)窺鏡的3D模型。進(jìn)一步地，能夠使用X射線與術(shù)前3D成像(CT、MRI)之間的2D或3D配準(zhǔn)來發(fā)現(xiàn)內(nèi)窺鏡相對于解剖結(jié)構(gòu)的位置，如本領(lǐng)域已知的。
[0032]如果所述內(nèi)窺鏡在所述定位掃描中不可見，則能夠從術(shù)前3D圖像、術(shù)中X射線圖像和/或內(nèi)窺鏡圖像間接計(jì)算內(nèi)窺鏡的位置。在方框206中，能夠通過探測內(nèi)窺鏡圖像與術(shù)前圖像中的點(diǎn)對，來執(zhí)行內(nèi)窺鏡與術(shù)前圖像的配準(zhǔn)。類似地，能夠使用相同的方法將所述內(nèi)窺鏡圖像直接配準(zhǔn)到X射線圖像。備選地，能夠通過使用其他已知的方法獲得所述配準(zhǔn)。
[0033]在方框208中，建立所述內(nèi)窺鏡圖像與X射線定位掃描圖像和/或術(shù)前3D圖像的配準(zhǔn)。在方框210中，能夠使用內(nèi)窺鏡視覺系統(tǒng)的已知參數(shù)(相機(jī)焦距、像素大小等)來計(jì)算所述內(nèi)窺鏡關(guān)于所述C型臂的位置。程序路徑繼續(xù)到方塊214。如果在方框204中，所述內(nèi)窺鏡在所述定位掃描中可見，則能夠在方框212中使用內(nèi)窺鏡視覺系統(tǒng)的已知參數(shù)(相機(jī)焦距、像素大小等)來計(jì)算所述內(nèi)窺鏡相對于所述C型臂的位置。
[0034]在方框214中，用戶在所述內(nèi)窺鏡圖像中選擇需要通過X射線C型臂采集被可視化的感興趣區(qū)域。例如，所述區(qū)域可以包括冠狀動(dòng)脈。在方框216中，所述系統(tǒng)然后計(jì)算最優(yōu)采集協(xié)議(或一系列采集協(xié)議)，尤其是所述C型臂的最優(yōu)軌跡。在方框218中，向用戶示出所述最優(yōu)采集的虛擬圖像。在方框220中，使用與所述C型臂有關(guān)的所述內(nèi)窺鏡來采集最優(yōu)圖像。
[0035]將繼續(xù)參考圖1更詳細(xì)地描述方框216。能夠確定對最優(yōu)C型臂軌跡的計(jì)算。所述C型臂的軌跡可以被定義為N個(gè)后續(xù)姿態(tài)的任意陣列(例如在所述臂的三個(gè)自由度中描述的)，其中N>0。針對規(guī)劃模塊115用于確定C型臂軌跡的示例性輸入?yún)?shù)可以包括以下。注意這些參數(shù)可以成套使用，所述套為包括這里提及的那些或未提及的其他的一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以由用戶輸入期望的感興趣區(qū)域(例如動(dòng)脈)。這可以包括從術(shù)前成像或從所述定位掃描習(xí)得的坐標(biāo)或其他細(xì)節(jié)。另一種輸入可以包括所述內(nèi)窺鏡的位置，其可以從諸如C型臂或其他結(jié)構(gòu)的參考計(jì)算得到，如上所述。
[0036]最大容許輻射劑量可以被提供為輸入。這決定了暴露時(shí)間的量或能夠收集的圖像的數(shù)目?？梢暂斎雰?yōu)選的觀看方向。不同的用戶偏好不同的取向，并且不同的患者可能具有不同的生理約束。例如，針對對冠狀血管的成像，一些操作者偏好更為尾側(cè)的方法，而一些偏好更為顱側(cè)的角度?？梢赃x擇不同的掃描模式。這可以取決于其他參數(shù)(例如最大劑量)中的一些和正被使用的裝置的類型。掃描模式可以包括持續(xù)或間歇式圖像收集、角度的數(shù)目、暴露的量、暴露的時(shí)間等。探測器取向也可以是輸入?yún)?shù)。也包括其他輸入?yún)?shù)，特別是被用于描述所述C型臂的位置或移動(dòng)的那些。
[0037]來自規(guī)劃模塊115的輸出參數(shù)可以包括例如X射線設(shè)備10的姿態(tài)的陣列，以及在所述姿態(tài)提供的模擬圖像的類似陣列。規(guī)劃模塊115能夠生成任意數(shù)目的可能解決方案，并且允許用戶選擇一個(gè)或多個(gè)位置或姿態(tài)。一旦所述C型臂的位置和姿態(tài)作為時(shí)間的函數(shù)是已知的，則提供優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)以確定所述內(nèi)窺鏡的可接受位置與移動(dòng)。備選地，所述內(nèi)窺鏡的位置可以被用作用于確定X射線設(shè)備110的C型臂124的姿態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。
[0038]所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以示例性地包括以下。需要避免內(nèi)窺鏡與C型臂的源130和探測器之間的碰撞。由于C型臂位置是已知的，因而能夠控制內(nèi)窺鏡102的位置，反之亦然?？梢杂梢?guī)劃模塊115隨時(shí)間確定位置與移動(dòng)的比較，以確保相同的空間沒有同時(shí)被多種設(shè)備占據(jù)，以及內(nèi)窺鏡102與C型臂124之間的移動(dòng)將不引起碰撞或甚至接觸。類似地，計(jì)算所述位置以:使感興趣區(qū)域166被與源130和探測器132有關(guān)的內(nèi)窺鏡102的遮擋最小化，并使感興趣區(qū)域166的可見部分最大化。此外，可以考慮輻射劑量。輻射劑量可以被確定為在患者的身體上的位置的函數(shù)。要避免在單一區(qū)域中太多的輻射。如果可能的話，使用所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)以使對全部區(qū)域的輻射劑量最小化。
[0039]此外，用戶能夠基于用戶偏好來對所述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排名或加權(quán)180。例如，在一些情況中，遮擋可能比那個(gè)比感興趣區(qū)域的最大化更為關(guān)鍵。可以按比例調(diào)整加權(quán)180，以將裝置區(qū)分優(yōu)先次序，并且可以隨著在程序期間不同事件的發(fā)生而隨時(shí)間改變。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)器人126可以被用于控制內(nèi)窺鏡102的位置和移動(dòng)。機(jī)器人控制器178可以被用于根據(jù)規(guī)劃模塊115來控制機(jī)器人126。規(guī)劃模塊115可以將機(jī)器人126視為內(nèi)窺鏡102的部分，或者機(jī)器人126可以被單獨(dú)地視為獨(dú)立目標(biāo)，要考慮其軌跡以避免碰撞，等。
[0041]參考圖3，示意圖示出了用于可視化X射線圖像中的動(dòng)脈的優(yōu)化方法。在定位掃描302中，動(dòng)脈306的部分304因C型臂310的次優(yōu)姿態(tài)或位置308而是可見的。由于動(dòng)脈306在內(nèi)窺鏡316的內(nèi)窺鏡視圖312中可見，因而用戶選擇內(nèi)窺鏡視圖312，并且優(yōu)化算法提出針對C型臂310的新姿態(tài)314，以允許動(dòng)脈306的更好的可視化。注意，新的可視化可能并不在與內(nèi)窺鏡視圖312相同的平面中(即在內(nèi)窺鏡圖像312與經(jīng)優(yōu)化的掃描318之間存在不同投影)；然而，整個(gè)感興趣區(qū)域可見。
[0042]為了簡要將把優(yōu)化算法描述為廣度優(yōu)先的搜索，但可以被擴(kuò)展到本領(lǐng)域已知的任意優(yōu)化方案。規(guī)劃模塊115(圖1)計(jì)算C型臂的全部可能軌跡，并使用本領(lǐng)域已知的方法從術(shù)前3D數(shù)據(jù)集(144)生成模擬圖像。規(guī)劃模塊115 (圖1)額外地將內(nèi)窺鏡316的位置考慮在內(nèi)，用于使用內(nèi)窺鏡運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的碰撞和遮擋探測。進(jìn)一步地，針對金屬物體的X射線散射的模型能夠被用于計(jì)算偽影，以提供更準(zhǔn)確的規(guī)劃。針對每一個(gè)可能的計(jì)算的圖像(與姿態(tài)相關(guān))，計(jì)算所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，并且基于有用戶提供的參數(shù)和排名標(biāo)準(zhǔn)的組合，來對結(jié)果進(jìn)行排名(拒絕造成碰撞的軌跡)。將最優(yōu)軌跡呈現(xiàn)給用戶。備選地，規(guī)劃模塊115能夠呈現(xiàn)任意數(shù)目的通過不同標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化的軌跡。
[0043]盡管可以如圖3中所示直接考慮內(nèi)窺鏡的位置，但在其他實(shí)施例中，所述內(nèi)窺鏡可以以機(jī)器人的方式受控，以擴(kuò)展成像能力。在這樣的實(shí)施例中，所述機(jī)器人的位置也被考慮在內(nèi)。在以機(jī)器人的方式控制內(nèi)窺鏡316時(shí)，C型臂310和機(jī)器人的位置可以被組合在所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)中，以避免X射線成像系統(tǒng)與所述機(jī)器人的碰撞，而不損害圖像品質(zhì)。
[0044]在其中對象的解剖結(jié)構(gòu)在程序期間改變的實(shí)施例中，術(shù)前圖像(144)仍可以被用于提供來自X射線的建議視圖。然而，所述圖像將不反映新的解剖結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樗鲂碌慕馄式Y(jié)構(gòu)在術(shù)前圖像的采集其間是不存在的。這能通過提供虛擬解剖結(jié)構(gòu)部分的模型并將虛擬解剖結(jié)構(gòu)部分增加到所述術(shù)前圖像或從術(shù)前圖像減去所述虛擬解剖結(jié)構(gòu)部分，而被克月艮。在一個(gè)范例中，實(shí)施例解決了在移植物被置于患病冠狀動(dòng)脈上之后，對旁路移植物成像的特殊情況。在該情況中，特定的解剖結(jié)構(gòu)在術(shù)前圖像中不存在。能夠通過手動(dòng)描繪動(dòng)脈的可見部分從內(nèi)窺鏡圖像，并通過執(zhí)行用戶定義的半徑和形狀(例如圓形橫截面)將所描繪的形狀人工添加到來自術(shù)前圖像的3D模型，來人工生成旁路動(dòng)脈的模型。盡管該方法的精確度將低于針對動(dòng)脈存在于術(shù)前圖像中的，但該方法將得到重復(fù)足夠的圖像采集協(xié)議。
[0045]參考圖4，可以使用畫中畫可視化。在該實(shí)施例中，如上所述計(jì)算內(nèi)窺鏡圖像平面相對于定位掃描X射線圖像的位置。規(guī)劃系統(tǒng)115 (圖1)然后計(jì)算C型臂的姿態(tài)，從而所述成像平面與內(nèi)窺鏡的成像平面重合。由于所述內(nèi)窺鏡將遮擋該圖像，所述系統(tǒng)計(jì)算在其中遮擋最小的內(nèi)窺鏡的新位置，或者移動(dòng)內(nèi)窺鏡(可以使用機(jī)器人控制器/控制系統(tǒng)170以將機(jī)器人126移動(dòng)到新位置，來執(zhí)行該移動(dòng)(圖1))。在采集了 X射線圖像之后，能夠(例如通過機(jī)器人126)來將所述內(nèi)窺鏡移動(dòng)回到其原始位置。作為該協(xié)議的結(jié)果，能夠向用戶提供畫中畫可視化，示出實(shí)況內(nèi)窺鏡視頻190和視場的X射線擴(kuò)展圖像192?？梢韵鄬τ赬射線圖像192 (和/或術(shù)前圖像)的靜止背景圖像示出內(nèi)窺鏡視頻190，以提供感興趣區(qū)域(例如動(dòng)脈194)的更完整的圖像。
[0046]參考圖5A和圖5B,根據(jù)本發(fā)明的原理,機(jī)器人系統(tǒng)502夾持內(nèi)窺鏡504。機(jī)器人系統(tǒng)502需要避免與C型臂506碰撞。這能夠通過使用機(jī)器人系統(tǒng)502的位置信息得以完成，以確保其位置遠(yuǎn)離經(jīng)優(yōu)化的C型臂軌跡，而不改變內(nèi)窺鏡的位置或取向。
[0047]在一個(gè)實(shí)施例中，存在特殊情況，其中內(nèi)窺鏡504由機(jī)器人系統(tǒng)502夾持，并且被允許即時(shí)且精確地從X射線視場移除，并然后被放回到確切相同的位置。先前的實(shí)施例包括優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，以避免與內(nèi)窺鏡504碰撞。在正利用機(jī)器人引導(dǎo)的內(nèi)窺鏡夾持器或機(jī)器人系統(tǒng)502執(zhí)行介入的情況中，所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可能也需要包括機(jī)器人系統(tǒng)502的存在。這能夠通過將機(jī)器人位置信息包括在C型臂優(yōu)化算法中，而得到解決，或者如果機(jī)器人系統(tǒng)502具有冗余的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，則其能夠以這樣的方式被移動(dòng):以避開C型臂506的新位置而不改變內(nèi)窺鏡的取向和位置。
[0048]為了將機(jī)器人位置包括在C型臂協(xié)議優(yōu)化算法中，機(jī)器人系統(tǒng)502包括能夠與C型臂506的坐標(biāo)系配準(zhǔn)的坐標(biāo)系。假設(shè)內(nèi)窺鏡504被容易地配準(zhǔn)到C型臂506，并且機(jī)器人系統(tǒng)502以已知的方式被附接到內(nèi)窺鏡504，則能夠利用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人方法(即允許配準(zhǔn)的變換)來執(zhí)行坐標(biāo)系之間的配準(zhǔn)。一旦這已被完成，則機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和機(jī)器人系統(tǒng)502的接頭位置能夠被用于計(jì)算整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)502在C型臂坐標(biāo)系中的位置。該信息能夠被包括在C型臂優(yōu)化方案中。
[0049]為了使用機(jī)器人冗余動(dòng)力機(jī)構(gòu)來確保沒有與C型臂506的碰撞，使用所述優(yōu)化協(xié)議計(jì)算的C型臂位置將必須被轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)參照系中。一旦這已被完成(以與上述相似的方法)，則機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型能夠計(jì)算機(jī)器人系統(tǒng)502的位置，從而無需改變內(nèi)窺鏡位置或取向，能夠?qū)C(jī)器人系統(tǒng)502從C型臂506的軌跡移開。這在比較圖5A和圖5B時(shí)示例性地可見。圖5A不出相對于C型臂506的第一位置或姿態(tài)的機(jī)器人系統(tǒng)502。圖5B不出C型臂506的新位置(例如在箭頭“A”的方向旋轉(zhuǎn))。機(jī)器人系統(tǒng)502已采用新的配置，所述新的配置移出C型臂506的路徑；然而盡管夾持內(nèi)窺鏡504的機(jī)器人系統(tǒng)502移動(dòng)，但是內(nèi)窺鏡504在圖5A和圖5B兩者中均保留在相同位置。
[0050]本發(fā)明的原理提供了不同成像模態(tài)類型的坐標(biāo)系之間的配準(zhǔn)，以提供用于移動(dòng)成像硬件的規(guī)劃，以提供最優(yōu)視角，避免碰撞并提供最佳結(jié)果。對內(nèi)窺鏡圖像上的目標(biāo)點(diǎn)的選擇，以及所述C型臂根據(jù)某種經(jīng)優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)改善了對所選擇的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的可視化。本發(fā)明的原理能夠被用于任意操作室環(huán)境中，并且在使用內(nèi)窺鏡和C型臂的混合型操作室中尤其有用。本發(fā)明的原理尤其有用的程序包括多種心臟、腫瘤學(xué)、神經(jīng)科手術(shù)或其他程序。本發(fā)明的原理也可以被擴(kuò)展到在其中移動(dòng)式C型臂與內(nèi)窺鏡一起使用的室以及其他場景中。
[0051]參考圖6，示例性地描繪根據(jù)示范性實(shí)施例用于多模態(tài)成像采集的方法。在方框602中，利用具有被配置在C型臂上的源和探測器的X射線系統(tǒng)(或其他成像系統(tǒng))來采集定位掃描。在方框604中，計(jì)算相對于所述C型臂的內(nèi)窺鏡位置(或另一成像模態(tài)的位置)。這在所述定位掃描包括所述內(nèi)窺鏡的至少部分時(shí)可以被容易地執(zhí)行，這是因?yàn)閮?nèi)窺鏡的位置應(yīng)是已知的。在一個(gè)實(shí)施例中，在方塊606中,可以使用機(jī)器人系統(tǒng),或傳感器系統(tǒng)(例如光纖形狀感測系統(tǒng)等)來確定內(nèi)窺鏡的(一個(gè)或多個(gè))位置。
[0052]當(dāng)內(nèi)窺鏡圖像不存在于所述定位掃描中時(shí)，需要在方框608中通過另一種方法來計(jì)算內(nèi)窺鏡位置。在方框610中，將所述內(nèi)窺鏡的視圖與術(shù)前圖像配準(zhǔn)。在方框612中，將所述定位掃描配準(zhǔn)到所述術(shù)前圖像，以計(jì)算相對于所述C型臂的內(nèi)窺鏡位置。
[0053]在方框616中，在內(nèi)窺鏡圖像中選擇用于X射線成像的感興趣區(qū)域。在方框618中，使用優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算針對所述C型臂的最優(yōu)的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)采集姿態(tài)，以確定針對所述感興趣區(qū)域的最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)。所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè):避免所述內(nèi)窺鏡與所述C型臂之間的碰撞；避免對所述感興趣區(qū)域的遮擋，將所述感興趣區(qū)域可視化和/或控制輻射劑量。也預(yù)期其他標(biāo)準(zhǔn)。在方框620中，可以加權(quán)所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，以將所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分優(yōu)先次序。這可以包括為所述標(biāo)準(zhǔn)分配數(shù)字權(quán)重或以給定順序定址所述標(biāo)準(zhǔn)，以產(chǎn)生期望的結(jié)果。
[0054]在方框622中，在顯示器上繪制最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)的圖像，以允許用于選擇姿態(tài)位置以優(yōu)化規(guī)劃。所述姿態(tài)圖像可以包括在采集所述X射線圖像之前取得的術(shù)前圖像。這可以包括在方框624中使用所述C型臂的多個(gè)位置，以生成來自所述術(shù)前圖像的所述感興趣區(qū)域的對應(yīng)視圖，并在方框626中通過察看所述術(shù)前圖像選擇所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)。所述最佳姿態(tài)可以包括提供所述感興趣區(qū)域的完整視圖的姿態(tài)、具有低X射線散射的姿態(tài)、提供所述感興趣區(qū)域的不受遮擋的視圖的姿態(tài)、減少輻射劑量的姿態(tài)，等。
[0055]在方框630中，根據(jù)經(jīng)優(yōu)化的規(guī)劃來采集所述感興趣區(qū)域的X射線圖像?？梢酝ㄟ^控制成像模態(tài)的方式和位置，來實(shí)施所述優(yōu)化規(guī)劃。在方框632中，在圖像采集期間，機(jī)器人系統(tǒng)被配置為維持所述內(nèi)窺鏡的位置，并且所述機(jī)器人系統(tǒng)移動(dòng)或改變其位置，以避免與所述C型臂的碰撞，同時(shí)維持所述內(nèi)窺鏡的所述位置。
[0056]在方框634中，可以將實(shí)況內(nèi)窺鏡視圖繪制在X射線圖像背景中的對應(yīng)位置上，以為所述用戶提供更完整的圖像。在方框636中，可以生成解剖結(jié)構(gòu)改變的圖像模型或其他繪制，并將所述圖像模型或其他繪制增加到所述術(shù)前圖像，以將在所述術(shù)前圖像已被采集之后進(jìn)行的解剖結(jié)構(gòu)改變考慮在內(nèi)。該模型可以由醫(yī)師繪制或以其他方式被輸入到術(shù)前3D模型中。
[0057]在解釋所附權(quán)利要求書時(shí)，應(yīng)理解:
[0058]a)詞語“包括”不排除存在給定權(quán)利要求中列出的那些之外的其他元件或動(dòng)作；
[0059]b)元件前面的詞語“一或一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件；
[0060]c)權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記均不限制它們的范圍；
[0061]d)幾個(gè)“單元”可以由相同的物品或硬件或軟件實(shí)施的結(jié)構(gòu)或功能代表；并且
[0062]e)不旨在要求動(dòng)作的特定順序，除非明確指明。
[0063]已描述了用于在內(nèi)窺鏡手術(shù)中的最優(yōu)圖像采集的C型臂軌跡規(guī)劃的優(yōu)選實(shí)施例(這些實(shí)施例意圖為示例性而非限制性的)，應(yīng)注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員鑒于以上教導(dǎo)能做出多種修改和變型。因此要理解，可以對所公開的公開內(nèi)容的特定實(shí)施例進(jìn)行在本文中公開的實(shí)施例的范圍內(nèi)的改變，所述范圍由權(quán)利要求書概括。因此已描述了專利法所要求的細(xì)節(jié)和特征，在權(quán)利要求書中闡述要求并期望由專利法保護(hù)的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像采集系統(tǒng)，包括: 第一成像模態(tài)設(shè)備(102)，其被配置為從至少一個(gè)位置采集來自對象的圖像； 第二成像模態(tài)設(shè)備(124)，其被配置為從多個(gè)姿態(tài)采集所述對象的圖像，以提供最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，所述多個(gè)姿態(tài)是基于所述第一成像模態(tài)設(shè)備的所述至少一個(gè)位置并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的；以及 規(guī)劃模塊(115)，其被存儲在存儲器中并且被配置為確定至少一個(gè)軌跡，所述至少一個(gè)軌跡允許實(shí)現(xiàn)所述第二成像模態(tài)設(shè)備的所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，以與所述第一成像模態(tài)設(shè)備協(xié)作地采集所述對象的一幅或多幅圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一成像模態(tài)設(shè)備(102)和所述第二成像模態(tài)設(shè)備(124)包括X射線成像系統(tǒng)和內(nèi)窺鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)包括以下中的一個(gè)或多個(gè):避免所述第一成像模態(tài)設(shè)備與所述第二成像模態(tài)設(shè)備之間的碰撞；避免對所述對象中的感興趣區(qū)域的遮擋；所述感興趣區(qū)域的可視化和/或輻射劑量控制。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)被加權(quán)(180)以將所述標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分優(yōu)先次序。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一成像模態(tài)設(shè)備(102)包括機(jī)器人系統(tǒng)(126)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)器人系統(tǒng)(126)被配置為維持所述第一成像模態(tài)設(shè)備的位置，并且所述至少一個(gè)軌跡向機(jī)器人控制器(178)提供運(yùn)動(dòng)信息，使得所述機(jī)器人系統(tǒng)移動(dòng)以在被移動(dòng)時(shí)避免與所述第二成像模態(tài)設(shè)備碰撞，同時(shí)維持所述第一成像模態(tài)設(shè)備的所述位置。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)軌跡包括用于在程序期間移動(dòng)至少所述第二成像模態(tài)設(shè)備的腳本(128)，其中，所述至少一個(gè)軌跡是使用術(shù)前圖像導(dǎo)出的。
8.一種圖像采集系統(tǒng)，包括: 內(nèi)窺鏡(102)，其被配置用于察看感興趣區(qū)域并且具有一位置； X射線系統(tǒng)(110)，其具有被配置在C型臂上的源和探測器，所述C型臂具有受控的運(yùn)動(dòng)，以通過將所述C型臂移動(dòng)到多個(gè)姿態(tài)來采集所述對象的圖像；以及 規(guī)劃模塊(115)，其被存儲在存儲器中并且被配置為提供協(xié)作規(guī)劃，以采用所述內(nèi)窺鏡的所述位置和所述C型臂的所述姿態(tài)來優(yōu)化視圖，用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來采集所述對象的一幅或多幅圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)包括以下中的一個(gè)或多個(gè):避免所述內(nèi)窺鏡與所述C型臂之間的碰撞；避免對所述對象中的感興趣區(qū)域的遮擋；所述感興趣區(qū)域的可視化和/或輻射劑量控制。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)被加權(quán)(180)以將所述標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分優(yōu)先次序。
11.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括機(jī)器人系統(tǒng)(126)，所述機(jī)器人系統(tǒng)被配置為移動(dòng)并獲得所述內(nèi)窺鏡的所述位置。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)器人系統(tǒng)(126)被配置為維持所述內(nèi)窺鏡的位置，并且所述規(guī)劃向機(jī)器人控制器(178)提供運(yùn)動(dòng)信息，使得所述機(jī)器人系統(tǒng)移動(dòng)以在移動(dòng)時(shí)避免與所述C型臂的碰撞，同時(shí)維持所述內(nèi)窺鏡的所述位置。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述規(guī)劃包括用于在程序期間移動(dòng)所述C型臂的腳本(128)，其中，所述規(guī)劃是使用術(shù)前圖像導(dǎo)出的。
14.一種用于多模態(tài)圖像采集的方法，包括: 利用具有移動(dòng)結(jié)構(gòu)的第一成像模態(tài)來采集(602)定位掃描； 計(jì)算(604)第二成像模態(tài)關(guān)于所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)的位置； 在來自所述第二成像模態(tài)的圖像中選擇(616)感興趣區(qū)域； 使用優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算(618)針對所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)的一個(gè)或多個(gè)采集姿態(tài)，以確定針對所述感興趣區(qū)域的最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)； 繪制(622)所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)，以在利用所述第一成像模態(tài)來采集圖像之前使用術(shù)前圖像來提供經(jīng)優(yōu)化的規(guī)劃；以及 根據(jù)所述經(jīng)優(yōu)化的規(guī)劃利用所述第一成像模態(tài)來采集(630)所述感興趣區(qū)域的所述圖像。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)包括以下中的一個(gè)或多個(gè):避免所述第一成像模態(tài)與第二成像模態(tài)之間的碰撞；避免對所述感興趣區(qū)域的遮擋；將所述感興趣區(qū)域可視化和/或控制輻射劑量。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括對所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)加權(quán)￠20)以將所述優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分優(yōu)先次序。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括使用機(jī)器人系統(tǒng)來確定(606)所述第二成像模態(tài)的位置。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述機(jī)器人系統(tǒng)被配置為維持所述第二成像模態(tài)的位置，并且還包括移動(dòng)(632)所述機(jī)器人系統(tǒng)以避免與所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)的碰撞，同時(shí)維持所述第二成像模態(tài)的所述位置。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括: 當(dāng)所述第二成像模態(tài)在所述定位掃描中不可見時(shí): 將所述第二成像模態(tài)的視圖與所述術(shù)前圖像配準(zhǔn)￠10);并且 將所述定位掃描配準(zhǔn)(612)到所述術(shù)前圖像，以計(jì)算關(guān)于所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)的所述第二成像模態(tài)位置。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，繪制所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)包括: 采用(624)所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)的多個(gè)位置以從所述術(shù)前圖像生成所述感興趣區(qū)域的對應(yīng)視圖；以及 通過察看所述術(shù)前圖像來選擇(626)所述最佳的一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述最佳姿態(tài)包括提供所述感興趣區(qū)域的全視圖的姿態(tài)。
22.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括: 利用所述第二成像模態(tài)在第一成像模態(tài)圖像背景的對應(yīng)位置上繪制(634)實(shí)況視圖，以提供更完整的圖像。
23.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括: 生成(636)解剖結(jié)構(gòu)改變的圖像模型，并將所述圖像模型添加到所述術(shù)前圖像，以考慮在所述術(shù)前圖像已被采集之后在所述感興趣區(qū)域中做出的解剖結(jié)構(gòu)改變。
24.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一成像模態(tài)包括具有被配置在C型臂上的源和探測器的X射線系統(tǒng)，并且所述移動(dòng)結(jié)構(gòu)包括所述C型臂。
25.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第二成像模態(tài)包括內(nèi)窺鏡。
【文檔編號】A61B6/12GK104411248SQ201380034368
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】A·波波維奇, H·埃爾哈瓦林 申請人:皇家飛利浦有限公司