用于手術(shù)儀器引導(dǎo)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于使得能夠在介入流程中進(jìn)行儀器引導(dǎo)的成像系統(tǒng)(100)包括：-輸入部(130)，其用于獲得用在所述介入流程中的介入路徑(220)，所述介入路徑是基于患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)(200)而規(guī)劃的，并且所述介入路徑指示在所述患者的外部上的進(jìn)入點(diǎn)(230)；-照相機(jī)(124-127)，其用于在所述介入流程期間獲得所述患者的外部的照相機(jī)圖像(270)；-處理器(140)，其用于i)建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間對(duì)應(yīng)，ii)基于所述空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算所述介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖(280)，并且iii)組合所述介入路徑的所述視圖與所述照相機(jī)圖像，以獲得合成圖像(290)；以及，-顯示輸出部(150)，其用于將所述合成圖像顯示在顯示器(162)上。
【專利說明】用于手術(shù)儀器引導(dǎo)的増強(qiáng)現(xiàn)實(shí)成像系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于使得能夠在介入流程中進(jìn)行儀器引導(dǎo)的成像系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用于使得能夠在介入流程中進(jìn)行儀器引導(dǎo)的方法，并且涉及一種包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行所述方法的指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0002]在諸如手術(shù)、活檢等的介入流程中，臨床醫(yī)師頻繁地使用成像系統(tǒng)來獲得患者的內(nèi)部視圖。為了這一目的，可以使用諸如標(biāo)準(zhǔn)X射線成像、計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、磁共振成像(MRI)等的成像模態(tài)。由于介入儀器在患者的內(nèi)部的視圖中是可見的，患者的內(nèi)部的視圖使得臨床醫(yī)師能夠獲得儀器引導(dǎo)，即，與介入儀器的相對(duì)于患者的內(nèi)部的目標(biāo)區(qū)的位置和取向有關(guān)的引導(dǎo)。因此，臨床醫(yī)師例如可以確定在介入流程的過程中，介入儀器是否已經(jīng)偏離朝向目標(biāo)區(qū)的路徑，并且如果已經(jīng)偏離的話，則相應(yīng)地重新定位介入儀器。

【背景技術(shù)】
[0003]可以期望在介入流程的進(jìn)入階段期間獲得儀器引導(dǎo)，來使得臨床醫(yī)師能夠適當(dāng)?shù)貙?duì)介入儀器進(jìn)行定位以及取向，以朝向目標(biāo)區(qū)進(jìn)入到患者的內(nèi)部中。
[0004]題為“CameraAugmented Mobile C-Arm (CAMC): Cal i brat 1n, AccuracyStudy, and Clinical Applicat1ns，，(IEEE Transact1ns on Medical Imaging，第29卷、第7號(hào)(2010年7月))的出版物描述了一種利用允許光學(xué)圖像與X射線圖像的實(shí)時(shí)融合的標(biāo)準(zhǔn)攝像機(jī)以及雙反射鏡系統(tǒng)進(jìn)行增強(qiáng)的移動(dòng)式C型臂。安裝所述攝像機(jī)，使得其光學(xué)中心實(shí)質(zhì)上與所述C型臂的X射線源一致。在一次性校準(zhǔn)例程之后，對(duì)所采集的X射線圖像和光學(xué)圖像進(jìn)行聯(lián)合配準(zhǔn)。用戶接口允許X射線到視頻圖像上的覆蓋。應(yīng)當(dāng)說實(shí)時(shí)圖像覆蓋允許外科醫(yī)師容易地針對(duì)儀器在正確位置處將皮膚切開，并且然后其在放置手術(shù)儀器期間向外科醫(yī)師提供直接反饋。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]上述系統(tǒng)的一個(gè)問題是其機(jī)械復(fù)雜性。上述系統(tǒng)的另外的問題是其能夠?qū)е略黾拥能嘔i射暴露。
[0006]具有用于使得能夠進(jìn)行機(jī)械復(fù)雜性較小的和/或最小化輻射暴露的儀器引導(dǎo)的系統(tǒng)或方法將是有利的。
[0007]為了更好地解決這一問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種用于使得能夠在介入流程中進(jìn)行儀器引導(dǎo)的成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括:
[0008]-輸入部，其用于獲得用在所述介入流程中的介入路徑，所述介入路徑是基于患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)而規(guī)劃的，并且所述介入路徑指示在所述患者的外部上的進(jìn)入點(diǎn)；
[0009]-照相機(jī)，其用于在所述介入流程期間獲得所述患者的外部的照相機(jī)圖像；
[0010]-處理器，其用于:i)建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間對(duì)應(yīng)；?)基于所述空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算所述介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖；并且iii)組合所述介入路徑的所述視圖與所述照相機(jī)圖像，以獲得合成圖像；以及
[0011]-顯示輸出部，其用于將所述合成圖像顯示在顯示器上。
[0012]在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種用于使得能夠在介入流程中進(jìn)行儀器引導(dǎo)的方法，所述方法包括:
[0013]-獲得用在所述介入流程中的介入路徑，所述介入路徑是基于患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)而規(guī)劃的，并且所述介入路徑指示在所述患者的外部上的進(jìn)入點(diǎn)；
[0014]-在所述介入流程期間獲得所述患者的外部的照相機(jī)圖像；
[0015]-1)建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間對(duì)應(yīng)；ii)基于所述空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算所述介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖；并且iii)組合所述介入路徑的所述視圖與所述照相機(jī)圖像，以獲得合成圖像；并且
[0016]-將所述合成圖像顯示在顯示器上。
[0017]在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種包括指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述指令用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行所述方法。
[0018]上述測(cè)量使得能夠在介入流程中進(jìn)行儀器引導(dǎo)。為了這一目的，所述成像系統(tǒng)包括輸入部，所述輸入部獲得用在介入流程中的介入路徑。此處，術(shù)語介入流程指的是涉及將介入儀器插入到所述患者的內(nèi)部中以到達(dá)目標(biāo)區(qū)的流程。所述介入路徑指示如何從所述患者的外部到達(dá)在所述患者的內(nèi)部之內(nèi)的所述目標(biāo)區(qū)。所述介入儀器能夠是小的介入儀器，例如針，并且臨床醫(yī)師可以通過使所述針跟隨所述介入路徑而到達(dá)所述目標(biāo)區(qū)。
[0019]已經(jīng)基于所述患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)規(guī)劃了所述介入路徑。所述3D圖像數(shù)據(jù)本身是所述患者的內(nèi)部的數(shù)據(jù)，其當(dāng)規(guī)劃所述介入流程時(shí)是可用的。所述3D圖像數(shù)據(jù)是與經(jīng)歷所述介入流程的患者相同的患者的。以數(shù)據(jù)的形式，例如，以坐標(biāo)列表的形式獲得所述介入路徑。也可以相對(duì)于例如具有在相同的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的所述3D圖像數(shù)據(jù)定義所述介入路徑。
[0020]所述介入路徑指示在所述患者的外部上的進(jìn)入點(diǎn)，S卩，在所述患者的外部上的其中所述介入儀器要被插入以便跟隨所述介入路徑的位置。所述進(jìn)入點(diǎn)通常對(duì)應(yīng)于所述介入路徑的一端，而所述介入路徑向前引導(dǎo)到所述目標(biāo)區(qū)。
[0021]所述成像系統(tǒng)還包括用于在所述介入流程期間獲得所述患者的外部的照相機(jī)圖像的照相機(jī)。照相機(jī)是通常包括對(duì)光(即，視覺可察覺的電磁輻射)敏感的傳感器的設(shè)備。所述照相機(jī)圖像示出在所述介入流程期間的所述患者的外部的至少部分。從而，當(dāng)所述儀器定位在所述患者的外部的所述部分的附近時(shí)，所述照相機(jī)圖像也示出臨床醫(yī)師的(一個(gè)或兩個(gè))手以及所述介入儀器。所述照相機(jī)圖像能夠是來自照相機(jī)圖像流的圖像，例如，來自在所述介入流程期由所述照相機(jī)捕捉的視頻序列的圖像。所述照相機(jī)因此能夠被布置為實(shí)時(shí)地或接近實(shí)時(shí)地提供照相機(jī)圖像流?；蛘?，所述照相機(jī)能夠被布置為獲得單幅照相機(jī)圖像或以固定或動(dòng)態(tài)的間隔獲得多幅照相機(jī)圖像。
[0022]所述系統(tǒng)還包括用于建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間對(duì)應(yīng)的處理器。此處，術(shù)語空間對(duì)應(yīng)指的是允許確定所述照相機(jī)圖像能夠如何被幾何匹配到所述3D圖像數(shù)據(jù)和/或所述3D圖像數(shù)據(jù)能夠如何被幾何匹配到所述照相機(jī)圖像的數(shù)據(jù)。這能夠被解釋如下。所述照相機(jī)圖像從外部視角示出所述患者的部分。所述3D圖像數(shù)據(jù)從內(nèi)部視角示出所述患者的部分。幾何匹配涉及確定從所述外部視角示出的患者的所述部分能夠如何覆蓋、紙連或以其他方式空間對(duì)應(yīng)到從所述內(nèi)部視角示出的所述患者的所述部分，和/或從所述內(nèi)部視角示出的所述患者的所述部分能夠如何覆蓋、紙連或以其他方式空間對(duì)應(yīng)到從所述外部視角示出的患者的所述部分?；谒隹臻g對(duì)應(yīng)，所述處理器計(jì)算所述介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖。因此，所述介入路徑被描繪，使得其與所述照相機(jī)圖像幾何匹配。計(jì)算所述視圖例如能夠涉及使用適當(dāng)?shù)耐队皡?shù)投影所述介入路徑，橫切所述介入路徑等。因此，所述視圖示出與所述照相機(jī)圖像幾何匹配的所述介入路徑。
[0023]所述處理器組合所述介入路徑的所述視圖與所述照相機(jī)圖像，以獲得所述合成圖像。組合能夠涉及所述視圖與所述照相機(jī)圖像的覆蓋、融合等。因此，獲得合成圖像，其通常示出所述照相機(jī)圖像的至少部分以及所述介入路徑的所述視圖的至少部分。所述系統(tǒng)還包括顯示輸出部，所述顯示輸出部用于將所述合成圖像顯示在顯示器上，從而向所述臨床醫(yī)師提供所述合成圖像。
[0024]發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于使得臨床醫(yī)師能夠相對(duì)于在所述患者的外部上的進(jìn)入點(diǎn)對(duì)所述介入儀器適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行定位和取向而言，組合患者的外部的照相機(jī)圖像與關(guān)于所述患者的內(nèi)部的空間對(duì)應(yīng)信息是有利的。同時(shí)，期望在所述照相機(jī)圖像所示的事物中保持靈活性，即，臨床醫(yī)師可以期望重新定位所述照相機(jī)，從而在所述照相機(jī)圖像中獲得所述進(jìn)入點(diǎn)的更好的視圖。通過獲得用在介入流程中的介入路徑，來獲得指示相對(duì)于所述患者的內(nèi)部的所述進(jìn)入點(diǎn)的相關(guān)信息。通過建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的用于規(guī)劃所述介入路徑的所述空間對(duì)應(yīng)，能夠計(jì)算所述介入路徑的與特定照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖。通過顯示與所述照相機(jī)圖像組合的所述介入路徑的所述視圖，臨床醫(yī)師能夠方便地確定所述介入儀器相對(duì)于在所述患者的外部上的所述進(jìn)入點(diǎn)以及在所述患者的內(nèi)部之內(nèi)的隨后的介入路徑的位置和取向。
[0025]有利地，針對(duì)每幅不同照相機(jī)圖像(例如，由于對(duì)所述照相機(jī)的重新定位)，不需要獲得所述患者的內(nèi)部的不同視圖(例如，通過采集新的2DX射線圖像)。有利地，避免了在其他情況下當(dāng)采集新的2D X射線圖像時(shí)將出現(xiàn)的額外輻射暴露。相反地，利用已經(jīng)采集的3D圖像數(shù)據(jù)。有利地，不需要物理地對(duì)準(zhǔn)所述照相機(jī)與成像采集點(diǎn)，這是因?yàn)樵谒稣障鄼C(jī)圖像與所述介入路徑之間的所述空間對(duì)應(yīng)是基于所述3D圖像數(shù)據(jù)而計(jì)算的。有利地，避免了獲得在所述照相機(jī)與所述成像采集點(diǎn)之間的光學(xué)對(duì)應(yīng)的例如使用反射鏡的復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0026]任選地，所述成像系統(tǒng)是包括C型臂的X射線系統(tǒng)，并且所述照相機(jī)固定于所述C型臂。C型臂允許相對(duì)于所述患者重新定位X射線采集點(diǎn)，例如以獲得所述患者的內(nèi)部的不同視圖。通過將所述照相機(jī)固定于所述C型臂，用于重新定位的相同的機(jī)構(gòu)也能夠用于重新定位所述照相機(jī)，例如以獲得所述患者的外部的不同視圖。有利地，能夠容易地從所述C型臂的位置得到所述照相機(jī)相對(duì)于所述患者的位置，從而使得能夠更準(zhǔn)確地建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的所述空間對(duì)應(yīng)。
[0027]任選地，所述C型臂包括X射線探測(cè)器，并且所述照相機(jī)被布置在所述X射線探測(cè)器旁邊或被布置在所述X射線探測(cè)器中。通過將所述照相機(jī)固定在所述C型臂上在所述X射線探測(cè)器旁邊或在所述X射線探測(cè)器中而不是例如固定于X射線準(zhǔn)直器，對(duì)于臨床醫(yī)師而言當(dāng)重新定位所述C型臂以在所述照相機(jī)圖像中獲得所述患者的外部的典型視圖時(shí)，更多工作空間是可用的。有利地，固定在所述X射線探測(cè)器旁邊的所述照相機(jī)并不影響所述X射線成像，這是因?yàn)樗稣障鄼C(jī)在X射線束的范圍之外。
[0028]任選地，所述X射線探測(cè)器包括沿所述X射線探測(cè)器的邊緣布置的碰撞傳感器，并且所述照相機(jī)被布置在沿所述邊緣的所述碰撞傳感器中的兩個(gè)之間的間隙中。所述碰撞傳感器之間的間隙相當(dāng)適合于布置所述照相機(jī)，這是因?yàn)檫@并不增加所述X射線探測(cè)器的外部尺寸。
[0029]任選地，所述處理器被布置為在重新定位所述C型臂后:i)重新建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的所述空間對(duì)應(yīng)；并且ii)重新計(jì)算所述介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的所述視圖。這樣一來，如果作為通過相對(duì)于所述患者重新定位所述C型臂來重新定位所述照相機(jī)的結(jié)果，所述照相機(jī)獲得新的照相機(jī)圖像，則所述視圖被自動(dòng)重新計(jì)算以匹配所述新的照相機(jī)圖像。
[0030]任選地，所述成像系統(tǒng)包括另外的照相機(jī)，所述另外的照相機(jī)用于獲得另外的照相機(jī)圖像，所述另外的照相機(jī)圖像提供所述患者的外部的與所述照相機(jī)圖像不同的視角，并且其中:
[0031]-所述處理器被布置為:i)建立在所述另外的照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的另外的空間對(duì)應(yīng)；ii)基于所述另外的空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算所述介入路徑的與所述另外的照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的另外的視圖；并且iii)組合所述介入路徑的所述另外的視圖與所述另外的照相機(jī)圖像，以獲得另外的合成圖像；并且其中
[0032]-所述顯示輸出部被布置為在顯示所述合成圖像的同時(shí)顯示所述另外的合成圖像。
[0033]因此，顯示兩幅合成圖像，每幅提供所述患者的外部的不同視角并且每幅提供所述介入路徑的對(duì)應(yīng)視圖。有利地，向臨床醫(yī)師提供所述進(jìn)入點(diǎn)的更好的可視化，這是因?yàn)楫?dāng)在兩幅不同合成圖像上觀察所述進(jìn)入點(diǎn)時(shí)更易于解讀所述進(jìn)入點(diǎn)的空間位置。有利地，臨床醫(yī)師能夠相對(duì)于所述進(jìn)入點(diǎn)更好地定位所述儀器或電磁輻射。
[0034]任選地，所述成像系統(tǒng)包括:
[0035]-多個(gè)多于兩個(gè)照相機(jī)；
[0036]-用戶輸入部，其用于使得臨床醫(yī)師能夠在所述多個(gè)多于兩個(gè)照相機(jī)之中選擇所述照相機(jī)和所述另外的照相機(jī)。
[0037]通過在所述多個(gè)多于兩個(gè)照相機(jī)之中選擇所述照相機(jī)和所述另外的照相機(jī)，臨床醫(yī)師能夠選擇所述患者的外部的最好的視角。有利地，當(dāng)在所述多個(gè)照相機(jī)的中的一個(gè)或多個(gè)的所述照相機(jī)圖像中所述進(jìn)入點(diǎn)被遮擋時(shí)，例如由于所述儀器的存在，臨床醫(yī)師能夠方便地選擇其中所述進(jìn)入點(diǎn)未被遮擋或較小程度地被遮擋的照相機(jī)。
[0038]任選地，所述處理器被布置為:i)基于所述空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算所述3D圖像數(shù)據(jù)的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖；并且ii)將所述3D圖像數(shù)據(jù)的所述視圖、所述介入路徑的所述視圖以及所述照相機(jī)圖像組合為所述合成圖像。
[0039]通過額外示出所述3D圖像數(shù)據(jù)的視圖，來向臨床醫(yī)師提供關(guān)于所述患者的內(nèi)部的額外信息，所述額外信息空間地對(duì)應(yīng)于所述介入路徑的所述視圖以及在所述照相機(jī)圖像中示出的所述患者的外部。
[0040]任選地，所述成像系統(tǒng)被布置為在所述患者的介入前成像流程中建立所述3D圖像數(shù)據(jù)。因?yàn)槭褂靡呀?jīng)存在的3D圖像數(shù)據(jù)，所以不需要額外地采集所述患者的內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)。因此，對(duì)所述患者和臨床醫(yī)師的輻射暴露被保持到最小。
[0041]任選地，所述3D圖像數(shù)據(jù)是與所述成像系統(tǒng)提供的模態(tài)不同的模態(tài)的3D圖像數(shù)據(jù)。例如，能夠由MRI采集所述3D圖像數(shù)據(jù)，而所述成像系統(tǒng)是X射線成像系統(tǒng)。
[0042]任選地，所述空間對(duì)應(yīng)是在所述患者的在所述照相機(jī)圖像中的位置與所述患者的在所述3D圖像數(shù)據(jù)中的位置之間的空間對(duì)應(yīng)，并且，所述處理器被布置為通過分析所述照相機(jī)圖像來建立所述患者的在所述照相機(jī)圖像中的位置。因此考慮了所述患者的位置的改變。
[0043]任選地，所述照相機(jī)剛性地固定于所述成像系統(tǒng)。剛性固定使得能夠容易地和/或準(zhǔn)確地建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的所述空間對(duì)應(yīng)。
[0044]任選地，所述處理器被布置為基于在所述成像系統(tǒng)的校準(zhǔn)階段期間獲得的空間對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)來建立所述空間對(duì)應(yīng)，所述校準(zhǔn)階段包括建立在所述照相機(jī)與所述成像系統(tǒng)之間的相對(duì)位置。因?yàn)樗稣障鄼C(jī)是所述成像系統(tǒng)的部分，所以在所述照相機(jī)與所述成像系統(tǒng)之間的相對(duì)位置是已知的或在一定程度上能夠被確定。通過在校準(zhǔn)階段期間建立它們的相對(duì)位置，所述相對(duì)位置能夠被考慮到，從而允許更容易地和/或更準(zhǔn)確地建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的所述空間對(duì)應(yīng)。有利地，在所述照相機(jī)剛性固定到所述成像系統(tǒng)的情況中，在各種介入流程期間，在所述照相機(jī)與所述成像系統(tǒng)之間的相對(duì)位置是固定的，并且因此，針對(duì)在所述照相機(jī)與所述成像系統(tǒng)之間的相對(duì)位置的改變，單個(gè)校準(zhǔn)階段是足夠的，即，在介入期間和/或在介入之間不需要連續(xù)地更新所述空間對(duì)應(yīng)。相反地，僅需要更新針對(duì)在所述照相機(jī)與所述患者之間的相對(duì)位置的變化的所述空間對(duì)應(yīng)，在所述照相機(jī)固定到X射線成像系統(tǒng)的C型臂的情況中，這能夠從例如C型臂的位置信息獲得。
[0045]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，可以用任何認(rèn)為有用的方式組合本發(fā)明的上述實(shí)施例、實(shí)施方式和/或方面中的兩個(gè)或更多個(gè)。
[0046]本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本說明書能夠?qū)Ψ椒ê?或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品進(jìn)行修改和變化，所述方法和/或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的修改和變化對(duì)應(yīng)于對(duì)所述系統(tǒng)的所描述的修改和變化。
[0047]本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，所述方法可以應(yīng)用于多維圖像數(shù)據(jù)，例如應(yīng)用于二維(2D)、三維(3D)或四維(4D)圖像數(shù)據(jù)。所述多維圖像數(shù)據(jù)的維度能夠涉及時(shí)間。例如，三維圖像能夠包括二維圖像的時(shí)域系列。所述圖像能夠?qū)?yīng)于通過各種采集模態(tài)采集的醫(yī)學(xué)圖像，所述各種采集模態(tài)例如但不限于，標(biāo)準(zhǔn)X射線成像、計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、磁共振成像(MRI)、超聲(US)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)以及核醫(yī)學(xué)(_。
[0048]本發(fā)明定義在獨(dú)立權(quán)利要求中。有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中定義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的實(shí)施例變得顯而易見并將參考下文描述的實(shí)施例得到闡述。在附圖中，
[0050]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)；
[0051]圖2a示出了患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)以及基于所述3D圖像數(shù)據(jù)規(guī)劃的介入路徑；
[0052]圖2b示出了患者的外部以及定位為進(jìn)入到所述患者的內(nèi)部的介入儀器的照相機(jī)圖像；
[0053]圖2c示出了所述介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖；
[0054]圖2d示出了所述介入路徑的視圖與所述照相機(jī)圖像被組合為合成圖像；
[0055]圖3a示出了基于第一照相機(jī)的合成圖像；
[0056]圖3b示出了基于另外的照相機(jī)的另外的合成圖像，所述另外的照相機(jī)提供關(guān)于所述患者的外部的不同視角；
[0057]圖4示出了包括碰撞傳感器和被布置在所述碰撞傳感器之間的間隙中的多個(gè)照相機(jī)的X射線探測(cè)器；
[0058]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的方法；以及
[0059]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

【具體實(shí)施方式】
[0060]在下文中，所述成像系統(tǒng)以范例的方式被選擇為是X射線成像系統(tǒng)。然而應(yīng)意識(shí)到，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于其他類型的成像系統(tǒng)，例如，MR1、CT、PET等。
[0061]圖1示出了X射線成像系統(tǒng)100，所述X射線成像系統(tǒng)包括用于提供患者的內(nèi)部的X射線圖像的X射線設(shè)備104。X射線設(shè)備104包括由輪子108支撐的底座106、C型臂110以及用于支撐患者114的手術(shù)臺(tái)112。在這一特殊范例中，患者114被示為是人類患者。C型臂110相對(duì)于沿手術(shù)臺(tái)112的主取向進(jìn)行取向的第一軸116是可旋轉(zhuǎn)的。C型臂110還相對(duì)于垂直于第一軸116并且平行于手術(shù)臺(tái)112的第二軸118是可旋轉(zhuǎn)的。X射線源120和被示為是矩形的并且平面的探測(cè)器的X射線探測(cè)器122安裝在C型臂110上，使得所述X射線源與所述X射線探測(cè)器相對(duì)于第二軸118在彼此對(duì)側(cè)。
[0062]X射線成像系統(tǒng)100還包括用于提供患者的外部的照相機(jī)圖像的照相機(jī)124。照相機(jī)124安裝在C型臂110上在X射線探測(cè)器122旁邊。在這一特殊范例中，照相機(jī)124對(duì)可見光譜中的波長(zhǎng)敏感。此外，在這一范例中，X射線成像系統(tǒng)100包括另外的照相機(jī)126，所述另外的照相機(jī)安裝在C型臂110上在X射線探測(cè)器122旁邊，但是在X射線探測(cè)器122的對(duì)側(cè)處。在這一方面中，應(yīng)當(dāng)注意，除非另行說明，在整個(gè)說明書上論述的照相機(jī)124的各種配置和使用也可以應(yīng)用于另外的照相機(jī)126。
[0063]X射線成像系統(tǒng)100還包括用于獲得介入路徑的輸入部130、用于生成圖像的處理器140以及用于在顯示器162上顯示所述圖像的顯示輸出部150。在這一特殊范例中，輸入部130、處理器140和顯示輸出部150被示意性示為是處理單元160的部分，而所述處理單元是X射線成像系統(tǒng)100的部分。處理單元160經(jīng)由顯示輸出部150連接到顯示器162。然而應(yīng)意識(shí)到，對(duì)于作為處理單元160的部分的輸入部130、處理器140和顯示輸出部150的各種替代是可能的。例如，輸入部130、處理器140和顯示輸出部150可以直接集成到X射線設(shè)備104中。
[0064]X射線成像系統(tǒng)100的操作可以簡(jiǎn)要解釋如下。輸入部130獲得用在患者114的介入流程中的介入路徑。照相機(jī)140在介入流程期間獲得患者的外部的照相機(jī)圖像270。處理器140建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間對(duì)應(yīng)，并且基于所述空間對(duì)應(yīng)計(jì)算介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖280。處理器140組合介入路徑的視圖與照相機(jī)視圖以獲得合成圖像，并且顯示輸出部150將所組合的圖像顯示在顯示器162上。
[0065]X射線成像系統(tǒng)100的操作可以更詳細(xì)地解釋如下。圖2a示意性示出了患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)200。此處，示出了在患者的內(nèi)部與外部之間的邊界115。邊界115有效地對(duì)應(yīng)于患者的皮膚表面，患者的內(nèi)部位于邊界115的下面并且患者的外部位于邊界115的上面。圖2a還示出了介入流程的目標(biāo)區(qū)210，以及從邊界115上的進(jìn)入點(diǎn)230朝向目標(biāo)區(qū)210引導(dǎo)的介入路徑220。通常，介入路徑220直接朝向目標(biāo)區(qū)210引導(dǎo)，從而最小化所述介入的延伸。因此，介入路徑220的形狀通常對(duì)應(yīng)于線。然而，其他形狀同樣是可能的。在路徑規(guī)劃期間，例如當(dāng)觀察3D圖像數(shù)據(jù)200時(shí)可以由臨床醫(yī)師人工地識(shí)別目標(biāo)區(qū)210。還可以例如使用感興趣區(qū)域檢測(cè)器自動(dòng)地識(shí)別目標(biāo)區(qū)210?？梢栽陂_始介入流程之前人工地、自動(dòng)地或半自動(dòng)地規(guī)劃介入路徑220。
[0066]應(yīng)當(dāng)注意，輸入部130可以不需要獲得所述3D圖像數(shù)據(jù)。例如，可以使用不同系統(tǒng)(例如，工作站)，而不是使用X射線成像系統(tǒng)100來規(guī)劃所述介入路徑。此外，用在規(guī)劃所述介入路徑220中的3D圖像數(shù)據(jù)200可以是與成像系統(tǒng)100相同的模態(tài)的，即，3D X射線圖像數(shù)據(jù)。在這一情況中，可以由X射線成像系統(tǒng)100在患者114的介入前成像流程中獲得3D圖像數(shù)據(jù)200?；蛘?，所述3D圖像數(shù)據(jù)可以是不同模態(tài)的，例如，MRI, CT, PET等。
[0067]圖2b示意性示出了患者的外部的照相機(jī)圖像270。照相機(jī)圖像270利用背景示出了患者114的部分以及邊界115。照相機(jī)圖像270可以是多幅照相機(jī)圖像中的一幅。例如，照相機(jī)124可以被布置為獲得患者的外部的視頻流，從而在顯示器162上提供患者的外部的實(shí)況視圖。照相機(jī)圖像270還示出了介入儀器250。介入儀器250可以是針、手術(shù)刀或用于到達(dá)目標(biāo)區(qū)210的類似儀器。介入儀器相對(duì)于患者114的位置可以由臨床醫(yī)師確定，例如，由臨床醫(yī)師適當(dāng)?shù)匚兆〗槿雰x器250。
[0068]圖2c示意性示出了以下的結(jié)果:處理器140建立在照相機(jī)圖像270與3D圖像數(shù)據(jù)200之間的空間對(duì)應(yīng)，并且基于所述空間對(duì)應(yīng)計(jì)算介入路徑280的與照相機(jī)圖像270對(duì)應(yīng)的視圖280。在圖2a中還示意性指示了視圖280，并且以范例的方式選擇視圖280來構(gòu)成介入路徑220的2D透視投影。所述2D投影使得介入路徑220被描繪在與照相機(jī)圖像270中的患者的外部相匹配的位置和視角處的視圖280中?？梢砸?D圖像的形式生成介入路徑220的視圖280。然而，可以這樣在2D圖像中描繪介入路徑220，使得例如通過在3D圖像數(shù)據(jù)200中將介入路徑220的強(qiáng)度適配為到視圖280的距離來包括與介入路徑220有關(guān)的深度信息。應(yīng)意識(shí)到，處理器140也可以生成介入路徑220的3D圖像，例如，在照相機(jī)124是用于獲得3D照相機(jī)圖像的3D照相機(jī)的情況中。
[0069]應(yīng)注意到，除了 2D透視投影之外，任意其他適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可以有利地用于生成介入路徑的與照相機(jī)圖像270相對(duì)應(yīng)的視圖280。應(yīng)當(dāng)注意，這樣的技術(shù)本身從圖像處理和圖像可視化【技術(shù)領(lǐng)域】是已知的。
[0070]此外應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于建立在照相機(jī)圖像270與3D圖像數(shù)據(jù)200之間的空間對(duì)應(yīng)而言，可以使用來自圖像配準(zhǔn)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)。例如，可以使用如WO 2010/067281 Al中所描述的技術(shù)，其涉及使用在照相機(jī)圖像270中和3D圖像數(shù)據(jù)200中可檢測(cè)到的空間參考來將照相機(jī)圖像270配準(zhǔn)到3D圖像數(shù)據(jù)200。還應(yīng)注意，照相機(jī)124可以剛性地固定于成像系統(tǒng)100，并且這可以用在建立空間對(duì)應(yīng)中。例如，在校準(zhǔn)流程期間，可以匹配照相機(jī)圖像270的視場(chǎng)與3D圖像數(shù)據(jù)200的視場(chǎng)，從而建立空間對(duì)應(yīng)。
[0071]然而，即使當(dāng)照相機(jī)圖像270的視場(chǎng)與3D圖像數(shù)據(jù)200的視場(chǎng)之間的對(duì)應(yīng)是已知的時(shí)，相對(duì)于每個(gè)視場(chǎng)可以不同地定位患者114。因此，例如利用被布置為通過分析照相機(jī)圖像來在照相機(jī)圖像270中建立患者114的位置的處理器140和/或被布置為通過分析3D圖像數(shù)據(jù)來在3D圖像數(shù)據(jù)200中建立患者114的位置的處理器140，所述空間對(duì)應(yīng)可以考慮患者114的在照相機(jī)圖像270中的位置和所述患者的在3D圖像數(shù)據(jù)200中的位置的差升。
[0072]圖2d示出介入路徑220的視圖280和照相機(jī)圖像270被組合為合成圖像290。所述組合可以涉及:將介入路徑220的視圖280覆蓋到照相機(jī)圖像270上；將所述視圖280融合到照相機(jī)圖像270中等。處理器140可以被布置為增強(qiáng)介入路徑220的可見性，從而在合成圖像290中突出顯示介入路徑220。已經(jīng)生成合成圖像290后，顯示輸出部150將合成圖像290輸出到顯示器162以顯示給臨床醫(yī)師。臨床醫(yī)師然后可以適當(dāng)?shù)貙?duì)介入儀器250進(jìn)行定位，從而通過觀察所述合成圖像到達(dá)所述進(jìn)入點(diǎn)。為了這一目的，合成圖像290可以是例如由處理器140生成的針對(duì)每幅新的照相機(jī)圖像270的合成圖像系列中的一幅，從而向臨床醫(yī)師提供關(guān)于介入儀器250相對(duì)于進(jìn)入點(diǎn)230的位置的實(shí)時(shí)“實(shí)況”視圖。
[0073]圖3a和圖3b示出了包括用于獲得另外的照相機(jī)圖像的另外的照相機(jī)126的成像系統(tǒng)的結(jié)果，所述另外的照相機(jī)圖像提供患者的外部的與所述照相機(jī)圖像不同的視角。例如，照相機(jī)124，此后還被稱為第一照相機(jī)124，可以提供患者的外部的視角，所述視角提供患者的頂視圖。這一視圖可以基本上對(duì)應(yīng)于來自患者的外部而不是患者的內(nèi)部的患者的橫斷視圖。然而，各種其他視角也是可能的。例如，在如圖1所示的第一照相機(jī)124和另外的照相機(jī)126的布置中，獲得基本上對(duì)應(yīng)于來自患者的外部的不同冠狀視圖的患者的外部的不同正面視角。
[0074]給出了另外的照相機(jī)126，處理器140可以被布置為:i)建立在所述另外的照相機(jī)圖像與3D圖像200數(shù)據(jù)之間的另外的空間對(duì)應(yīng)；ii)基于所述另外的空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算介入路徑220的與所述另外的照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的另外的視圖；并且iii)組合所述介入路徑的另外的視圖與所述另外的照相機(jī)圖像，以獲得另外的合成圖像292。圖3a示出了合成圖像290 (此后也被稱為第一合成圖像290)并且圖3b示出了另外的合成圖像292。對(duì)第一合成圖像290與另外的合成圖像292的組合允許臨床醫(yī)師從兩個(gè)不同視角確定介入儀器250相對(duì)于進(jìn)入點(diǎn)230以及介入路徑220的位置。為了這一目的，顯示輸出部150可以被布置為在顯示器162上并排地顯示第一合成圖像290和另外的合成圖像292。
[0075]圖3a還示出了處理器140被配置為進(jìn)行以下的結(jié)果:i)基于所述空間對(duì)應(yīng)計(jì)算3D圖像數(shù)據(jù)200的與照相機(jī)圖像270對(duì)應(yīng)的視圖；并且ii)將3D圖像數(shù)據(jù)的視圖、介入路徑的視圖280和照相機(jī)圖像組合為合成圖像290。圖3b示出了相同結(jié)果，然而是基于從另外的照相機(jī)126獲得的另外的照相機(jī)圖像的。能夠看到，除介入路徑220之外，患者的內(nèi)部的細(xì)節(jié)也是可見的，例如患者的脊柱的骨段。這允許臨床醫(yī)師核實(shí)介入儀器250相對(duì)于患者的內(nèi)部中的界標(biāo)的位置，例如，核實(shí)在進(jìn)入期間關(guān)鍵結(jié)構(gòu)未受影響。
[0076]應(yīng)當(dāng)注意，盡管合成圖像290不向臨床醫(yī)師直接提供與介入儀器250在通過進(jìn)入點(diǎn)23進(jìn)入患者的內(nèi)部之后在患者的內(nèi)部之內(nèi)的位置有關(guān)的視覺反饋，但是這樣的反饋間接地被提供，其中，臨床醫(yī)師能夠相對(duì)容易地從介入儀器250的在照相機(jī)圖像270中仍然可見的部分(即，其并未完全進(jìn)入所述患者的內(nèi)部的部分)的位置視覺推斷所述位置。任選地，成像系統(tǒng)100可以被布置為在所述介入流程期間獲得患者的內(nèi)部的圖像，并且處理器140可以被布置為將所述圖像包括在合成圖像中，從而在所述的進(jìn)入到所述患者的內(nèi)部之后提供關(guān)于對(duì)介入儀器250的定位的臨床醫(yī)師引導(dǎo)。
[0077]圖4示出了本發(fā)明的任選方面，其中，照相機(jī)124被布置在X射線探測(cè)器122的輻射敏感表面123旁邊。此處，X射線探測(cè)器122是如先前在圖1中所示的矩形的并且平面的探測(cè)器，而圖4示出了X射線探測(cè)器的沿所述探測(cè)器的主取向的橫斷面。在X射線探測(cè)器122的橫斷面之內(nèi)中心示出的是輻射敏感表面123。X射線探測(cè)器122還包括沿X射線探測(cè)器122的邊緣被布置并且基本上圍繞輻射敏感表面123的多個(gè)碰撞傳感器128。碰撞傳感器128可以被布置為當(dāng)X射線探測(cè)器122很接近諸如患者114的對(duì)象時(shí)提醒臨床醫(yī)師或成像系統(tǒng)100的操作者，從而允許避免X射線探測(cè)器122與對(duì)象之間的碰撞。所述碰撞可能會(huì)是由于X射線探測(cè)器122的移動(dòng)(例如，由于C型臂的部分被重新定位)和/或?qū)ο蟮囊苿?dòng)。圖4還示出照相機(jī)124是多個(gè)照相機(jī)124-127中的一個(gè)，所述多個(gè)照相機(jī)中的每個(gè)被布置在沿所述邊緣的碰撞傳感器128中的兩個(gè)之間的間隙中。因此，多個(gè)照相機(jī)124-127中的每個(gè)集成到X射線探測(cè)器200中，而僅所述照相機(jī)的鏡片從X射線探測(cè)器200伸出或X射線探測(cè)器200包括用于多個(gè)照相機(jī)中的每個(gè)的鏡片的開口。
[0078]應(yīng)當(dāng)注意，除將照相機(jī)124布置在碰撞傳感器128中的兩個(gè)之間的間隙中之外，照相機(jī)124可以以其他方式集成在X射線探測(cè)器122中。例如，照相機(jī)124可以是微型照相機(jī)，從而在不需要增加X射線探測(cè)器122的尺寸的情況下允許多個(gè)集成選項(xiàng)。
[0079]盡管未在先前的圖中示出，但是處理器140可以被布置為建立特別在患者的在照相機(jī)圖像270中的位置與患者的在3D圖像數(shù)據(jù)200中的位置之間的空間對(duì)應(yīng)。為了這一目的，處理器140可以被布置為通過分析所述照相機(jī)圖像來建立患者的在照相機(jī)圖像270中的位置。例如，處理器140可以例如使用附著于患者的標(biāo)志物執(zhí)行患者追蹤?；颊叩脑?D圖像數(shù)據(jù)200中的位置可以是已知的，例如，可以是先前已經(jīng)被檢測(cè)到的?；蛘?，處理器140可以被布置為通過分析3D圖像數(shù)據(jù)來建立患者的在3D圖像數(shù)據(jù)200中的位置。因此，盡管有在介入流程期間的并且因此在照相機(jī)圖像之內(nèi)的患者移動(dòng)，可以計(jì)算介入路徑的與照相機(jī)圖像270對(duì)應(yīng)的視圖280。
[0080]總體而言，在成像系統(tǒng)100包括多個(gè)多于兩個(gè)的照相機(jī)的情況中，例如如圖4中所示的四個(gè)照相機(jī)，成像系統(tǒng)100可以包括用戶輸入部134，所述用戶輸入部用于使得臨床醫(yī)師能夠在所述多個(gè)多于兩個(gè)的照相機(jī)之中選擇照相機(jī)124和另外的照相機(jī)126。為了這一目的，用戶輸入部134，也如圖1所示，可以從諸如鍵盤、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、觸摸敏感表面等的用戶接口單元接收選擇命令。
[0081]此外，總體而言，處理器140可以被布置為在對(duì)C型臂110重新定位后:i)重新建立在照相機(jī)圖像270與3D圖像數(shù)據(jù)200之間的空間對(duì)應(yīng)；并且ii)重新計(jì)算介入路徑220的與照相機(jī)圖像270對(duì)應(yīng)的視圖280。應(yīng)意識(shí)到，總體而言，本發(fā)明能夠用于避免增加的輻射暴露，所述增加的輻射暴露可以是現(xiàn)有技術(shù)成像系統(tǒng)的隨后使用的后果?；?D掃描，例如使用X射線模態(tài)或任意其他3D模態(tài)，以從患者的皮膚到在患者之內(nèi)的感興趣區(qū)域的原則規(guī)劃路徑。因?yàn)榻財(cái)?，即，由于并非全?D掃描是可利用的，所以所述路徑被規(guī)劃為盡可能接近患者的皮膚。臨床用戶然后通過適當(dāng)?shù)囟ㄎ籜射線成像系統(tǒng)的C型臂來將X射線成像系統(tǒng)的X射線探測(cè)器定位在靶心位置中，即，其中所述針的頂視圖被獲得的位置。然后將所規(guī)劃的路徑投影在實(shí)況X射線圖像上。這使得臨床用戶能夠?qū)⑨樁ㄎ辉诮槿肼窂降娜肟邳c(diǎn)處，其中，所述針具有適當(dāng)取向，即，面對(duì)路徑的方向。在進(jìn)入之后，臨床醫(yī)師然后再次通過適當(dāng)定位所述C型臂來將X射線探測(cè)器定位在垂直視圖中，即，近似地垂直于上述靶心位置。臨床用戶然后能夠基于投影在實(shí)況X射線圖像上的所規(guī)劃的路徑在患者之內(nèi)相對(duì)于感興趣區(qū)域定位所述針。
[0082]本發(fā)明使得臨床用戶能夠在不需要實(shí)況X射線圖像的情況下將針或任意其他介入儀器定位在介入路徑的進(jìn)入點(diǎn)處，其中，所述針具有適當(dāng)取向。此處，所規(guī)劃的介入路徑被投影在(一幅或多幅)照相機(jī)圖像上。這樣一來，臨床用戶能夠在所述(一幅或多幅)照相機(jī)圖像上與所述針一起看到他或她的手。因此使得臨床用戶能夠?qū)⑨樂胖迷谒鼋槿肼窂降倪M(jìn)入點(diǎn)處，其中，所述針具有適當(dāng)取向，即，在患者的皮膚上的“右”進(jìn)入點(diǎn)處并且具有“右”取向。因此，在介入流程的這一部分期間不需要實(shí)況X射線圖像。然后臨床用戶可以通過在所述感興趣區(qū)域的方向中將所述針插入到所述患者中，來繼續(xù)所述介入流程。
[0083]此外應(yīng)意識(shí)到，除了較小機(jī)械復(fù)雜性并且最小化輻射暴露之外，本發(fā)明可以為臨床醫(yī)師實(shí)現(xiàn)較短的工作流程，即，涉及較少操縱，這是因?yàn)槠洳恍枰獙射線探測(cè)器移動(dòng)到靶心位置中。有利地，可利用更多工作空間。
[0084]本發(fā)明可以用在俗稱的微創(chuàng)經(jīng)皮流程中，例如，活檢、消融和引流，其中，在不分別地切開患者的皮膚的情況下將小的介入儀器插入到患者的內(nèi)部中。
[0085]圖5示出了用于生成使得臨床醫(yī)師在介入流程中能夠確定進(jìn)入點(diǎn)的合成圖像的方法300。方法300包括名為“獲得介入路徑”的第一步驟，所述第一步驟包括獲得310用在所述介入流程中的介入路徑，所述介入路徑是基于患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)而規(guī)劃的，并且所述介入路徑指示所述進(jìn)入點(diǎn)。方法300還包括名為“獲得照相機(jī)圖像”的第二步驟，所述第二步驟包括在介入流程期間獲得320患者的外部的照相機(jī)圖像。方法300還包括名為“建立空間對(duì)應(yīng)”的第三步驟，所述第三步驟包括建立330在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間對(duì)應(yīng)。方法300還包括名為“計(jì)算介入路徑的視圖”的第四步驟，所述第四步驟基于所述空間對(duì)應(yīng)計(jì)算340介入路徑的與所述照相機(jī)圖像對(duì)應(yīng)的視圖。方法300還包括名為“生成合成圖像”的第五步驟，所述第五步驟組合350介入路徑的視圖與所述照相機(jī)圖像以獲得合成圖像。方法300還包括名為“顯示合成圖像”的第六步驟，所述第六步驟包括在顯示器上顯示360合成圖像。
[0086]方法300可以對(duì)應(yīng)于成像系統(tǒng)100的操作。然而應(yīng)當(dāng)注意，還可以獨(dú)立于所述系統(tǒng)執(zhí)行所述方法。
[0087]圖6示出了包括指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品380，所述指令用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品380可以，例如以如一系列機(jī)器可讀物理標(biāo)志和/或如一系列具有不同電學(xué)、例如磁性或光學(xué)屬性或值的元件的形式被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)370上。
[0088]應(yīng)意識(shí)到，本發(fā)明還應(yīng)用于適于將本發(fā)明付諸實(shí)踐的計(jì)算機(jī)程序，尤其地是載體上或載體中的計(jì)算機(jī)程序。所述程序可以呈現(xiàn)為源代碼、目標(biāo)代碼、源代碼和目標(biāo)代碼之間的代碼的形式，例如部分編譯的形式，或適用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的任意其他形式。還應(yīng)意識(shí)到，這樣的程序可以具有許多不同架構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，可以將實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法或系統(tǒng)的功能的程序代碼細(xì)分為一個(gè)或多個(gè)子例程。對(duì)于技術(shù)人員而言，在這些子例程之間分配功能的多種不同方式是顯而易見的?？梢栽谝粋€(gè)可執(zhí)行文件中將子例程存儲(chǔ)在一起以形成自包含的程序。這樣的可執(zhí)行文件可以包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，例如處理器指令和/或解釋程序指令(例如，Java解釋程序指令)?；蛘撸梢詫⒆永讨械囊粋€(gè)或多個(gè)或者全部存儲(chǔ)在至少一個(gè)外部庫(kù)文件中并且例如在運(yùn)行時(shí)與主程序靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地鏈接。主程序包含對(duì)于子例程中的至少一個(gè)的至少一個(gè)調(diào)用。子例程還可以包括對(duì)彼此的函數(shù)調(diào)用。涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的實(shí)施例包括與本文所述方法中的至少一種的每個(gè)處理步驟對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。這些指令可以被細(xì)分為子例程和/或存儲(chǔ)在可以靜態(tài)或動(dòng)態(tài)鏈接的一個(gè)或多個(gè)文件中。涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的另一實(shí)施例包括與文本所述系統(tǒng)和/或產(chǎn)品中的至少一種的每個(gè)單元對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。這些指令可以被細(xì)分為子例程和/或存儲(chǔ)在可以靜態(tài)或動(dòng)態(tài)鏈接的一個(gè)或多個(gè)文件中。
[0089]計(jì)算機(jī)程序的載體可以是能夠承載程序的任何實(shí)體或設(shè)備。例如，載體可以包括諸如ROM的存儲(chǔ)介質(zhì)或磁記錄介質(zhì)，ROM例如是⑶ROM或半導(dǎo)體R0M，磁記錄介質(zhì)例如是硬盤。此外，載體可以是可發(fā)射載體，例如電信號(hào)或光信號(hào)，其可以經(jīng)由電纜或光纜或通過無線電或其他手段傳送。當(dāng)在這樣的信號(hào)中實(shí)現(xiàn)程序時(shí)，載體可以由這樣的線纜或其他設(shè)備或單元構(gòu)成。或者，載體可以是其中嵌入程序的集成電路，所述集成電路適于執(zhí)行相關(guān)方法或在執(zhí)行相關(guān)方法中使用。
[0090]應(yīng)當(dāng)注意，上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行舉例說明，而不是對(duì)本發(fā)明做出限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不背離權(quán)利要求書的范圍的情況下設(shè)計(jì)出許多替代實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)當(dāng)將任何放置在括號(hào)內(nèi)的附圖標(biāo)記認(rèn)為是限制權(quán)利要求。動(dòng)詞“包括”及其詞性變化的使用不排除權(quán)利要求陳述的元件或步驟以外的元件或步驟的存在。元件前的量詞“一”、“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件?？梢越柚ㄈ舾煞至⒃挠布?，也可以借助適當(dāng)?shù)鼐幊痰挠?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在枚舉了若干單元的設(shè)備權(quán)利要求中，可以通過同一件硬件實(shí)現(xiàn)這些單元中的若干。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于使得能夠在介入流程中進(jìn)行儀器引導(dǎo)的成像系統(tǒng)(100)，包括: -輸入部(130)，其用于獲得用在所述介入流程中的介入路徑(220)，所述介入路徑是基于患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)(200)而規(guī)劃的，并且所述介入路徑指示在所述患者的外部上的進(jìn)入點(diǎn)(230)； -照相機(jī)(124)，其用于在所述介入流程期間獲得所述患者的外部的照相機(jī)圖像(270)； -處理器(140)，其用于:i)建立在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間對(duì)應(yīng)；ii)基于所述空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算所述介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖(280);并且iii)組合所述介入路徑的所述視圖與所述照相機(jī)圖像，以獲得合成圖像(290);以及 -顯示輸出部(150)，其用于將所述合成圖像顯示在顯示器(162)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述成像系統(tǒng)是包括C型臂(110)的X射線系統(tǒng)，并且其中，所述照相機(jī)(124)固定于所述C型臂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述C型臂(110)包括X射線探測(cè)器(122)，并且其中，所述照相機(jī)(124)被布置在所述X射線探測(cè)器旁邊或被布置在所述X射線探測(cè)器中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述X射線探測(cè)器(122)包括沿所述X射線探測(cè)器的邊緣布置的碰撞傳感器(128)，并且其中，所述照相機(jī)(124)被布置在沿所述邊緣的所述碰撞傳感器中的兩個(gè)之間的間隙中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(140)被布置為在重新定位所述C型臂(110)后:i)重新建立在所述照相機(jī)圖像(270)與所述3D圖像數(shù)據(jù)(200)之間的所述空間對(duì)應(yīng)；并且ii)重新計(jì)算所述介入路徑(220)的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的所述視圖(280)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(100)，包括另外的照相機(jī)(126)，所述另外的照相機(jī)用于獲得另外的照相機(jī)圖像，所述另外的照相機(jī)圖像提供所述患者的外部的與所述照相機(jī)圖像不同的視角，并且其中: -所述處理器(140)被布置為:i)建立在所述另外的照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)(200)之間的另外的空間對(duì)應(yīng)；ii)基于所述另外的空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算所述介入路徑(220)的與所述另外的照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的另外的視圖；并且iii)組合所述介入路徑的所述另外的視圖與所述另外的照相機(jī)圖像，以獲得另外的合成圖像(292);并且其中， -所述顯示輸出部(150)被布置為在顯示所述合成圖像(290)的同時(shí)顯示所述另外的合成圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像系統(tǒng)(100)，包括: -多個(gè)多于兩個(gè)照相機(jī)(124-127); -用戶輸入部(134)，其用于使臨床醫(yī)師能夠在所述多個(gè)多于兩個(gè)照相機(jī)之中選擇所述照相機(jī)和所述另外的照相機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(140)被布置為:i)基于所述空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算所述3D圖像數(shù)據(jù)(200)的與所述照相機(jī)圖像(270)相對(duì)應(yīng)的視圖；并且ii)將所述3D圖像數(shù)據(jù)的所述視圖、所述介入路徑的所述視圖(280)以及所述照相機(jī)圖像組合為所述合成圖像(290)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(100)，被布置為在所述患者(114)的介入前成像流程中建立所述3D圖像數(shù)據(jù)(200)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述3D圖像數(shù)據(jù)(200)是與所述成像系統(tǒng)提供的模態(tài)不同的模態(tài)的3D圖像數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述空間對(duì)應(yīng)是在所述患者(114)的在所述照相機(jī)圖像(270)中的位置與所述患者的在所述3D圖像數(shù)據(jù)(200)中的位置之間的空間對(duì)應(yīng)，并且其中，所述處理器(140)被布置為通過分析所述照相機(jī)圖像來建立所述患者的在所述照相機(jī)圖像中的所述位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述照相機(jī)(124)剛性地固定于所述成像系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(100)，其中，所述處理器(140)被布置為基于在所述成像系統(tǒng)的校準(zhǔn)階段期間獲得的空間對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)來建立所述空間對(duì)應(yīng)，所述校準(zhǔn)階段包括建立在所述照相機(jī)124與所述成像系統(tǒng)100之間的相對(duì)位置。
14.一種用于使得能夠在介入流程中進(jìn)行儀器引導(dǎo)的方法(300)，包括: -獲得(310)用在所述介入流程中的介入路徑，所述介入路徑是基于患者的內(nèi)部的3D圖像數(shù)據(jù)而規(guī)劃的，并且所述介入路徑指示在所述患者的外部上的進(jìn)入點(diǎn)； -在所述介入流程期間獲得(320)所述患者的外部的照相機(jī)圖像； -1)建立(330)在所述照相機(jī)圖像與所述3D圖像數(shù)據(jù)之間的空間對(duì)應(yīng)；ii)基于所述空間對(duì)應(yīng)，計(jì)算(340)所述介入路徑的與所述照相機(jī)圖像相對(duì)應(yīng)的視圖；并且iii)組合(350)所述介入路徑的所述視圖與所述照相機(jī)圖像，以獲得合成圖像；并且 -將所述合成圖像顯示(360)在顯示器上。
15.一種包括指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(380)，所述指令用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK104470458SQ201380038039
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】E·胡梅爾, R·J·F·霍曼, D·巴比克, A·巴爾吉德 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司