本發(fā)明涉及一種用于規(guī)劃患者體內(nèi)針的導(dǎo)入的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在介入放射學(xué)中進(jìn)行的外科手術(shù)包括將一種或多種外科器械，諸如針或等同物導(dǎo)入到患者體內(nèi)。

介入放射科醫(yī)師使用成像系統(tǒng)，最有可能使用計(jì)算機(jī)斷層掃描(ct掃描)或錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描(cbct)或磁共振成像系統(tǒng)(mri)，來查看患者的器官并選擇用于尖端(tip)的靶標(biāo)和針到達(dá)該靶標(biāo)所遵循的軌跡。

為了幫助介入放射科醫(yī)生達(dá)到該靶標(biāo)，導(dǎo)航系統(tǒng)是必要的。這種系統(tǒng)使用基于光學(xué)技術(shù)、電磁技術(shù)、射頻技術(shù)、慣性技術(shù)、超聲技術(shù)或機(jī)械技術(shù)的追蹤系統(tǒng)。

追蹤系統(tǒng)的目的是提供一個(gè)或多個(gè)追蹤器的實(shí)時(shí)空間位置和方位。

文獻(xiàn)wo2010/086374描述了一種在患者的3d醫(yī)學(xué)圖像中對(duì)外科器械(諸如針)進(jìn)行導(dǎo)航的方法。為此，將針滑動(dòng)地布置在手術(shù)導(dǎo)向件中，其中，追蹤器剛性地附接到該手術(shù)導(dǎo)向件上，并且將基準(zhǔn)標(biāo)記物附接到患者的身體并通過追蹤系統(tǒng)定位。由于能夠在3d醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)參照標(biāo)記物，所以能夠確定外科導(dǎo)向件相對(duì)于3d醫(yī)學(xué)圖像的位置和方向。針是線性器械，其軸線應(yīng)與導(dǎo)向件的軸線相重合。因此，即使針本身沒有被追蹤，系統(tǒng)能夠確定3d醫(yī)學(xué)圖像中針的軸線的位置和取向。

介入放射學(xué)的目標(biāo)是命中隨患者呼吸移動(dòng)的靶標(biāo)。如圖1所示，放射科醫(yī)師使用的3d醫(yī)學(xué)圖像1來規(guī)劃針2的位置和取向以相應(yīng)于呼吸周期的給定時(shí)間在患者體內(nèi)更深的插入或推進(jìn)。此外，該3d醫(yī)療圖像1可能含有一些患者移動(dòng)或配準(zhǔn)錯(cuò)誤。因此，虛擬針2可能與3d醫(yī)學(xué)圖像中所檢測(cè)到的針2'匹配得不是很好，并且其可以如雙箭頭所示根據(jù)患者的呼吸而移動(dòng)。因此難以預(yù)計(jì)為了到達(dá)靶標(biāo)t而再次將針推進(jìn)患者體內(nèi)的時(shí)機(jī)。

介入放射學(xué)的另一個(gè)目標(biāo)是破壞不想要的細(xì)胞(如腫瘤)。為了進(jìn)行這種破壞，有時(shí)需要多于一個(gè)針，并且這些針必須放置成將覆蓋然后破壞整個(gè)靶腫瘤。然而，如圖2所示，當(dāng)在患者的身體中已經(jīng)有一個(gè)或多個(gè)針的尖端插入到靶標(biāo)t中時(shí)，對(duì)于放射科醫(yī)師來說解釋對(duì)于所有針在三維下的情況是困難的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是使用3d醫(yī)療圖像中的一個(gè)或多個(gè)所檢測(cè)到的針來規(guī)劃在患者體內(nèi)針的導(dǎo)入。

根據(jù)第一方面，針已經(jīng)部分地插入患者體內(nèi)，并且本發(fā)明提供額外的指導(dǎo)以考慮患者的呼吸從而將針更深地插入患者體內(nèi)。

根據(jù)第二方面，一個(gè)或多個(gè)針已經(jīng)插入到靶標(biāo)中，并且本發(fā)明提供了額外的指導(dǎo)來規(guī)劃在該靶標(biāo)中插入新的針。

本發(fā)明提供了一種用于規(guī)劃患者體內(nèi)針的導(dǎo)入的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

針導(dǎo)向件，所述針導(dǎo)向件擬用于與針聯(lián)接；

導(dǎo)航系統(tǒng)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)配置為相對(duì)于患者的3d醫(yī)學(xué)圖像追蹤針導(dǎo)向件；

處理器，所述處理器配置為用于使用所述針導(dǎo)向件的導(dǎo)航數(shù)據(jù)來相對(duì)于所述3d圖像確定所述針的虛擬位置和取向，用于根據(jù)所述3d醫(yī)學(xué)圖像中的蹤跡檢測(cè)至少一個(gè)插入的針，并用于計(jì)算虛擬針和所檢測(cè)到的針之間的距離；

顯示器，所述顯示器聯(lián)接至所述處理器，并配置為用于顯示所述虛擬針的表象以及所述虛擬針與所述至少一個(gè)所檢測(cè)到的針之間的計(jì)算出的距離的表象。

針導(dǎo)向件可有利地選自：

(i)用于在其中滑動(dòng)地布置針的導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件包括配置為由導(dǎo)航系統(tǒng)追蹤的追蹤器；

(ii)用于剛性地附接到針的導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件包括配置用于被所述導(dǎo)航系統(tǒng)追蹤的追蹤器；以及

(iii)配置用于被導(dǎo)航系統(tǒng)追蹤的追蹤器，所述追蹤器用于布置在所述針內(nèi)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，處理器配置為實(shí)施圖像處理算法以檢測(cè)至少一個(gè)插入的針。

處理器可進(jìn)一步配置為通過使用所述導(dǎo)航系統(tǒng)檢測(cè)至少一個(gè)插入的針，以用于初始化所檢測(cè)到的針的位置和取向。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，3d醫(yī)療圖像中所檢測(cè)到的蹤跡是已經(jīng)插入至患者體內(nèi)的被導(dǎo)航的針的一部分的蹤跡。

在這種情況下，處理器可配置為：

確定虛擬針最靠近所檢測(cè)到的針時(shí)患者的呼吸周期的時(shí)刻；以及

將所述時(shí)刻時(shí)針的虛擬位置配準(zhǔn)至所檢測(cè)到的針；

且顯示器可配置為再次顯示虛擬針與所檢測(cè)到的針之間的距離的表象。

處理器可進(jìn)一步配置為用于確定虛擬針最靠近所檢測(cè)到的針時(shí)患者的呼吸周期的時(shí)刻，并且在所述時(shí)刻向使用者提供信息以將針推進(jìn)患者體內(nèi)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，虛擬針和所檢測(cè)到的針之間的計(jì)算出的距離的表象包括選自以下的至少一個(gè)2d或3d距離的指示：

(i)從所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)到虛擬針的3d點(diǎn)的3d距離；

(ii)表示所檢測(cè)到的針的線與表示虛擬針的線之間的3d距離；

(iii)所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)與表示虛擬針的線之間的3d距離，或虛擬針的3d點(diǎn)與表示所檢測(cè)到的針的線之間的3d距離；

(iv)所檢測(cè)到的針的點(diǎn)與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或虛擬針的點(diǎn)與含有所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；

(v)表示所檢測(cè)到的針的線與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或表示虛擬針的線與含有所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；以及

(vi)虛擬針與所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影之間的2d距離，或所檢測(cè)到的針與含有虛擬針在含有所檢測(cè)到的針的平面中的投影之間的2d距離。

顯示器和/或處理器可配置用于以下列格式中的至少一種顯示所述至少一個(gè)2d或3d距離：

對(duì)應(yīng)于所述距離的數(shù)值的數(shù)字；

具有與呼吸周期中的這些3d距離的最大值和最小值的函數(shù)相應(yīng)的極值的量規(guī)；

顯示距離隨時(shí)間變化的曲線；

3d中的所檢測(cè)到的針的一組透明度水平，或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組透明度水平；

3d中的所檢測(cè)到的針的一組厚度水平，或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組厚度水平；

顯示在含有虛擬針的平面上的圓，該圓以所檢測(cè)到的針的尖端在給定平面上的投影為圓心，其半徑是指示的所述2d或3d距離的函數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，3d醫(yī)療圖像中所檢測(cè)到的蹤跡是已經(jīng)插入至患者體內(nèi)且與虛擬針不同的針的蹤跡。

在這種情況下，虛擬針和至少一個(gè)所檢測(cè)到的針之間的計(jì)算出的距離的表象包括選自以下的至少一個(gè)2d或3d距離的指示：

(i)從所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)到虛擬針的相應(yīng)3d點(diǎn)的3d距離；

(ii)對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)到的針的線與表示虛擬針的線之間的3d距離；

(iii)所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)與表示虛擬針的線之間的3d距離，或虛擬針的3d點(diǎn)與表示所檢測(cè)到的針的線之間的3d距離；

(iv)所檢測(cè)到的針的點(diǎn)與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或虛擬針的點(diǎn)與含有所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；

(v)表示所檢測(cè)到的針的線與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或表示虛擬針的線與含有一個(gè)所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；

(vi)虛擬針與所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影之間的2d距離，或所檢測(cè)到的針與虛擬針在含有所述所檢測(cè)到的針的平面中的投影之間的2d距離；以及

(vii)所檢測(cè)到的針的尖端之間的3d距離。

顯示器和/或處理器可進(jìn)一步配置以至少一種以下格式顯示所述至少一個(gè)2d或3d距離：

對(duì)應(yīng)于所述距離的數(shù)值的數(shù)字；

顯示距離隨時(shí)間變化的曲線；

3d中的所檢測(cè)到的針的一組透明度水平或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組透明度水平；

3d中的所檢測(cè)到的針的一組厚度水平或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組厚度水平；

以所檢測(cè)到的針的尖端為中心的球體，且其半徑為所述距離的函數(shù)；

顯示在含有虛擬針的平面上的圓，該圓以所檢測(cè)到的針的尖端在給定平面上的投影為圓心，其半徑是所述距離的函數(shù)。

處理器有利地進(jìn)一步配置為用于確定虛擬針相對(duì)于每一個(gè)所檢測(cè)到的針處于最優(yōu)位置時(shí)患者的呼吸周期的時(shí)刻，并且在所述時(shí)刻向使用者提供信息以將針推進(jìn)患者體內(nèi)。

上述系統(tǒng)允許實(shí)施用于規(guī)劃患者體內(nèi)針的導(dǎo)入的方法，其中由導(dǎo)航系統(tǒng)相對(duì)于患者的3d醫(yī)學(xué)圖像追蹤的針導(dǎo)向件聯(lián)接至針，所述系統(tǒng)包括：

使用所述針導(dǎo)向件的導(dǎo)航數(shù)據(jù)確定所述針相對(duì)于所述3d圖像的虛擬位置和取向；

根據(jù)3d醫(yī)學(xué)圖像中的蹤跡檢測(cè)至少一個(gè)插入的針；

顯示所述虛擬針的表象以及所述虛擬針相對(duì)于所述至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的相對(duì)位置的表象。

針導(dǎo)向件選自：

(i)滑動(dòng)地布置針于其中的導(dǎo)向件，該導(dǎo)向件包括配置為被導(dǎo)航系統(tǒng)追蹤的追蹤器；

(ii)剛性地附接到針的導(dǎo)向件，該導(dǎo)向件包括配置為被導(dǎo)航系統(tǒng)追蹤的追蹤器；以及

(iii)配置為被導(dǎo)航系統(tǒng)追蹤的追蹤器，將該追蹤器布置于針內(nèi)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，用圖像處理算法檢測(cè)至少一個(gè)插入的針。

或者，通過使用導(dǎo)航系統(tǒng)來檢測(cè)至少一個(gè)插入的針，以用于初始化所檢測(cè)到的針的位置和方向。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，3d醫(yī)療圖像中檢測(cè)到的蹤跡是已經(jīng)插入至患者體內(nèi)的被導(dǎo)航的針的一部分的蹤跡。

有利地，所述方法可包括以下步驟：

確定虛擬針最靠近所檢測(cè)到的針時(shí)患者的呼吸周期的時(shí)刻；

將所述針在所述時(shí)刻時(shí)的虛擬位置配準(zhǔn)至所檢測(cè)到的針；

再次顯示虛擬針相對(duì)于所檢測(cè)到針的表象。

有利地，所述方法可包括用于確定虛擬針最靠近所檢測(cè)到的針時(shí)患者的呼吸周期的時(shí)刻，并且在所述時(shí)刻向使用者提供信息以將針推進(jìn)患者體內(nèi)。

虛擬針相對(duì)于所檢測(cè)到的針的相對(duì)位置的表象包括選自以下的至少一個(gè)2d或3d距離的指示：

(i)從所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)到虛擬針的3d點(diǎn)的3d距離；

(ii)表示所檢測(cè)到的針的線與表示虛擬針的線之間的3d距離；

(iii)所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)與表示虛擬針的線之間的3d距離，或虛擬針的3d點(diǎn)與表示所檢測(cè)到的針的線之間的3d距離；

(iv)所檢測(cè)到的針的點(diǎn)與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或虛擬針的點(diǎn)與含有所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；

(v)表示所檢測(cè)到的針的線與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或表示虛擬針的線與含有所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；以及

(vi)虛擬針與所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影之間的2d距離，或所檢測(cè)到的針與含有虛擬針在含有所檢測(cè)到的針的平面中的投影之間的2d距離；

可以下列格式中的至少一種顯示所述至少一個(gè)2d或3d距離：

對(duì)應(yīng)于所述距離的數(shù)值的數(shù)字；

具有與呼吸周期中的這些3d距離的最大值和最小值的函數(shù)相應(yīng)的極值的量規(guī)；

顯示距離隨時(shí)間變化的曲線；

3d中的所檢測(cè)到的針的一組透明度水平或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組透明度水平；

3d中的所檢測(cè)到的針的一組厚度水平或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組厚度水平；

顯示在含有虛擬針的平面上的圓，該圓以所檢測(cè)到的針的尖端在給定平面上的投影為圓心，其半徑是指示的所述2d或3d距離的函數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，3d醫(yī)療圖像中所檢測(cè)到的蹤跡是已經(jīng)插入至患者體內(nèi)且與虛擬針不同的針的蹤跡。

虛擬針相對(duì)于至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的相對(duì)位置的表象包括選自以下的至少一個(gè)2d或3d距離的指示：

(i)從所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)到虛擬針的相應(yīng)3d點(diǎn)的3d距離；

(ii)對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)到的針的線與表示虛擬針的線之間的3d距離；

(iii)所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)與表示虛擬針的線之間的3d距離，或虛擬針的3d點(diǎn)與表示所檢測(cè)到的針的線之間的3d距離；

(iv)所檢測(cè)到的針的點(diǎn)與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或虛擬針的點(diǎn)與含有所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；

(v)表示所檢測(cè)到的針的線與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或表示虛擬針的線與含有一個(gè)所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；

(vi)虛擬針與所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影之間的2d距離，或所檢測(cè)到的針與含有虛擬針在含有所述所檢測(cè)到的針的平面中的投影之間的2d距離；以及

(vii)所檢測(cè)到的針的尖端之間的3d距離。

以下列格式中的至少一種顯示所述至少一個(gè)2d或3d距離：

對(duì)應(yīng)于所述距離的數(shù)值的數(shù)字；

顯示距離隨時(shí)間變化的曲線；

3d中的所檢測(cè)到的針的一組透明度水平或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組透明度水平；

3d中的所檢測(cè)到的針的一組厚度水平或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組厚度水平；

以所檢測(cè)到的針的尖端為中心的球體，且其半徑為所述距離的函數(shù)；

顯示在含有虛擬針的平面上的圓，該圓以所檢測(cè)到的針的尖端在給定平面上的投影為圓心，其半徑是所述距離的函數(shù)。

所述方法可進(jìn)一步包括配置為用于確定虛擬針相對(duì)于每一個(gè)所檢測(cè)到的針處于最優(yōu)位置時(shí)患者的呼吸周期的時(shí)刻，并且在所述時(shí)刻向使用者提供信息以將針推進(jìn)患者體內(nèi)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種包括計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，在如上所述的系統(tǒng)的處理器上加載和執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可讀指令時(shí)，進(jìn)行以下步驟：

使用所述針導(dǎo)向件的導(dǎo)航數(shù)據(jù)確定所述針相對(duì)于所述3d圖像的虛擬位置和取向；

根據(jù)3d醫(yī)學(xué)圖像中的蹤跡檢測(cè)至少一個(gè)插入的針；

計(jì)算虛擬針和所檢測(cè)到的針之間的距離。

附圖說明

通過以下結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的，其中：

圖1示出了被導(dǎo)航的針未完全插入患者體內(nèi)并且虛擬針未與已經(jīng)插入的所檢測(cè)到的針部分匹配的情況；

圖2示出了必須將被導(dǎo)航的針插入患者體內(nèi)的情況，其中多個(gè)針已插入靶標(biāo)中；

圖3示出了虛擬針相對(duì)于所檢測(cè)到的針的表象的2d顯示的實(shí)施方式；

圖4示出了虛擬針相對(duì)于所檢測(cè)到的針的表象的3d顯示的實(shí)施方式；

圖5示出了虛擬針相對(duì)于多個(gè)所檢測(cè)到的針的表象的2d顯示的實(shí)施方式；

圖6示出了虛擬針相對(duì)于多個(gè)所檢測(cè)到的針的表象的2d顯示的實(shí)施方式；

圖7示出了虛擬針相對(duì)于所檢測(cè)到的針的表象的3d顯示的實(shí)施方式；

圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

上述方法的通用情景是規(guī)劃患者體內(nèi)針的導(dǎo)入的方法，針聯(lián)接至由導(dǎo)航系統(tǒng)相對(duì)于患者的3d醫(yī)學(xué)圖像追蹤的針導(dǎo)向件。

如圖8所示，該方法由包括計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)來實(shí)施，該計(jì)算機(jī)包括適于聯(lián)接到導(dǎo)航系統(tǒng)7以接收導(dǎo)航數(shù)據(jù)的處理器8，以及聯(lián)接到處理器8的顯示器9，并且顯示器9配置為在3d醫(yī)學(xué)圖像中顯示虛擬針的表象和虛擬針相對(duì)于至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的相對(duì)位置的表象。

可以使用已知的圖像處理算法檢測(cè)3d圖像中的針，所述圖像處理算法根據(jù)一組在大量體素中的線性排列的高亮體素檢測(cè)線段。

有利地，可以將針導(dǎo)向件放置在插入的針上以便于其檢測(cè)。然后，通過將導(dǎo)航系統(tǒng)給出的3d圖像中的針導(dǎo)向件的位置用于初始化檢測(cè)算法的研究來檢測(cè)針的蹤跡。它使整個(gè)過程可靠，并且能夠確定多個(gè)針中的哪個(gè)針必須被檢測(cè)和配準(zhǔn)。

根據(jù)第一實(shí)施方式，所檢測(cè)到的針是正被導(dǎo)航并被導(dǎo)入至患者體內(nèi)的朝向待被針治療的靶標(biāo)的針。在這個(gè)階段，只有所述針的一部分被導(dǎo)入且針的尖端還未到達(dá)靶標(biāo)。使用者的目標(biāo)是將針的尖端置于靶標(biāo)中。

根據(jù)第二實(shí)施方式，所檢測(cè)到的針與導(dǎo)入到患者體內(nèi)并且被實(shí)時(shí)追蹤的針不同。這對(duì)應(yīng)于例如通過多個(gè)針來治療腫瘤，上述針的尖端規(guī)定為最佳地分布在腫瘤體積上以便治療整個(gè)腫瘤。在這個(gè)階段，已經(jīng)用針的尖端將一個(gè)或多個(gè)針置于靶標(biāo)中，并且使用者的目標(biāo)是考慮到已經(jīng)插入的針的同時(shí)將針的尖端置于靶標(biāo)中。

在兩種情況下，本發(fā)明都提出使用針導(dǎo)向件的導(dǎo)航數(shù)據(jù)來確定虛擬針相對(duì)于所述3d圖像的位置和取向；根據(jù)3d醫(yī)學(xué)圖像中的蹤跡檢測(cè)到至少一個(gè)插入的針；并顯示所述虛擬針的表象以及所述虛擬針相對(duì)于所述至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的相對(duì)位置的表象。

上述相對(duì)位置的表象涉及對(duì)至少一個(gè)所檢測(cè)到的針和虛擬針之間的2d或3d距離的計(jì)算。該2d或3d距離可以是：

(i)從至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)到虛擬針的3d點(diǎn)的3d距離；

(ii)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的線與表示虛擬針的線之間的3d距離；

(iii)至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的3d點(diǎn)與表示虛擬針的線之間的3d距離，或虛擬針的3d點(diǎn)與表示至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的線之間的3d距離；

(iv)至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的點(diǎn)與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或虛擬針的點(diǎn)與含有所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；

(v)表示所檢測(cè)到的針的線與含有虛擬針的平面之間的3d距離，或表示虛擬針的線與含有至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的平面之間的3d距離；

(vi)虛擬針與至少一個(gè)所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影之間的2d距離，或至少一個(gè)所檢測(cè)到的針與虛擬針在含有至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的平面中的投影之間的2d距離；或

(vii)如果檢測(cè)到數(shù)個(gè)針，所檢測(cè)到的各個(gè)針的尖端之間的3d距離。

在這些距離中，如果上述針是射頻針或低溫針，則上述3d點(diǎn)可以有利地是針的有效部位的中心。

可以通過圖像處理算法在3d醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)插入的針。

圖3和圖4涉及第一實(shí)施方式；圖5至7涉及第二實(shí)施方式。

參考圖3(左)，3d圖像1包含已經(jīng)插入的針的蹤跡2'。

該針被聯(lián)接至針導(dǎo)向件3，該針導(dǎo)向件含有由導(dǎo)航系統(tǒng)相對(duì)于3d圖像導(dǎo)航導(dǎo)航的追蹤器。

標(biāo)記2表示虛擬針。

如圖3的右部所示，顯示根據(jù)含有虛擬針的軸線的平面的切片10，顯示了投射于該平面的所檢測(cè)到的針2'的蹤跡和靶標(biāo)t。

在該切片10上，虛線的圓d1以所檢測(cè)到的針2'的尖端在該切片中的投影為圓心。該圓的半徑取決于上述尖端與含有虛擬針的軸線的平面之間的距離(由處理器計(jì)算該距離)；距離越大則該圓的半徑越大。也可以顯示該圓的半徑的值(在所示的實(shí)施例中為10mm)。

如果患者呼吸引起部分地插入的針的移動(dòng)，則該距離將隨著呼吸周期而變化。

距離也可根據(jù)其他格式來表示。

例如，可以顯示量規(guī)d2，其上限和下限是呼吸周期中的虛擬針與所檢測(cè)到的針之間的3d距離的最大值和最小值的函數(shù)，并且當(dāng)前3d距離以該量規(guī)實(shí)時(shí)顯示。

距離的表象的另一實(shí)施例是同心圓組d3，里面的圓表示沿呼吸周期較小距離，外面的圓表示沿呼吸周期較大的距離。虛線的圓實(shí)時(shí)地表示所檢測(cè)到的針的尖端相對(duì)于切片10的平面的當(dāng)前距離。這種表象是量規(guī)d2的變體。

距離的表象的另一實(shí)施例僅僅是其數(shù)值d4的指示。

另一個(gè)實(shí)施例是距離隨時(shí)間變化的表象；曲線d5分別示出了：一方面所檢測(cè)到的針的插入點(diǎn)與切片10的平面之間的距離隨時(shí)間的變化，另一方面所檢測(cè)到的針的尖端與切片10的平面之間的距離的隨時(shí)間的變化。

無論表象顯示的類型如何，它隨著由使用者移動(dòng)針導(dǎo)向件而演化。因此，使用者可以使用顯示的信息來檢查針導(dǎo)向件的方向和位置可以能到達(dá)靶標(biāo)。

參考圖4，距離的表象也可以顯示在3d醫(yī)學(xué)圖像中。

例如，直徑取決于所檢測(cè)到的針的尖端與虛擬針之間距離的圓d1可以與所述距離的值(此處為5mm)一起顯示在該所檢測(cè)到的針的尖端上，而顯示所檢測(cè)到的針的插入點(diǎn)與虛擬針的插入點(diǎn)之間的距離的值(此處為10mm)。

虛擬針相對(duì)于至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的相對(duì)位置的表象還可以基于3d中的所檢測(cè)到的針的一組透明度水平或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組透明度水平(參見圖3)。例如，針靠近虛擬針時(shí)，所檢測(cè)到的針的表象更為不透明。

虛擬針相對(duì)于至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的相對(duì)位置的表象還可以基于3d中的所檢測(cè)到的針的一組厚度水平或所檢測(cè)到的針在含有虛擬針的平面中的投影的一組厚度水平(參見圖3)。例如，針靠近虛擬針時(shí)，所檢測(cè)到的針的表象更厚。這解釋了圖3中所檢測(cè)到的針的菱形形狀投影。

當(dāng)然，可以組合并顯示這些不同表象中的兩個(gè)或更多個(gè)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇任何其他表示距離的方式，而不脫離本發(fā)明的范圍。

有利地，可以考慮患者的呼吸以便確定使用者進(jìn)一步將針推進(jìn)患者身體的最佳時(shí)刻。

為此，確定了虛擬針最靠近所檢測(cè)到的針時(shí)患者的呼吸周期的時(shí)刻。然后，將該時(shí)刻針的虛擬位置配準(zhǔn)至所檢測(cè)到的針。然后，再次顯示虛擬針相對(duì)于所檢測(cè)到的針的表象。

此外，虛擬針最靠近所檢測(cè)到的針時(shí)患者的呼吸周期的時(shí)刻的確定可以用來提供在所述時(shí)刻向使用者提供信息以將針推進(jìn)患者體內(nèi)，因?yàn)檫@是到達(dá)靶標(biāo)的最佳時(shí)機(jī)。實(shí)際上，當(dāng)虛擬針與真實(shí)針重合時(shí)，認(rèn)為患者呼吸處于與獲得3d圖像時(shí)相同的周期位置。因此，該方法提供3d圖像與導(dǎo)航之間的時(shí)間的虛擬同步。

根據(jù)圖5至圖7所示的第二實(shí)施方式，3d圖像含有與被導(dǎo)入到患者體內(nèi)的和已經(jīng)插入患者體內(nèi)和已到達(dá)靶標(biāo)的針不同的至少一個(gè)所檢測(cè)到的針的蹤跡。

在圖5至圖7的實(shí)施方式中，在3d圖像1中檢測(cè)到三根針2a'、2b'和2c'，并將它們的尖端放在靶標(biāo)t中。額外的待插入至靶標(biāo)內(nèi)的針被聯(lián)接至針導(dǎo)向件3，該針導(dǎo)向件含有通過導(dǎo)航系統(tǒng)相對(duì)于3d圖像導(dǎo)航的追蹤器。

標(biāo)記2表示虛擬針。

如圖5和圖6的右部所示，顯示根據(jù)含有虛擬針的軸線的平面的切片10，顯示了所檢測(cè)到的針2a'、2b'和2c'投射于該平面中的蹤跡和靶標(biāo)t。

如上所述計(jì)算虛擬針與每個(gè)所檢測(cè)到的針之間的2d或3d距離。

虛擬針和每個(gè)所檢測(cè)到的針之間的距離的指示以與已參照?qǐng)D3和圖4所描述的相似的方式表示。因此不再詳細(xì)描述這些表象。

例如，如圖5(左)所示，顯示了三個(gè)量規(guī)d2a、d2b、d2c。

替代地或與上述表象相組合，圓d1a、d1b、d1c以每個(gè)相應(yīng)的所檢測(cè)到的針的投影為圓心，每個(gè)圓的半徑取決于所檢測(cè)到的針與虛擬針之間的距離。

替代地或與至少一個(gè)上述表象相組合，顯示虛擬針與每個(gè)相應(yīng)的所檢測(cè)到的針之間的距離的數(shù)值d4a、d4b、d4c。

替代地或與至少一個(gè)上述表象相組合，顯示了示出距離隨時(shí)間而變化的曲線d5。

圖6示出了大體上與圖5類似的實(shí)施方式，除了虛擬針與每個(gè)所檢測(cè)到的針之間的距離的指示由相應(yīng)圓d1'、d2'、d3'表示，其中圓的半徑取決于該距離。

如圖7所示，距離的表象也可以顯示在3d醫(yī)學(xué)圖像1中。可以顯示每個(gè)所檢測(cè)到的針與虛擬針之間和/或兩個(gè)所檢測(cè)到的針之間的距離的數(shù)值。

如上所述，一組透明度水平和/或厚度水平也可以應(yīng)用于每個(gè)所檢測(cè)到的針。

如圖3至圖7所示，將含有先前所檢測(cè)到的針的完整場(chǎng)景的3d表象作為3d線段和將實(shí)時(shí)的被導(dǎo)航的針作為另一線段以及將靶標(biāo)(如腫瘤)作為表面顯示并附加相對(duì)3d距離的指示也是有用的。

利用所顯示的信息，使用者能夠確定被導(dǎo)航的針?biāo)璧奈恢煤头轿唬员銓⑨樧罴训胤峙湓诎袠?biāo)上。