相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求了2014年10月20日提交的、名稱為“增強(qiáng)的熒光透視檢查(augmentedfluoroscopy)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/065,828的優(yōu)先權(quán)，其在此通過(guò)引用以其全部?jī)?nèi)容并入本文以用于所有目的。

本發(fā)明的各實(shí)施方式涉及手術(shù)裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

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-assistedthoracicsurgery，vats)可以用于各種呼吸疾病的治療。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括：將泡沫化合物引入受試者的體腔中；獲取來(lái)自第一成像模式的第一圖像；其中來(lái)自第一成像模式的第一圖像包括從泡沫化合物導(dǎo)出的第一不透射線圖像，在來(lái)自第一成像模式的第一圖像上識(shí)別至少一個(gè)元素，其中該至少一個(gè)元素包括界標(biāo)、感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、分叉、器官或其任意組合，獲取來(lái)自第二成像模式的第二圖像；其中來(lái)自第二成像模式的第二圖像包括從泡沫化合物導(dǎo)出的第二不透射線圖像，從來(lái)自第一成像模式的第一圖像生成兼容的虛擬圖像；將計(jì)劃數(shù)據(jù)映射在所述兼容的虛擬圖像上；其中映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)元素，將來(lái)自第二成像模式的第二圖像粗配準(zhǔn)到來(lái)自第一成像模式的第一圖像；從兼容的虛擬圖像中識(shí)別所映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)的至少一個(gè)元素；在所述第二成像模式上識(shí)別至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素；將至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素映射到第二成像模式上；將來(lái)自第二成像模式的第二圖像精配準(zhǔn)到來(lái)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(qiáng)圖像。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在第二成像模式上方疊置至少一個(gè)圖像、該至少一個(gè)圖像的一部分或從第一成像模式中導(dǎo)出的計(jì)劃信息。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括使用至少一個(gè)指令，其中該至少一個(gè)指令可以包括關(guān)于導(dǎo)航、引導(dǎo)或其組合的信息。在一些實(shí)施方式中，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，其中，所述裝置包括熒光透視檢查c形臂，由此實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、解剖結(jié)構(gòu)或工具進(jìn)入方向的可視化。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括通過(guò)使用從第二成像模式導(dǎo)出的至少一個(gè)后續(xù)圖像來(lái)追蹤至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)，其中第二成像模式包括經(jīng)配置以具有基本上相同的獲取參數(shù)的熒光透視視頻，以及其中獲取參數(shù)包括模式、位置、視場(chǎng)或其任意組合，從而通過(guò)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(lái)生成增強(qiáng)的熒光透視圖像。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括執(zhí)行多階段配準(zhǔn)，其中首先配準(zhǔn)至少一個(gè)基本靜止的對(duì)象；且其中然后配準(zhǔn)至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象，其中該至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象包括隔膜、支氣管、血管或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括淡化(deemphasizing)至少一個(gè)干擾結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，在借助于圖像配準(zhǔn)而將來(lái)自第一成像模式的計(jì)劃數(shù)據(jù)傳遞至第二成像模式的同時(shí)不生成兼容的虛擬圖像。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種方法，包括：將器械引入受試者的體腔中；獲取來(lái)自第一成像模式的第一圖像；其中來(lái)自第一成像模式的第一圖像包括從所述器械導(dǎo)出的第一不透射線圖像，在來(lái)自第一成像模式的第一圖像上識(shí)別至少一個(gè)元素，其中該至少一個(gè)元素包括界標(biāo)、感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、分叉、器官或其任意組合，獲取來(lái)自第二成像模式的第二圖像；其中來(lái)自第二成像模式的第二圖像包括從器械導(dǎo)出的第二不透射線圖像，從來(lái)自第一成像模式的第一圖像生成兼容的虛擬圖像；將計(jì)劃數(shù)據(jù)映射在所述兼容的虛擬圖像上；其中映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)元素，將來(lái)自第二成像模式的第二圖像粗配準(zhǔn)到來(lái)自第一成像模式的第一圖像；從兼容的虛擬圖像中識(shí)別所映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)的至少一個(gè)元素；在所述第二成像模式上識(shí)別至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素；將至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素映射到第二成像模式上；將來(lái)自第二成像模式的第二圖像精配準(zhǔn)到來(lái)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(qiáng)圖像。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在第二成像模式上方疊置至少一個(gè)圖像、該至少一個(gè)圖像的一部分或從第一成像模式中導(dǎo)出的計(jì)劃信息。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括使用至少一個(gè)指令，其中該至少一個(gè)指令可以包括關(guān)于導(dǎo)航、引導(dǎo)或其組合的信息。在一些實(shí)施方式中，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，以便實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、解剖結(jié)構(gòu)或工具進(jìn)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(shí)施方式中，該方法還包括通過(guò)使用從第二成像模式導(dǎo)出的至少一個(gè)后續(xù)圖像來(lái)追蹤至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)，其中第二成像模式包括經(jīng)配置以具有基本上相同的獲取參數(shù)的熒光透視視頻，以及其中獲取參數(shù)包括模式、位置、視場(chǎng)或其任何組合，以通過(guò)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(lái)生成增強(qiáng)的熒光透視圖像。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括執(zhí)行多階段配準(zhǔn)，其中首先配準(zhǔn)至少一個(gè)基本靜止的對(duì)象；且其中然后配準(zhǔn)至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象，其中該至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象包括隔膜、支氣管、血管或其任何組合。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括淡化至少一個(gè)干擾結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，在借助于圖像配準(zhǔn)而將來(lái)自第一成像模式的計(jì)劃數(shù)據(jù)傳遞至第二成像模式的同時(shí)不生成兼容的虛擬圖像。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括：獲取來(lái)自第一成像模式的第一圖像；在來(lái)自第一成像模式的第一圖像上識(shí)別至少一個(gè)元素，其中該至少一個(gè)元素包括界標(biāo)、感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、分叉、器官或其任意組合；獲取來(lái)自第二成像模式的第二圖像；從來(lái)自第一成像模式的第一圖像中生成兼容的虛擬圖像；將計(jì)劃數(shù)據(jù)映射在該兼容的虛擬圖像上，其中映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)元素；將來(lái)自第二成像模式的第二圖像粗配準(zhǔn)到來(lái)自第一成像模式的第一圖像；從兼容的虛擬圖像中識(shí)別映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)的至少一個(gè)元素；在第二成像模式上識(shí)別至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素；將至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素映射在第二成像模式上；將來(lái)自第二成像模式的第二圖像精配準(zhǔn)到來(lái)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(qiáng)圖像。

在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括在第二成像模式上方疊置至少一個(gè)圖像、該至少一個(gè)圖像的一部分或從第一成像模式中導(dǎo)出的計(jì)劃信息。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括使用至少一個(gè)指令，其中該至少一個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、解剖結(jié)構(gòu)或工具進(jìn)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(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括通過(guò)使用從第二成像模式中導(dǎo)出的至少一個(gè)后續(xù)圖像來(lái)追蹤至少一個(gè)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(guò)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(lái)生成增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括執(zhí)行多階段配準(zhǔn)，其中首先配準(zhǔn)至少一個(gè)基本靜止的對(duì)象，且其中然后配準(zhǔn)至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象，其中該至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象包括隔膜、支氣管、血管或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括淡化至少一個(gè)干擾結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，在借助于圖像配準(zhǔn)而將來(lái)自第一成像模式的計(jì)劃數(shù)據(jù)傳遞至第二成像模式的同時(shí)不生成兼容的虛擬圖像。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括：

使用具有已知的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的至少兩個(gè)術(shù)中圖像來(lái)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(guò)單獨(dú)計(jì)算每一像素來(lái)確定像素的分組：(a)每一像素的移動(dòng)變化和(b)每一像素的強(qiáng)度值；使用至少兩個(gè)連續(xù)的術(shù)中圖像來(lái)執(zhí)行配準(zhǔn)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(dòng)結(jié)構(gòu)；以及在至少一個(gè)術(shù)中圖像上高亮顯示解剖結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括使用胸部x射線放射圖像作為第一術(shù)中圖像。

在一些實(shí)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(qiáng)的熒光透視檢查圖像的增強(qiáng)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(hào)的外部連接裝置、(c)內(nèi)部格式或dicom格式的3d計(jì)劃輸入、(d)增強(qiáng)的視頻信號(hào)輸出、或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)與作為模塊的至少一個(gè)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(hào)的raw數(shù)據(jù)輸入卡(即，而不是視頻輸入卡)。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)與錐形束(cone-beam)ct系統(tǒng)集成在一起。

在一些實(shí)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(jìn)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(shí)施方式中，該器械是經(jīng)配置以用作錨固機(jī)構(gòu)的可膨脹球。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括：(i)在來(lái)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(jìn)行粗配準(zhǔn)；(iv)從第一成像模式產(chǎn)生至少一個(gè)圖案；(v)通過(guò)使用第二成像模式來(lái)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(gè)或多個(gè)圖案；(vi)增強(qiáng)來(lái)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(shí)施方式中，使用大致相同的方法來(lái)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(shí)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(shí)施方式中，從感興趣區(qū)內(nèi)部的至少一個(gè)器械位置的集合導(dǎo)出來(lái)自第二成像模式的匹配特征。

在一些實(shí)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(gè)第一圖像；在3d空間中對(duì)包括支氣管氣道的自然體腔進(jìn)行分段；從第二成像模式生成至少一個(gè)圖像；通過(guò)組合信息生成來(lái)自第二成像模式的二維增強(qiáng)圖像，其中該信息描繪了自然體腔(包括支氣管氣道樹)的完整形貌或部分形貌；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(jì)那樣計(jì)算第一成像模式與第二成像模式之間的配準(zhǔn)；借助通過(guò)映射對(duì)應(yīng)特征進(jìn)行的姿態(tài)估計(jì)來(lái)計(jì)算第一和第二成像模式之間的配準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，使用被注入以高亮顯示體腔的不透射線材料來(lái)生成增強(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少三個(gè)兩個(gè)不同位置的成像疊置在一起以生成增強(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少一個(gè)不同位置以及c形臂相對(duì)于病床的取向的角度測(cè)量疊置在一起以生成增強(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，不透射線器械經(jīng)設(shè)計(jì)和配置以從單個(gè)投影重構(gòu)其三維空間。在一些實(shí)施方式中，可以用具有高粘度的不透射線物質(zhì)生成增強(qiáng)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(reversethermos-gellingpolymer)。

在一些實(shí)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drr；確定虛擬圖像上的對(duì)象尺寸，例如但不限于肋在drr上某具體位置處的寬度；提供虛擬攝像頭(例如但不限于虛擬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，例如由校準(zhǔn)步驟計(jì)算出的熒光透視檢查攝像頭；確定虛擬圖像上的對(duì)象尺寸，例如肋在drr上某具體位置處的尺寸；通過(guò)比較源自第一圖像(例如ct圖像)的已知對(duì)象尺寸和第二圖像(例如，熒光透視檢查圖像)上測(cè)量的對(duì)象尺寸來(lái)計(jì)算深度(例如但不限于，距熒光透視檢查x射線源的特定對(duì)象或?qū)ο髤^(qū)的距離)。在一些實(shí)施方式中，不使用或除了在兼容的虛擬圖像上的測(cè)量結(jié)果之外，通過(guò)技術(shù)規(guī)格來(lái)確定對(duì)象尺寸，例如工具剛性部分的長(zhǎng)度或?qū)挾?。在一些?shí)施方式中，導(dǎo)管類型的工具被設(shè)計(jì)為允許對(duì)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(jìn)行計(jì)算。

附圖說(shuō)明

將參考附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明。附圖構(gòu)成了本說(shuō)明書的一部分，且包括圖解的本發(fā)明的各實(shí)施方式并闡明了其各種對(duì)象和特征。本文公開的具體功能細(xì)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)。

圖1是示出了本發(fā)明一實(shí)施方式的流程圖，其示出了手術(shù)和診斷步驟的流程圖。

圖2是本發(fā)明方法的一實(shí)施方式的圖解(例如，示出了增強(qiáng)的熒光透視檢查系統(tǒng)和數(shù)據(jù)流)。

圖3a和3b是圖解示出了本發(fā)明方法的一實(shí)施方式的圖像。

圖4是示出了本發(fā)明方法的一實(shí)施方式的流程圖(例如，解剖結(jié)構(gòu)增強(qiáng)流程圖)。

圖5是示出了本發(fā)明方法的一實(shí)施方式的圖解，其圖解示出了本發(fā)明方法的三個(gè)強(qiáng)度測(cè)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(lái)自術(shù)中模式的信號(hào)；以及(c)示出了來(lái)自術(shù)中模式的增強(qiáng)信號(hào)。該圖解示出了本發(fā)明方法的一實(shí)施方式，其中該強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果可基于至少一個(gè)信號(hào)增強(qiáng)來(lái)用于精配準(zhǔn)(即，模板匹配)。

圖6a和6b是示出了本發(fā)明方法的一實(shí)施方式的示意圖，其示出了熒光透視檢查圖像。

圖7是本發(fā)明方法的一實(shí)施方式，其圖解示出了配準(zhǔn)步驟，該步驟使用：(1)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(gè)氣道有關(guān)的信息，其中該信息是通過(guò)使用增強(qiáng)的支氣管造影片從熒光透視檢查圖像中提取的。

圖8示出了本發(fā)明方法的一實(shí)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0秒)的熒光透視檢查圖像。

圖9示出了本發(fā)明方法的一實(shí)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(shí)該區(qū)域的熒光透視檢查圖像(例如，圖像變得模糊)。

圖10a、10b和10c示出了本發(fā)明方法的實(shí)施方式，其圖解示出了穿過(guò)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。

圖11示出了本發(fā)明方法的一實(shí)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(qiáng)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。

圖12示出了本發(fā)明方法的一實(shí)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。

圖13示出了本發(fā)明方法的一實(shí)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)。

圖14示出了具有用于本發(fā)明方法的一實(shí)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)。

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(shí)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。

圖16是示出了使用本發(fā)明方法獲得的結(jié)果的一個(gè)實(shí)施方式的圖像。

圖17示出了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式，其圖解了3d支氣管樹。

圖18a-c示出了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式，其圖解了將泡沫混合劑注入肺部模型的結(jié)果圖像。

圖19a-e示出了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式，其圖解了將泡沫混合劑注入肺部模型的結(jié)果圖像。

具體實(shí)施方式

將參考附圖進(jìn)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(hào)來(lái)表示。示出的附圖不必是按比例繪制的，重點(diǎn)部分通常被突出以圖解本發(fā)明的原理。進(jìn)一步地，可能放大某些特征來(lái)展示特定組件的細(xì)節(jié)。

附圖構(gòu)成了本說(shuō)明書的一部分，其包括圖解示出的本發(fā)明的各說(shuō)明性的實(shí)施方式并闡明了其各種對(duì)象和特征。進(jìn)一步地，附圖不必是按比例繪制的，某些特征可能被放大來(lái)展示特定組件的各種細(xì)節(jié)。另外，附圖中示出的任何測(cè)量結(jié)果、規(guī)格(specifications)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(xì)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)。

在這些已經(jīng)被公開的有益效果和改進(jìn)中，本發(fā)明的其它目標(biāo)和有益效果將會(huì)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(shí)施方式；但可以理解的是，公開的這些實(shí)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(shí)施方式一同提供的每一實(shí)例也是示例性而非限制性的。

在整個(gè)說(shuō)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(yǔ)在本文中的含義明確相關(guān)。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施方式中”和“在一些實(shí)施方式中”雖然可以指相同的實(shí)施方式，但也并非必須指相同的實(shí)施方式。此外，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“在另一實(shí)施方式中”和“在一些其它實(shí)施方式中”雖然可以指不同的實(shí)施方式，但也并非必須指不同的實(shí)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(shí)施方式。

另外，如本文所使用的，除非本文另有明確規(guī)定，術(shù)語(yǔ)“或”是開放式的“或(or)”運(yùn)算符，其相當(dāng)于術(shù)語(yǔ)“和/或”。除非本文另有明確規(guī)定，術(shù)語(yǔ)“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(gè)說(shuō)明書中，“一個(gè)(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)”。

如本文所使用的，“粗配準(zhǔn)(coarseregistration)”指的是術(shù)前和術(shù)中圖像的粗略對(duì)準(zhǔn)。在本發(fā)明方法的一些實(shí)施方式中，粗配準(zhǔn)使用全局信息而不考慮由呼吸、器械移動(dòng)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。

如本文所使用的，“元素(element)”指的是具有共同機(jī)械特性的解剖單元，共同機(jī)械特性例如為機(jī)械性質(zhì)(例如但不限于，運(yùn)動(dòng)剛度(rigidityofmovement)、柔性、強(qiáng)度)。在一些實(shí)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。

如本文所使用的，“精配準(zhǔn)(fineregistration)”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(zhǔn)，該第一圖像的感興趣區(qū)對(duì)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(shí)施方式中，精配準(zhǔn)是一種設(shè)計(jì)為對(duì)感興趣區(qū)內(nèi)部的局部組織的形變和/或組織的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(例如但不限于，在呼吸過(guò)程中肋和肺之間的移動(dòng)偏差)進(jìn)行校準(zhǔn)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(biāo)記的結(jié)節(jié)區(qū)等。在一些實(shí)施方式中，精配準(zhǔn)進(jìn)一步允許超過(guò)粗配準(zhǔn)在感興趣區(qū)中的局部配準(zhǔn)精度的提高，同時(shí)例如變換矩陣、投影后的圖元(projectedprimitives)和輸出圖像等的粗配準(zhǔn)輸出供精準(zhǔn)配準(zhǔn)作為輸入使用。

如本文所使用的，“映射(mapping)”指的是將多個(gè)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(shí)施方式中，映射可包括：(1)識(shí)別第一圖像的多個(gè)元素，(2)識(shí)別第二圖像的多個(gè)元素，(3)將第一/第二圖像的多個(gè)元素與第二/第一圖像的對(duì)應(yīng)的多個(gè)元素進(jìn)行配對(duì)，(4)將第一/第二圖像的多個(gè)元素與第二/第一圖像的多個(gè)元素中的對(duì)應(yīng)對(duì)進(jìn)行配準(zhǔn)(即，配準(zhǔn))。在一些實(shí)施方式中，由精配準(zhǔn)和/或粗配準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行配準(zhǔn)。作為非限制性實(shí)例，映射可以包括(1)識(shí)別來(lái)自第一圖像(例如，ct圖像)的多個(gè)(例如但不限于，2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)等元素)元素(例如，支氣管、肋等)，(2)識(shí)別第一圖像(例如，ct圖像)上的多個(gè)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(gè)熒光透視檢查元素，(3)將作為第二圖像上的對(duì)應(yīng)元素(即，支氣管，肋)的多個(gè)元素的子集進(jìn)行配對(duì)，(4)將這些元素配準(zhǔn)到第二圖像上對(duì)應(yīng)的元素對(duì)，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(representation)。在一些實(shí)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drr圖像、已編輯圖像、已處理圖像等。

在一些實(shí)施方式中，雖然術(shù)語(yǔ)“術(shù)前圖像”用于描述本發(fā)明，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)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(shí)，也可以應(yīng)用相同的概念。在一些實(shí)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(jìn)行的成像中。

在一些實(shí)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(guò)使用第二成像模式產(chǎn)生增強(qiáng)圖像的計(jì)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)(digitalsubtractionangiography,dsa)等。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括高亮顯示感興趣區(qū)和/或結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，本方法可以包括額外的成像和/或計(jì)劃信息，其中額外的成像和/或計(jì)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(shí)例可包括疊置(superimposing)如下內(nèi)容：(i)用于獲得胸部的至少一個(gè)第一圖像的第一成像模式，(ii)通過(guò)限定界標(biāo)、感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、分叉、解剖器官(anatomicalorgans)等的手術(shù)過(guò)程的手動(dòng)和/或自動(dòng)計(jì)劃；(iii)從第二成像模式中獲取的至少一個(gè)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)字重構(gòu)放射成像(drr)；(iv)計(jì)劃數(shù)據(jù)到兼容的虛擬圖像上的至少一個(gè)對(duì)象和/或結(jié)構(gòu)的映象(“映射”)；(v)來(lái)自第二成像模式的至少一個(gè)第二圖像或視頻幀(videoframe)到源自第一成像模式的第一圖像或其部分的配準(zhǔn)；(vi)從兼容的虛擬圖像中識(shí)別的計(jì)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(guò)圖像配準(zhǔn)被配準(zhǔn)到來(lái)自第二成像模式的至少一個(gè)第二圖像；(vii)從兼容的虛擬圖像映射的計(jì)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(guò)圖像配準(zhǔn)被配準(zhǔn)到來(lái)自第二成像模式的至少一個(gè)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(gè)第三圖像的源自第二成像模式的該至少一個(gè)第二圖像上的至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)，其中該至少一個(gè)第三圖像被增強(qiáng)；或其任意組合。

在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括疊置至少一個(gè)圖像或該至少一個(gè)圖像的派生物、該至少一個(gè)圖像的一部分、或基于源于第一成像模式的計(jì)劃數(shù)據(jù)的圖像。在其它實(shí)施方式中，本方法包括輔助醫(yī)療器械進(jìn)行移動(dòng)的導(dǎo)航和引導(dǎo)指令。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)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(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括追蹤來(lái)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(qiáng)的熒光透視檢查圖像，其中通過(guò)抑制靜止的解剖結(jié)構(gòu)和/或改進(jìn)下方軟組織的信噪比來(lái)生成增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像。在一些實(shí)施方式中，本方法包括執(zhí)行多階段配準(zhǔn)，其中首先對(duì)具有小幅運(yùn)動(dòng)(例如但不限于2-5厘米)的至少一個(gè)靜止對(duì)象進(jìn)行配準(zhǔn)，該靜止對(duì)象例如但不限于是肋。在一些實(shí)施方式中，在首先配準(zhǔn)了靜止對(duì)象之后，在接下來(lái)的配準(zhǔn)迭代期間對(duì)例如但不限于是隔膜、支氣管、血管等的更多的動(dòng)態(tài)對(duì)象進(jìn)行配準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括淡化干擾結(jié)構(gòu)(例如，會(huì)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(diǎn)的任何結(jié)構(gòu))。

在一些實(shí)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(gè)增強(qiáng)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(duì)運(yùn)動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)的至少兩個(gè)術(shù)中圖像以允許根據(jù)至少兩個(gè)術(shù)中圖像的運(yùn)動(dòng)變化和/或強(qiáng)度值來(lái)為該至少兩個(gè)術(shù)中圖像的像素進(jìn)行分組；(ii)在至少兩個(gè)順續(xù)(sequential)的術(shù)中圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)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(dòng)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。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括使用患者胸部的x射線放射圖像，同時(shí)該x射線放射圖像可作為參考圖像從而能夠通過(guò)使用類似的(analogous)過(guò)程來(lái)增強(qiáng)第二圖像上的至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)，即，來(lái)自由不同能量級(jí)獲得的放射圖像的信息的交叉相關(guān)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及增強(qiáng)的熒光透視檢查裝置，其允許生成至少一個(gè)增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像，其中該增強(qiáng)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(lái)自熒光透視檢查裝置的視頻信號(hào)的外部連接裝置；(iii)內(nèi)部格式和/或dicom格式的3d計(jì)劃輸入；(iv)增強(qiáng)的視頻信號(hào)輸出；或其任意組合。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置與熒光透視檢查裝置(即，作為模塊)集成在一起以獲得raw數(shù)據(jù)作為信號(hào)，并包括raw數(shù)據(jù)輸入卡。在一些實(shí)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(shí)施方式中，本發(fā)明與錐形束ct系統(tǒng)集成在一起。

在一些實(shí)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/或mri；(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(zhǔn)以在第二成像模式中識(shí)別對(duì)應(yīng)于第二成像模式中的一個(gè)的虛擬攝像頭的姿態(tài)；(iv)從第一成像模式生成針對(duì)感興趣體積周圍的解剖結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)圖案；(v)使用產(chǎn)生于第一成像模式的單個(gè)圖案或多個(gè)圖案識(shí)別第二成像模式中的匹配圖案；(vi)高亮顯示(即，增強(qiáng))來(lái)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(qiáng)解剖結(jié)構(gòu)；或其任意組合。

在一些實(shí)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)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種對(duì)象深度計(jì)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(shí)例，第一成像模式可以但不限于是用于熒光透視檢查的drr)；(ii)確定虛擬圖像上的對(duì)象尺寸，例如肋在drr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(shí)例：由校準(zhǔn)過(guò)程計(jì)算的熒光透視檢查攝像頭)；(iv)通過(guò)比較(a)源于第一圖像(例如但不限于ct圖像)的已知對(duì)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(cè)量到的對(duì)象尺寸來(lái)計(jì)算深度(例如但不限于來(lái)自熒光透視檢查x射線源的特定對(duì)象或?qū)ο髤^(qū)的距離)。

在一些實(shí)施方式中，通過(guò)如下方式確定對(duì)象尺寸：(1)技術(shù)規(guī)格(technicalspecification)和/或(2)兼容的虛擬圖像上的測(cè)量結(jié)果，例如但不限于剛性工具部分的長(zhǎng)度和/或?qū)挾?。在一些?shí)施方式中，本方法包括一種工具，該工具被設(shè)計(jì)為允許對(duì)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(jìn)行計(jì)算。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種裝置和方法，該裝置和方法擴(kuò)展被廣泛用于診斷和醫(yī)療過(guò)程中的熒光透視檢查成像模式的可視化能力。在一些實(shí)施方式中，本文提出的稱為“增強(qiáng)的熒光透視檢查”的方法允許增強(qiáng)被實(shí)時(shí)評(píng)估的患者內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的特定感興趣區(qū)域(region)的可視度。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法用于軟組織的可視化。在一些實(shí)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(hù)士、專家等)對(duì)醫(yī)療過(guò)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(shí)施方式中，由受訓(xùn)者對(duì)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(shí)間、降低計(jì)算錯(cuò)誤等)

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明呈現(xiàn)的裝置包括如下功能：信號(hào)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(shí)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(hào)從而提供先進(jìn)的可視化能力。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明是獨(dú)立設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明是至少一個(gè)模塊并且與現(xiàn)有設(shè)備集成在一起。

在一些實(shí)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(jì)劃。在一些實(shí)施方式中，執(zhí)行的術(shù)前計(jì)劃可用于限定能夠在實(shí)時(shí)的熒光透視檢查過(guò)程中被增強(qiáng)的組織的感興趣區(qū)和/或機(jī)械性質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，除了增強(qiáng)/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(shí)施方式中，疊層可包括：內(nèi)部和外部界標(biāo)以及諸如病變和/或切除術(shù)邊界、切口點(diǎn)、支氣管氣道、血管等的解剖結(jié)構(gòu)的位置信息。在一些實(shí)施方式中，本方法包括：(i)執(zhí)行術(shù)前計(jì)劃和(ii)在診斷過(guò)程和/或治療過(guò)程期間使用術(shù)前計(jì)劃。在一些實(shí)施方式中，使用本發(fā)明的方法改進(jìn)了診斷和/或治療過(guò)程的效力和安全性。

在一些實(shí)施方式中，本文公開的本發(fā)明涉及增強(qiáng)的熒光透視檢查裝置的多個(gè)方面，還涉及允許實(shí)時(shí)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(gè)方面。高亮顯示的示例性實(shí)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(guò)程的靜止或動(dòng)態(tài)熒光透視檢查圖像上方疊置術(shù)前計(jì)劃元素)。在本發(fā)明方法的一些實(shí)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(lán)色、紅色、綠色等)放置到灰度圖像上；(iii)加強(qiáng)組織/區(qū)域的圖像(例如，參見(jiàn)圖3，其中“增強(qiáng)的圖像”是“加強(qiáng)的圖像”)；(iv)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(diǎn)劃線、短劃線等))；或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，可以自動(dòng)地、半自動(dòng)地、手動(dòng)地或以其任意組合來(lái)執(zhí)行高亮顯示。

傳統(tǒng)的熒光透視檢查通常被用于獲得醫(yī)療過(guò)程期間患者內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)移動(dòng)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(yàn)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(zhǔn)工具等的醫(yī)療器械在熒光透視檢查圖像上是清晰可見(jiàn)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(shí)別出。以肺癌診斷過(guò)程為例，通常在過(guò)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(guò)程之前，健康護(hù)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(shí)別需要在接下來(lái)的過(guò)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(shí)/經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)科醫(yī)生可以計(jì)劃接下來(lái)的過(guò)程而不需要這種計(jì)劃的實(shí)際詳細(xì)的文檔。

在實(shí)際的診斷或治療過(guò)程中，內(nèi)科醫(yī)生頻繁使用熒光透視檢查器來(lái)核實(shí)/識(shí)別診斷和手術(shù)器械的位置和/或運(yùn)行。由于目標(biāo)區(qū)域沒(méi)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(cè)/估計(jì)目標(biāo)區(qū)域的位置。而且，由于熒光透視檢查圖像呈現(xiàn)的是來(lái)自穿過(guò)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(shí)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(guò)對(duì)顯示在熒光透視檢查圖像上的視覺(jué)信息的錯(cuò)誤解讀而產(chǎn)生用戶錯(cuò)誤。最終，該典型步驟通常導(dǎo)致低至35％的診斷率(即，診斷過(guò)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(zhǎng)的過(guò)程時(shí)間以及在目標(biāo)軟組織區(qū)或結(jié)節(jié)通過(guò)傳統(tǒng)的熒光透視檢查時(shí)在相同醫(yī)療設(shè)施內(nèi)的不一致的結(jié)果。

電磁導(dǎo)航系統(tǒng)(electromagneticnavigationsystem,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。

本發(fā)明的方法使用實(shí)時(shí)的熒光透視檢查圖像(即，非靜止的圖像)。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種裝置，其經(jīng)配置以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)模式，該實(shí)時(shí)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(guò)程中的軟組織目標(biāo)區(qū)。在一些實(shí)施方式中，實(shí)時(shí)可視化是有益的，由于呼吸過(guò)程中肺組織具有顯著的移動(dòng)和/或形變，對(duì)于器械的定位來(lái)說(shuō)，例如ct或mri的術(shù)前靜止圖像信息相對(duì)于目標(biāo)區(qū)而言是不準(zhǔn)確的，因此，其中除了(a)術(shù)前ct成像和(b)實(shí)際診斷或治療過(guò)程相比較具有可能實(shí)質(zhì)上不相似的患者情況之外，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(jìn)引起的。

在一些實(shí)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(guò)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(shí)時(shí)的熒光透視檢查)。在一些實(shí)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(guò)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(qiáng)的圖像)。在一些實(shí)施方式中，本方法可以有助于縮短操作時(shí)間和/或改進(jìn)這種過(guò)程的學(xué)習(xí)曲線(例如，對(duì)于初期從業(yè)者)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可以被用于手術(shù)過(guò)程期間和/或用于在感興趣區(qū)的實(shí)時(shí)可視化下進(jìn)行引導(dǎo)。

在一些實(shí)施方式中，本方法允許從業(yè)者通過(guò)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(gè)三維方面來(lái)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(shí)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(guò)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(shí)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(guò)程時(shí)病變的可視度，其中該建議是基于至少一個(gè)ddr術(shù)前圖像的。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法允許內(nèi)科醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程期間提高控制，其中該控制包括根據(jù)術(shù)前計(jì)劃和三維成像數(shù)據(jù)顯著提高內(nèi)科醫(yī)生相對(duì)于診斷器械和/或手術(shù)器械準(zhǔn)確識(shí)別治療區(qū)和/或至少一個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的能力。

在一些實(shí)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(qiáng)的熒光透視檢查)的實(shí)時(shí)或離線圖像。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法使用角度測(cè)量裝置/傳感器(例如，直角傳感器、加速計(jì)、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(duì)角度和/或位置(姿態(tài))。

在一些實(shí)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(cè)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。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置和方法提供實(shí)時(shí)的第三成像模式(例如，增強(qiáng)的熒光透視檢查模式)以允許使用(a)來(lái)源于第一圖像(例如，術(shù)前ct圖像)的信息和(b)在計(jì)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(qiáng)的圖像)的信息(例如，決策)，可選地包括顯示(a)來(lái)源于第一圖像的信息和/或(b)計(jì)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。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可用于輔助對(duì)涉及軟的移動(dòng)組織的診斷和/或治療過(guò)程，該軟的移動(dòng)組織例如但不限于是肺、肝、腎等。在一個(gè)示例性實(shí)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(shí)時(shí)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)字重構(gòu)放射成像(digitallyreconstructedradiograph,drr)圖像上。在一些實(shí)施方式中，使用三維ct圖像來(lái)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。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可用于錐形束ct裝置。在一些實(shí)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(dòng)的熒光透視檢查姿態(tài)控制、降低的輻射劑量等。

在一些實(shí)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(qiáng)的圖像)上高亮顯示的實(shí)時(shí)信息來(lái)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(jì)劃數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法提供實(shí)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(shí)時(shí)的第三圖像(例如，熒光透視檢查圖像/增強(qiáng)的圖像)。在一些實(shí)施方式中，本方法可在增強(qiáng)的圖像上提供疊加(overlaid)的目標(biāo)解剖特征。在一些實(shí)施方式中，本方法可以在增強(qiáng)的圖像上提供計(jì)劃信息，這些計(jì)劃信息例如但不限于切口點(diǎn)、切割區(qū)邊界、參考點(diǎn)等。

在一些實(shí)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(lái)高亮顯示移動(dòng)的和靜止的軟組織區(qū)(即，生成增強(qiáng)的圖像)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括產(chǎn)生增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像，該圖像向用戶/從業(yè)者提供在增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像上的識(shí)別結(jié)構(gòu)，該識(shí)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(dòng)變化分析生成。在一個(gè)示例性實(shí)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(dòng)，且軟組織移動(dòng)的幅度通常比肋部中的一個(gè)更大，這導(dǎo)致軟組織與肋結(jié)構(gòu)的投影的移動(dòng)之間存在由熒光透視檢查視頻幀測(cè)量的差異。在一些實(shí)施方式中，與每一像素衰減值的信息相結(jié)合的所測(cè)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?shí)施方式中，當(dāng)被組成對(duì)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(shí)施方式中，可以通過(guò)從熒光透視檢查圖像的序列中提取對(duì)象信息來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像，這一過(guò)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、mri、胸部x光放射攝影圖像、或其任意組合。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括自動(dòng)校準(zhǔn)至少一個(gè)靜止的熒光透視檢查圖像和/或?qū)崟r(shí)視頻中的視頻幀。在另一實(shí)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(gè)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(cè)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(shí)現(xiàn)了感興趣結(jié)構(gòu)/區(qū)域(例如相對(duì)于圖像背景)的增強(qiáng)的可視度。

在一些實(shí)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(guò)改變集成在熒光透視檢查裝置中的現(xiàn)有自動(dòng)增益算法來(lái)處理從熒光透視檢查裝置中獲取的raw數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，本方法包括使用基于區(qū)域的增益計(jì)算算法。在一些實(shí)施方式中，具體的基于區(qū)域的增益計(jì)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(shí)，并且包括評(píng)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(shí)施方式中，本方法提供具體的信號(hào)處理，該信號(hào)處理降低了提供在目標(biāo)區(qū)域中作為結(jié)果的熒光透視檢查圖像(即，增強(qiáng)的圖像)上的信息損失，并還可引起目標(biāo)區(qū)域的可視度增強(qiáng)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法和裝置可以用于在兩個(gè)或多個(gè)手術(shù)的實(shí)時(shí)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(zhǔn)(即，粗配準(zhǔn)和/或精配準(zhǔn))。

在一些實(shí)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)(即，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(dòng)態(tài)地確定所顯示信息的分辨率和/或品質(zhì)。

在一些實(shí)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(lái)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(qiáng)的熒光透視檢查圖像)。

在一些實(shí)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(shí)時(shí)輸出校準(zhǔn)圖像。

在一些實(shí)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(dú)的和/或模塊化的構(gòu)造。

在一些實(shí)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(duì)空間姿態(tài)的角度測(cè)量。在一些實(shí)施方式中，該裝置適用于那些在手術(shù)期間無(wú)法獲得或無(wú)法使用角度信息的熒光透視鏡模型。

在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可以包括通過(guò)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(gè)熒光透視檢查圖像(例如，2個(gè)圖像、3個(gè)圖像、4個(gè)圖像、5個(gè)圖像、6個(gè)圖像、7個(gè)圖像、8個(gè)圖像、9個(gè)圖像、10個(gè)圖像等)在三維空間中重構(gòu)至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)。

參考圖1，其示出了本發(fā)明一實(shí)施方式的方法100的流程圖。

在本發(fā)明一實(shí)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(guò)程期間被使用以計(jì)劃治療和/或診斷。

在本發(fā)明一實(shí)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(duì)在步驟101獲取的術(shù)前數(shù)據(jù)執(zhí)行術(shù)前計(jì)劃，在此期間，從業(yè)者標(biāo)記出感興趣區(qū)(例如，在可疑病變周圍進(jìn)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(diǎn)、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(shí)施方式中，可以手動(dòng)和/或半自動(dòng)地執(zhí)行步驟(即，102)，半自動(dòng)地執(zhí)行步驟例如當(dāng)由計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)地識(shí)別部分信息時(shí)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，一旦計(jì)劃完成，在步驟104處理信息以映射(即，“映射”)和/或識(shí)別(即，“識(shí)別”)感興趣區(qū)，其中映射和/或識(shí)別允許在3d空間中計(jì)劃元素和/或識(shí)別主要解剖結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)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(shí)施方式中，在第一圖像源和第二圖像源上執(zhí)行粗配準(zhǔn)和/或精配準(zhǔn)之后傳遞映射信息。在一些實(shí)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(yùn)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。

用于身體器官的映射或識(shí)別技術(shù)的非限制性實(shí)例被公開在如下文章中：“通過(guò)基于集成學(xué)習(xí)的協(xié)同多數(shù)表決決策在3dct圖像上自動(dòng)定位實(shí)體器官(automaticlocalizationofsolidorganson3dctimagesbyacollaborativemajorityvotingdecisionbasedonensemblelearning)”,byzhoux,fujitah,computmedimaginggraph,2012。該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。例如，3dct掃描中目標(biāo)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(dòng)地檢測(cè)目標(biāo)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(gè)2d檢測(cè)器并且在3d中使用協(xié)同多數(shù)表決來(lái)組合多個(gè)2d檢測(cè)器的輸出從而定位器官。例如，可以單獨(dú)地和/或獨(dú)立地使用不同內(nèi)部器官的位置檢測(cè)。示例性方法包括如同在一系列2d圖像片中檢測(cè)若干個(gè)獨(dú)立的2d對(duì)象那樣在3dct掃描中處理3d器官定位，其中該方法可以(i)降低特征維度(3d到2d)以及(ii)增加集成學(xué)習(xí)過(guò)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(gè)3d訓(xùn)練樣本)。示例性方法可以根據(jù)奧卡姆剃刀原理(occam'srazor)增加受訓(xùn)檢測(cè)器對(duì)于未知樣本的魯棒性(robustness)。例如，對(duì)于未知的3dct掃描，示例性方法獨(dú)立地將不同的2d檢測(cè)器應(yīng)用到每一立體像素以沿著3個(gè)正交方向檢測(cè)目標(biāo)的2d候選點(diǎn)的數(shù)量并且將這些2d候選點(diǎn)表決回到3d空間。可以通過(guò)核查全部2d檢測(cè)器響應(yīng)中的互相認(rèn)同和在3d表決空間中選擇大多數(shù)相關(guān)2d候選點(diǎn)的范圍來(lái)將目標(biāo)的存在和近似中心方位確定為目標(biāo)位置。

用于身體器官的映射或識(shí)別技術(shù)的非限制性實(shí)例還被公開在如下文章中：“使用強(qiáng)度對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行的ct-樣圖集到熒光透視檢查x射線圖像的配準(zhǔn)(registrationofact-likeatlastofluoroscopicx-rayimagesusingintensitycorrespondences)”，m.scthesisbyavivhurvitz,supervisedbyprof.leojoskowicz,therachelandselimbenin(schoolofcomputerscienceandengineeringthehebrewuniversityofjerusalem,israel,august,2008)，該文章通過(guò)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(qiáng)度圖集。在術(shù)中階段，新的2d/3d可變形配準(zhǔn)算法可被用于將該圖集配準(zhǔn)到患者解剖結(jié)構(gòu)的熒光透視檢查x射線圖像。該配準(zhǔn)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(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。該配準(zhǔn)算法經(jīng)進(jìn)一步配置以搜索最小化或降低配對(duì)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(jìn)骨形狀和姿態(tài)估計(jì)直到骨形狀和姿態(tài)估計(jì)匯于一點(diǎn)(converge)為止。

在一些實(shí)施方式中，本方法包括通過(guò)使用2d熒光透視檢查圖像通過(guò)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(qiáng)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(biāo)記物，例如但不限于在配準(zhǔn)期間束縛(tethered)至裝置的不透射線的標(biāo)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(xì)絲(filament)。

在一些實(shí)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(guò)程期間顯示的可視化數(shù)據(jù)；(ii)用于引入至少一個(gè)醫(yī)療器械的推薦路徑；(iii)基于解剖學(xué)知識(shí)和手術(shù)細(xì)節(jié)的引導(dǎo)說(shuō)明；(iv)針對(duì)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。

在一些實(shí)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(shí)將醫(yī)療器械引入感興趣區(qū)。在一些實(shí)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。

在一個(gè)實(shí)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(shí)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(jì)算。在該實(shí)施方式中，使用與虛擬c形臂大致相同的姿態(tài)和與實(shí)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)放射成像(drr)圖像。在一些實(shí)施方式中，圖像被校準(zhǔn)，其中“被校準(zhǔn)”是指根據(jù)現(xiàn)有的x射線測(cè)量術(shù)知識(shí)使熒光透視檢查圖像畸變被調(diào)整以及熒光透視檢查與ct在強(qiáng)度值上的x射線能量差被補(bǔ)償。

在一些實(shí)施方式中，如下參考內(nèi)容討論了對(duì)實(shí)際熒光透視檢查圖像的drr模擬、校準(zhǔn)和配準(zhǔn)：“在gpu上進(jìn)行的2d/3d圖像配準(zhǔn)(2d/3dimageregistrationonthegpu)”,alexanderkubias,universityofkoblenz-landau,koblenz,germany,thomasbrunner,siemensmedicalsolutions,forchheim,germany,2007。該文章通過(guò)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(graphicsprocessingunit，gpu)上高效地執(zhí)行剛性的2d/3d圖像配準(zhǔn)。在gpu上執(zhí)行配準(zhǔn)算法的兩個(gè)部分，即drr生成和相似性度量的計(jì)算。另外，還有如下文章：“使用距離圖分類對(duì)x射線引導(dǎo)的支氣管鏡檢查進(jìn)行的2d/3d配準(zhǔn)(2d/3dregistrationforx-rayguidedbronchoscopyusingdistancemapclassification)”,dixu,shengxu,daniela.herzka,rexc.yung,martinbergtholdt,luisf.gutierrez,elliotr.mcveigh，該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。例如，該配準(zhǔn)算法可以被分組成兩類：(1)基于強(qiáng)度的和(2)基于特征的，其中基于特征的配準(zhǔn)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(jìn)一步為x射線圖像的多個(gè)(例如但不限于，每一記錄的邊緣點(diǎn)，其可引起使用所有邊緣點(diǎn))邊緣點(diǎn)生成距離圖，以通過(guò)將ct圖像的邊緣投影(edgeprojections)吸引到x射線圖像中最接近的邊緣來(lái)促進(jìn)/允許2d/3d配準(zhǔn)。當(dāng)距離圖不具有邊緣的任何定向信息時(shí)，不同結(jié)構(gòu)的邊緣之間可能發(fā)生錯(cuò)誤配準(zhǔn)。可以通過(guò)使用定向依賴性的距離圖來(lái)降低錯(cuò)誤配準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)捕獲范圍與精度提高的更具魯棒性的配準(zhǔn)。

在一些實(shí)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(shí)施方式中，在drr與實(shí)際的熒光透視檢查圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)。配準(zhǔn)的實(shí)例，例如基于特征的或基于強(qiáng)度的配準(zhǔn)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(dòng)配準(zhǔn)(automaticregistrationofportalimagesandvolumetricctforpatientpositioninginradiationtherapy)”(參見(jiàn)，例如，alikhamene,franksauer,medicalimageanalysis10(2006)96-112)，該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。例如，基于特征的配準(zhǔn)步驟可以包括在參與到配準(zhǔn)過(guò)程中的每一成像模式的特征之間進(jìn)行特征對(duì)應(yīng)的步驟。作為配準(zhǔn)的結(jié)果，針對(duì)drr圖像生成的空間信息可以被傳遞到實(shí)際的熒光透視檢查圖像上。被添加到實(shí)際的熒光透視檢查圖像中的3d空間信息允許對(duì)實(shí)際的熒光透視檢查圖像實(shí)施計(jì)算機(jī)視覺(jué)步驟，由此操作3d空間中的對(duì)象，而不是作用于2d圖像像素。使用該方法允許通過(guò)穿過(guò)已知解剖結(jié)構(gòu)的x射線束的集成來(lái)描述熒光透視檢查圖像的每一像素。

在一些實(shí)施方式中，使用本發(fā)明的方法重新存儲(chǔ)在熒光透視檢查圖像獲取期間丟失的信息。在一些實(shí)施方式中，感興趣區(qū)可以被高亮顯示在實(shí)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(shí)施方式中，可以通過(guò)追蹤連續(xù)視頻幀來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的圖像品質(zhì)的額外改善，其中對(duì)于不同的解剖結(jié)構(gòu)的移動(dòng)特征可能會(huì)變化。

使用本發(fā)明方法的實(shí)施方式，在步驟110產(chǎn)生增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像或視頻幀序列。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)用戶需求或基于系統(tǒng)配置，在計(jì)劃階段生成的各種元素可以被顯示在增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像上。

圖2示出了顯示本發(fā)明一實(shí)施方式的示意圖，其示出了增強(qiáng)的熒光透視檢查系統(tǒng)/方法及數(shù)據(jù)流。

在本發(fā)明的用于產(chǎn)生增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像的一個(gè)實(shí)施方式中，本方法包括使用：

1)c形臂202，其用于移動(dòng)框架209，該框架209具有附接的包括x射線管204和增強(qiáng)器208的熒光透視檢查對(duì)；

2)x射線管204，其生成穿過(guò)準(zhǔn)直器206的x射線，準(zhǔn)直器206設(shè)計(jì)為收窄x射線束；

3)生成的x射線束穿過(guò)被附接至床212的患者身體214；

4)減弱的x射線束進(jìn)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(qiáng)器208吸收。x射線被208轉(zhuǎn)換成可視圖像；和/或

5)視頻信號(hào)不斷地被攝像頭210捕獲并被傳輸至監(jiān)控器216；

6)獲取ct圖像220作為輸入的計(jì)劃臺(tái)222允許用戶由如上圖1中的102和104所指明的那樣來(lái)計(jì)劃診斷和治療過(guò)程；

7)生成的計(jì)劃數(shù)據(jù)、3d體積數(shù)據(jù)被傳輸至單元218，其中來(lái)自216的視頻信號(hào)或來(lái)自208的可替換的raw數(shù)據(jù)被不斷地傳輸至處理單元218；

8)如圖1的108和110所指明的，增強(qiáng)的視頻圖像由218產(chǎn)生并由監(jiān)控器224顯示；

9)或其任意組合。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，添加如下元件以提供c形臂的姿態(tài)測(cè)量：(1)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。

可用于本發(fā)明實(shí)施方式以允許評(píng)估姿態(tài)估計(jì)的傳感技術(shù)實(shí)例可以包括：光學(xué)傳感器、加速計(jì)、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(jī)上)等?？捎糜诒景l(fā)明方法中的使用姿態(tài)估計(jì)方法的一個(gè)實(shí)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(jì)(robustmultisensorposeestimationformedicalapplications)”,andreastobergte,gerdhirzinger,intelligentrobotsandsystems,2009.iros2009.ieee/rsjinternationalconference，該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。

在一些實(shí)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(biāo)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(jì)的快速標(biāo)記物(fastmarkerbasedc-armposeestimation)”,bernhardkainz,markusgrabner,andmatthiasru'ther,instituteforcomputergraphicsandvision,grazuniversityoftechnology,austria，該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。

圖3示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其示出了增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像的圖解。在一個(gè)實(shí)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(biāo)區(qū)域是不可見(jiàn)或不清晰的。在一個(gè)實(shí)施方式中，目標(biāo)區(qū)域被高亮顯示在增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像上，例如在右側(cè)。在一個(gè)實(shí)施方式中，本方法包括高亮顯示血管，而淡化骨。

圖4示出了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)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(guò)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(gè)實(shí)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(cè)到。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，例如，drr圖像可用于評(píng)估熒光透視檢查圖像上的可檢測(cè)性。

在本發(fā)明方法的一些實(shí)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(shí)施方式中，與至少一個(gè)術(shù)中圖像一起計(jì)算或記錄術(shù)中模式的姿態(tài)。在一實(shí)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(zhǔn)，例如但不限于熒光透視檢查到drr之間的配準(zhǔn)，從而評(píng)估例如但不限于ct體積的術(shù)前圖像數(shù)據(jù)內(nèi)部的drr視點(diǎn)。粗配準(zhǔn)的一個(gè)實(shí)例示出在如下文章中：“在gpu上進(jìn)行的2d/3d圖像配準(zhǔn)(2d/3dimageregistrationonthegpu)”,alexanderkubias,universityofkoblenz-landau,koblenz,germany,thomasbrunner,siemensmedicalsolutions,forchheim,germany,2007，該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。本發(fā)明方法的一些實(shí)施方式使用，例如，基于肋的剛性圖像配準(zhǔn)：例如，使用2d/3d圖像配準(zhǔn)，以將術(shù)前體積(例如，ct或mrt)與術(shù)中x射線圖像配準(zhǔn)?？梢杂杀景l(fā)明的方法來(lái)使用剛性圖像配準(zhǔn)，其中體積僅可以依照三維坐標(biāo)軸而被平移和旋轉(zhuǎn)，其中通過(guò)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x-、y-、z-軸線在毫米(mm)量級(jí)上的平移，而參數(shù)rx,ry,rz屬于矢量r＝(rx,ry,rz)。在一些實(shí)施方式中，可以自動(dòng)地執(zhí)行粗配準(zhǔn)。

在一些實(shí)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(zhǔn)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(dòng)配準(zhǔn)(automaticregistrationofportalimagesandvolumetricctforpatientpositioninginradiationtherapy)”,alikhamene,franksauer,medicalimageanalysis10(2006)96-112，該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。在示例性實(shí)施方式中，作為非限定性實(shí)例，可以根據(jù)特定的醫(yī)療應(yīng)用將這種配準(zhǔn)實(shí)施為基于強(qiáng)度的和/或基于特征的?；趶?qiáng)度的和基于特征的配準(zhǔn)實(shí)例在如下文章中被描述：“用于神經(jīng)介入的基于強(qiáng)度的配準(zhǔn)與基于特征的配準(zhǔn)(intensity-basedregistrationversusfeature-basedregistrationforneurointervention)”,roberta.,davidj.hawkesb,medicalvisionlaboratory,deptofengineeringscience,universityofoxford,england，該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。

在本發(fā)明方法的一些實(shí)施方式中，可以使用在患者胸部上已知的解剖界標(biāo)來(lái)實(shí)施基于點(diǎn)的配準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，可以在ct圖像和/或熒光透視檢查圖像上標(biāo)記至少一個(gè)已知的界標(biāo)。在一些實(shí)施方式中，在手術(shù)期間可以將特殊標(biāo)記物附接至患者胸部以改善/增強(qiáng)熒光透視檢查圖像上的可檢測(cè)性。

在一些實(shí)施方式中，在方法400的步驟409，依靠期望的配準(zhǔn)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(shí)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(duì)于患者的肋移動(dòng)時(shí)，在步驟407的粗配準(zhǔn)期間計(jì)算的視點(diǎn)近似在已知的公差之內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，在步驟409生成的圖案集合將允許在接下來(lái)的步驟中執(zhí)行視域的精確調(diào)整(即，精配準(zhǔn))。

在一些實(shí)施方式中，在方法400的步驟411，依靠配準(zhǔn)方法，執(zhí)行精配準(zhǔn)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。

在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，例如圖5中所顯示的，精配準(zhǔn)方法通過(guò)基于強(qiáng)度的精配準(zhǔn)(即，模板匹配)而示出，其中如圖5a所示出的，該方法起始于來(lái)自術(shù)前或參考成像模式的基于強(qiáng)度的圖案。在一實(shí)施方式中，如圖5b所示，來(lái)自術(shù)中圖像的信號(hào)包含對(duì)應(yīng)于圖5a所示的圖案的噪聲和比例(scale)，且該信號(hào)在感興趣區(qū)內(nèi)被測(cè)量。在一實(shí)施方式中，圖5a示出的圖案與來(lái)自圖5b的信號(hào)的圖案相匹配。

可以由本發(fā)明方法使用的精配準(zhǔn)(即，模板匹配)技術(shù)的一個(gè)實(shí)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(anoverviewoftemplatematchingtechniqueinimageprocessing)”，t.mahalakshmi,r.muthaiahandp.swaminathanschoolofcomputing,sastrauniversity,thanjavur,tamilnadu,india,researchjournalofappliedsciences,engineeringandtechnology4(24):5469-5473,2012.，該文章通過(guò)引用以其全部并入本文。本發(fā)明方法的一些實(shí)施方式使用基于區(qū)域的方法，這些實(shí)施方式也被稱為類相關(guān)性方法或精配準(zhǔn)(即，模板匹配)，例如可參見(jiàn)如下文章：fonsecaandmanjunath,“用于多傳感器遙感影像的配準(zhǔn)技術(shù)(registrationtechniquesformultisensorremotelysensedimagery)”，pe&rs-photogrammetricengineering&remotesensing62(9),1049-1056(1996)，其描述了特征檢測(cè)和特征匹配的組合。例如，由于模板直接在大量數(shù)值(bulkofvalues)上操作，該方法適于不具有與圖像對(duì)應(yīng)的強(qiáng)特征的模板?；趫D像和模板二者的強(qiáng)度值來(lái)估計(jì)匹配?？梢员槐景l(fā)明方法應(yīng)用的技術(shù)包括：固定強(qiáng)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(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可以自動(dòng)地執(zhí)行精配準(zhǔn)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可以自動(dòng)地執(zhí)行粗配準(zhǔn)。

在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可以利用精配準(zhǔn)方法，其中該精配準(zhǔn)方法包括將來(lái)自由粗配準(zhǔn)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(duì)應(yīng)的解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)準(zhǔn)。

在本發(fā)明實(shí)施方式的方法400的步驟413，信號(hào)匹配圖案被示出于圖5a中。內(nèi)部信號(hào)(圖5b)被增強(qiáng)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(shí)施方式中，除了高亮顯示來(lái)自術(shù)中圖像的信號(hào)，源自參考圖像的信號(hào)也可以疊加在顯示器/圖像上。在另一實(shí)施方式中，根據(jù)應(yīng)用配置或基于用戶請(qǐng)求，可以顯示來(lái)自術(shù)中圖像的原始信號(hào)、來(lái)自參考圖像的模擬信號(hào)和計(jì)劃信息的組合。在一些實(shí)施方式中，圖5c所示的方法可以替代地用于信號(hào)抑制。

圖5示出了本發(fā)明方法的精配準(zhǔn)(如圖4的步驟411所顯示的)(即，模板匹配)的說(shuō)明性實(shí)例。雖然為了簡(jiǎn)潔，該圖解說(shuō)明僅以一個(gè)維度示出，但該實(shí)施方式的原始信號(hào)是二維的。在一些實(shí)施方式中，圖4的步驟411和413提供使用模板匹配配準(zhǔn)步驟的方法。

圖6示出的示例性實(shí)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(guò)程中肺的兩個(gè)不同位置的熒光透視檢查圖像。在該實(shí)施方式中，肋602基本保持靜止而軟組織病變606和608在兩個(gè)呼吸位置之間顯著移動(dòng)。在一實(shí)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606一起移動(dòng)，而位于遠(yuǎn)離病變的氣管鏡612基本靜止且不在兩個(gè)呼吸位置a和b之間顯著移動(dòng)。在一實(shí)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(shí)施方式中，對(duì)連續(xù)的熒光透視檢查圖像a和b進(jìn)行的分析允許區(qū)分出基本靜止的和移動(dòng)的對(duì)象，允許通過(guò)(i)移動(dòng)、(ii)聯(lián)通性、(iii)密度或其任意組合對(duì)靜止的和移動(dòng)的對(duì)象進(jìn)行分組，和/或允許對(duì)來(lái)自多個(gè)熒光透視檢查圖像的解剖結(jié)構(gòu)執(zhí)行重構(gòu)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明方法可以用于如下基于肺病學(xué)的過(guò)程，包括但不限于：

1)支氣管診斷性活檢，其時(shí)肺科醫(yī)師首先在增強(qiáng)的成像下識(shí)別病變。然后，活檢手術(shù)鉗在增強(qiáng)的成像下推進(jìn)至目標(biāo)點(diǎn)以確保適當(dāng)?shù)貙?shí)施活檢；

2)增強(qiáng)的成像引導(dǎo)的經(jīng)皮診斷性活檢；

3)使用vats的楔形切除術(shù)或胸廓切開術(shù)，其時(shí)胸腔外科醫(yī)師在手術(shù)過(guò)程之前放置增強(qiáng)的熒光透視檢查引導(dǎo)標(biāo)記物；

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(qiáng)的成像下識(shí)別要被活檢的區(qū)域，然后盡可能遠(yuǎn)地推進(jìn)該鏡至目標(biāo)區(qū)段。使用增強(qiáng)的成像有助于超越直視范圍將手術(shù)鉗向遠(yuǎn)端地引導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域；

5)增強(qiáng)的成像引導(dǎo)的支氣管內(nèi)切除術(shù)或經(jīng)皮切除術(shù)；

6)或其任意組合。

在一些實(shí)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(shí)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(shí)施方式中，每一像素代表至少一個(gè)組織的集成密度，同時(shí)由x射線管生成的x射線被圖像增強(qiáng)器吸收。

在一些實(shí)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(duì)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(shí)施方式中，熒光透視檢查裝置實(shí)施的自動(dòng)增益算法使得至少一個(gè)高密度組織是可視的同時(shí)降低至少一個(gè)軟組織的可視度。在一些實(shí)施方式中，雖然相對(duì)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(gè)可疑病變區(qū)域具有比至少一個(gè)正常組織更高的組織密度。在一些實(shí)施方式中，與正常組織周圍的至少一個(gè)區(qū)域相比，至少一個(gè)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(shí)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(gè)自然解剖特征包括由至少一個(gè)熒光透視檢查圖像觀察到的至少一個(gè)陰影和/或云樣對(duì)象。在一些實(shí)施方式中，由至少一個(gè)熒光透視檢查圖像觀察到的至少一個(gè)陰影和/或云樣對(duì)象具有額外的來(lái)源(例如，至少一個(gè)肋部橫截面、關(guān)節(jié)、主要血管等)。

在一些實(shí)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(gè)不同的(例如，非同一的)部分，并且通過(guò)在熒光透視檢查視頻上使用光流來(lái)分段和追蹤可視組織的方式將該至少兩個(gè)不同的部分合并為對(duì)象。在一些實(shí)施方式中，熒光透視檢查屏上的像素(1)被根據(jù)密度范圍分類，(2)被通過(guò)實(shí)況的熒光透視檢查視頻來(lái)追蹤，和(3)被通過(guò)運(yùn)動(dòng)分類。例如，呼吸包括肺的膨脹和收縮運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)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(lái)顯示，其以針對(duì)圖6所示的每一可區(qū)分的解剖結(jié)構(gòu)的多個(gè)(例如，各種)運(yùn)動(dòng)為特征。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括配準(zhǔn)過(guò)程/步驟，其中配準(zhǔn)過(guò)程/步驟將以下信息用作輸入：來(lái)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(shí)施方式中，使用配準(zhǔn)步驟來(lái)執(zhí)行粗配準(zhǔn)和/或精配準(zhǔn)。

在一些實(shí)施方式中，本方法允許使用增強(qiáng)的支氣管造影片在從術(shù)前ct圖像中提取的至少一個(gè)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(zhǔn)。在一實(shí)施方式中，圖7示出了一般的流程。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及增強(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，增強(qiáng)的支氣管造影片是不可見(jiàn)氣道(例如，通過(guò)熒光透視檢查圖像不可見(jiàn)的)的增強(qiáng)圖像，也是被從熒光透視檢查圖像中提取的。

在一實(shí)施方式中，通過(guò)注入不透射線物質(zhì)生成增強(qiáng)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(jiàn)(圖8)。在一實(shí)施方式中，可見(jiàn)的支氣管提供信息以(1)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(zhǔn)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(shí)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(jiàn))。在一些實(shí)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(shí)施方式中，至少一個(gè)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(shí)施方式中，至少一個(gè)圖像處理算法被用于生成增強(qiáng)的支氣管造影片。

在一些實(shí)施方式中，通過(guò)使用至少一種不透射線的器械創(chuàng)建增強(qiáng)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(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，放射鏡器械在熒光透視檢查圖像中是可見(jiàn)的且呈現(xiàn)可被配準(zhǔn)到支氣管樹的解剖結(jié)構(gòu)，該支氣管樹是從至少一個(gè)術(shù)前圖像識(shí)別的。在一些實(shí)施方式中，本方法的直接擴(kuò)展是使用在相同手術(shù)(圖11)期間從臨時(shí)的熒光透視檢查圖像序列中提取或累積的多個(gè)器械位置(圖10)。在一些實(shí)施方式中，不透射線的器械可以具有多個(gè)腔，其中該多個(gè)腔可用于：(i)診斷或治療過(guò)程，(ii)向多個(gè)支氣管氣道中同時(shí)引入多個(gè)不透射線的導(dǎo)線并將這些導(dǎo)線用作多個(gè)配準(zhǔn)參考。在一些實(shí)施方式中，該技術(shù)提高了配準(zhǔn)的精度和魯棒性。

在一些實(shí)施方式中，使用至少一個(gè)器械創(chuàng)建增強(qiáng)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(shí)間段中保持可見(jiàn)和就位(例如，基本靜止)。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)使用至少一個(gè)器械實(shí)現(xiàn)增加的時(shí)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(shí)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(guò)該器械被注入并在氣道上分散開。在一些實(shí)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(shí)施方式中，氣道區(qū)域在一段更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持不透射性質(zhì)。在一些實(shí)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(shí)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。在一些實(shí)施方式中，反向熱凝膠(例如，不透射線的)物質(zhì)被用于生成基于泡沫的膠體(例如但不限于aculyntm22(a22)和aculyntm33(a33)，可以是用于產(chǎn)生泡沫的乳劑丙二醇-脂質(zhì)體(pehfl)的膨脹后泡沫氣溶膠、與冷休眠彈性記憶體(chem)結(jié)合的基于聚氨酯的形狀記憶聚合物(smp)泡沫、或其任意組合)，基于泡沫的膠體被注射到肺部的感興趣區(qū)的內(nèi)部并被配置為在預(yù)定的或足夠的時(shí)間段(例如，允許醫(yī)護(hù)專業(yè)人員在圖像品質(zhì)受損之前確定結(jié)果的時(shí)間段；例如30秒、1分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘等)內(nèi)保持穩(wěn)定。例如，如圖16左側(cè)所示出的，基于泡沫的不透射線物質(zhì)被配置為在長(zhǎng)時(shí)間(例如，超過(guò)30分鐘)突出顯示肺部的同時(shí)防止熒光透視檢查圖像的品質(zhì)受損(例如，圖9和圖10的右側(cè))，該品質(zhì)受損通常發(fā)生在注入常規(guī)造影劑后的幾秒(例如，1秒、2秒、3秒、5秒、10秒、1分鐘等)內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，器械可以被設(shè)計(jì)為包括多個(gè)放置在預(yù)定位置的不透射線標(biāo)記物1725，以便在熒光透視檢查圖像上從器械的單獨(dú)2d投影來(lái)重構(gòu)器械的深度(圖17)。

在一些實(shí)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(shí)施方式中，通過(guò)下列方式計(jì)算器械的至少一個(gè)區(qū)段的深度：(1)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(duì)支氣管樹內(nèi)部的限固的(constrained)器械位置做出假設(shè)(圖13)。

在一些實(shí)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(shí)施方式中，存在至少兩種計(jì)算取向幅度的方法：(1)使用熒光透視檢查圖像(例如，來(lái)自可用配準(zhǔn))的已知變焦(即，放大率)來(lái)比較不透射線的準(zhǔn)直器械區(qū)段的投影長(zhǎng)度和實(shí)際物理長(zhǎng)度(圖12)，和(2)使用附接至器械的方位傳感器計(jì)算器械相對(duì)于患者身體或相對(duì)于熒光透視檢查裝置的取向。

在一些實(shí)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(gè)自由度(dof)。

在一些實(shí)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(lái)追蹤該器械尖端的運(yùn)動(dòng)和取向的方法。在一些實(shí)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(jì)和/或磁力計(jì)。在一些實(shí)施方式中，從這些傳感器中傳遞的信息允許實(shí)時(shí)地計(jì)算尖端的取向和位置。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通過(guò)假設(shè)/預(yù)測(cè)樣本在支氣管內(nèi)部來(lái)提高位置計(jì)算的魯棒性(即，增加的精確性)。在一些實(shí)施方式中，樣本被配準(zhǔn)到從術(shù)前ct圖像中提取的3d支氣管樹。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式中，圖7是示出了方法700的流程圖。在一些實(shí)施方式中，該流程圖呈現(xiàn)了使用增強(qiáng)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(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)等)中提取的氣道之間的配準(zhǔn)過(guò)程。在一些實(shí)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(lái)源。在一些實(shí)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(guò)程期間。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，在方法700的步驟720，使用(1)自動(dòng)分段算法和/或(2)由醫(yī)師進(jìn)行的手動(dòng)標(biāo)記從圖像710中提取3d支氣管樹。在一個(gè)示例性實(shí)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(gè)示例性實(shí)施方式中，在方法700的步驟730，通過(guò)本發(fā)明公開的一個(gè)或多個(gè)方法使用熒光透視檢查圖像705計(jì)算增強(qiáng)的支氣管造影片。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括在軟組織、骨、器械、解剖對(duì)象和背景之間執(zhí)行自動(dòng)的區(qū)分/分段，其中自動(dòng)的區(qū)分/分段利用器械和/或組織移動(dòng)來(lái)區(qū)分不同類型的組織/器官和/或器械(例如，移動(dòng)和/或密度)從而引起生成提取的信息(例如，支氣管樹)。

在示例性實(shí)施方式中，使用700中示出的方法在步驟740配準(zhǔn)由步驟720提取的3d支氣管樹和例如肋、身體邊界、隔膜等的可選3d結(jié)構(gòu)以及由步驟730提取的增強(qiáng)的支氣管造影片和例如肋、身體邊界、隔膜等的可選對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，配準(zhǔn)過(guò)程對(duì)會(huì)投影3d支氣管樹以匹配2d增強(qiáng)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(jìn)行估計(jì)，并在圖像710的3d空間和圖像705的2d空間之間產(chǎn)生對(duì)應(yīng)關(guān)系。而且，若假設(shè)可在配準(zhǔn)過(guò)程之前獲得2d支氣管造影片的第三維度(深度)信息，則可以通過(guò)使用該額外的實(shí)施方式來(lái)提高配準(zhǔn)的精度。例如，該先前信息(例如，2d支氣管造影片的第三維度信息)可被用于減少姿態(tài)估計(jì)過(guò)程的自由度。

在一實(shí)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(qiáng)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)。

在一實(shí)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(kuò)散至周圍區(qū)域，并產(chǎn)生了模糊圖像。在一實(shí)施方式中，增強(qiáng)的支氣管造影片在注入后30秒產(chǎn)生清晰圖像。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，圖10示出了在熒光透視檢查圖像上可見(jiàn)的不透射線器械的使用方法的圖解。在一實(shí)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(shí)的熒光透視檢查圖像中不可見(jiàn)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。

在一實(shí)例中，成像的疊置包含(incorporates)由身體移動(dòng)、呼吸和引入器械等引起的畸變校正。在一些實(shí)施方式中，在預(yù)定的呼吸階段獲取器械的臨時(shí)位置以用于疊置。

在一個(gè)示例性實(shí)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(qiáng)的支氣管造影片。在一實(shí)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(shí)施方式中，這些信息被組合以創(chuàng)建增強(qiáng)的支氣管造影片。

在一實(shí)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(zhǔn)直段。在一實(shí)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(shí)施方式中，器械1205的準(zhǔn)直段與熒光透視檢查圖像平面1210之間的夾角是“阿爾法(alpha)”。

在一實(shí)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(shí)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(shí)，投影1310丟失了初始深度信息。在一實(shí)施方式中，本發(fā)明恢復(fù)該信息。

在一個(gè)實(shí)施方式中，圖17示出了位于氣道內(nèi)部、含有解剖路徑1720的3d支氣管樹1715。具有沿著器械1725的預(yù)定位置設(shè)置的多個(gè)標(biāo)記物的器械位于解剖路徑1720的內(nèi)側(cè)。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)3d解剖路徑1720被投影到熒光透視檢查圖像平面1715上時(shí)，投影1710失去了原始深度信息。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明恢復(fù)該原始深度信息。

在一實(shí)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(guò)支氣管氣道。工具手柄1420可選地用于增強(qiáng)導(dǎo)航性能。導(dǎo)管尖端可借助于設(shè)計(jì)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(jìn)入導(dǎo)管尖端周圍感興趣區(qū)的即時(shí)的多個(gè)路徑?？梢栽谌肟邳c(diǎn)1430處引導(dǎo)診斷和治療器械穿過(guò)位于導(dǎo)航導(dǎo)管內(nèi)部的工作通道。導(dǎo)絲在支氣管氣道內(nèi)部操作期間可被放置在導(dǎo)管內(nèi)部以避免導(dǎo)管被扭折并改善可操作性特征。器械可以被設(shè)計(jì)為具有沿著導(dǎo)管和/或由1725繪制的導(dǎo)絲放置的多個(gè)不透射線標(biāo)記物。

在一實(shí)施方式中，圖15a示出了在人體肺部中的診斷過(guò)程的熒光透視檢查圖像?；顧z針1502穿過(guò)支氣管鏡1503的工作通道而突出以活檢由醫(yī)師發(fā)覺(jué)為深色區(qū)域1503的可疑目標(biāo)結(jié)節(jié)。生成圖15b中增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像以高亮顯示實(shí)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(duì)應(yīng)術(shù)前ct圖像上進(jìn)行手術(shù)之前標(biāo)記的。該增強(qiáng)的圖像將支氣管鏡1506和針1505保存于原始位置，但是實(shí)際的1506和發(fā)覺(jué)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(duì)應(yīng)于一個(gè)ct圖像(并且進(jìn)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(shí)熒光透視檢查圖像的原始信息仍然被保留。

泡沫的生物相容性和生物降解性

在本發(fā)明方法的一些實(shí)施方式中，泡沫可以用作活性藥物成分(“api”，例如作為藥物和/或造影劑)的載體。應(yīng)當(dāng)選擇包括藥物和/或造影劑的泡沫以避免不期望的組織反應(yīng)。例如，包括藥物和/或造影劑的泡沫應(yīng)當(dāng)與粘膜組織相容。造影劑被選定以：(1)最小化組織反應(yīng)和/或顯著的炎癥反應(yīng)和(2)具有低滲透壓和非離子特性，以允許增強(qiáng)的組織生物相容性。所用的api濃度會(huì)比已知的毒性濃度低得多并且相對(duì)于患者的有效濃度被大大增加了?？煽诜蛑蹦c施用的造影劑的實(shí)例是硫酸鋇，其中硫酸鋇可用作起泡造影劑?？捎糜诒景l(fā)明方法的基于碘的造影劑是非離子且等滲的，并且可以在外周肺薄壁組織(肺泡)中提供最小的變化，從而導(dǎo)致顯著降低的和/或沒(méi)有炎癥變化或肺泡疾病。大多數(shù)碘造影劑在例如90至120分鐘內(nèi)從腎功能正常的患者身體中排出；然而，在腎功能不全的患者中，該排出可能被延遲為例如大約幾周的時(shí)間?？稍诶?0分鐘至120分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至100分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至80分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至60分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至40分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至120分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至120分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至120分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?00分鐘至120分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至100分鐘內(nèi)排出碘造影劑?？稍诶?0分鐘至80分鐘內(nèi)排出碘造影劑。

硫酸鋇不溶于水，因此會(huì)分散在泡沫的連續(xù)相中。碘分子(如碘普羅胺和碘苯六醇)可容易地溶解在水基泡沫中。表1列出了可摻入在目前應(yīng)用的水基起泡造影劑的水相中的商業(yè)造影劑。

表1

含有造影劑的水基泡沫提供放射性成像造影(radiogaphiccontrast)，并避免與油載體相關(guān)的生物相容性缺點(diǎn)。使用依據(jù)其水溶性和組織相容性選擇的起泡劑來(lái)配制泡沫載體?？膳蛎浰耘菽苿┛梢酝扛舱衬け砻?，其中可膨脹水性泡沫制劑包括生物相容的起泡劑(例如，其中生物相容的起泡劑通常不會(huì)引發(fā)組織反應(yīng))。例如，羧甲基纖維素(cmc)和牛血清白蛋白(bsa)是(1)與粘膜組織相容的，(2)生物相容的并被構(gòu)造為被身體完全降解(即，大于99％的降解)，因此可用作生物可降解/生物可吸收的水基起泡劑。一旦施用，包含cmc的水基水溶液可以充分地涂覆至少一個(gè)氣道，并且產(chǎn)生輕微的組織學(xué)變化(例如，與罌粟籽油相比)。最后，起泡劑的體積量相對(duì)于整個(gè)泡沫體積(例如主要由氣體和水組成)而言顯著降低。對(duì)于過(guò)去使用10cc油造影劑的給定診斷程序，目前的泡沫造影劑將含有>95％的水和氣體以及<5％的聚合物/蛋白質(zhì)起泡劑。

當(dāng)泡沫噴出到體腔中時(shí)，泡沫開始分解成氣相和液相。氣體擴(kuò)散和/或蒸發(fā)以顯著減少泡沫的體積(例如但不限于將泡沫的體積減少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％等)。液相主要(例如但不限于60％、70％、80％、90％、95％等)由含有起泡劑的水組成，其中起泡劑使泡沫穩(wěn)定。水被組織吸收，而起泡劑(例如，聚合物和/或蛋白質(zhì))被生物降解。因此，主要考慮的是被添加到液相中的起泡劑和穩(wěn)定劑，并且相應(yīng)地選擇其在泡沫中的濃度。

泡沫和基于碘普羅胺/碘/硫酸鋇的造影劑

使用常規(guī)的x射線分析來(lái)評(píng)估起泡造影劑對(duì)肺部的成像。使用水基泡沫和水溶性造影劑來(lái)實(shí)現(xiàn)支氣管氣道的清晰的可視化。被測(cè)試的造影劑是非離子的等滲造影劑：omnipaque(碘苯六醇)。對(duì)用于獲得顯著造影的造影劑濃度進(jìn)行評(píng)估。

設(shè)備和材料：使用用于敏感皮膚、高粘度泡沫的商用吉列剃須泡沫進(jìn)行摻入造影劑的水基泡沫理念的初步驗(yàn)證。使用omnipaque(使用由愛(ài)爾蘭ge保健制造的，300mgi/ml的碘苯六醇，每毫升含有647mg碘苯六醇)作為造影劑。

使用兩種肺部模型：(1)第一種模型是使用快速原型打印機(jī)制造的，且(2)第二種模型是干豬肺。通過(guò)3.5mm直徑的管道將不同的泡沫/造影劑混合量注入每個(gè)模型中。標(biāo)準(zhǔn)熒光透視檢查設(shè)備用于x射線成像。

測(cè)試步驟。將幾種濃度的omnipaque/泡沫進(jìn)行混合，并通過(guò)3.5mm管道注射。注射即刻和注射后10分鐘、20分鐘、30分鐘后用熒光透視檢查攝像頭記錄成像。以體積計(jì)的20％的omnipaque和80％的泡沫的濃度是其原始碘含量(60mgi/ml)的1/5，而30％omnipaque是100mgi/ml，50％是150mgi/ml。

結(jié)果：將起泡造影劑注入快速原型模型中在泡沫流變學(xué)方面是適當(dāng)?shù)?，因?yàn)檎扯却龠M(jìn)注射壓力而不會(huì)在注射期間干擾或破壞泡沫。omnipaque在泡沫的水相中充分溶解并產(chǎn)生均質(zhì)溶液。通過(guò)熒光透視檢查成像系統(tǒng)記錄注入快速原型肺部模型的泡沫混合物，并在圖18a-c中展示。

圖18a：將20％omnipaque/泡沫溶液注入到快速原型肺部模型的左支氣管中。使用5cc的omnipaque比20cc的泡沫。沒(méi)有得到造影。

圖18b：向左支氣管注射30％泡沫/omnipaque。

圖18c：將50％omnipaque/泡沫溶液注射到快速原型肺部模型的左支氣管。使用l0cc的omnipaque比10cc的泡沫。

泡沫造影劑溶液在注射后10分鐘、20分鐘和30分鐘后是足夠可見(jiàn)和清晰的。左支氣管(即起泡造影劑)和右支氣管(即omnipaque液體)之間的比較將起泡造影劑與液體形式的造影劑區(qū)分出來(lái)。在注射液體造影劑幾秒鐘后，液體由于重力而沉降，從而降低了肺部可見(jiàn)度。圖19a-e顯示了通過(guò)熒光透視檢查成像系統(tǒng)將泡沫/造影劑注射到干豬肺中的過(guò)程。據(jù)了解，吉列商用泡沫高度穩(wěn)定，因此應(yīng)選擇其他泡沫制劑用于本發(fā)明的應(yīng)用。

圖19a：將30％omnipaque/泡沫溶液注入干豬肺模型。注射后立即拍攝圖像。

圖19b：將30％omnipaque/泡沫溶液注入干豬肺模型。注射后4分鐘拍攝圖像。

圖19c：在注射后17分鐘，給予30％omnipaque/泡沫的左支氣管，圖像仍然穩(wěn)定。注射2cc水以清洗主支氣管。向右支氣管注射液體造影omnipaque并立即記錄。

圖19d：在注射后24分鐘，給予30％omnipaque/泡沫的左支氣管，圖像仍然穩(wěn)定。液體omnipaque溶液由于重力作用而分散和洗掉，在注射后2分鐘留下微弱的圖像。

圖19e：在注射后約30分鐘，給予30％omnipaque/泡沫的左支氣管，圖像仍然穩(wěn)定。液體omnipaque溶液完全分散，并在注射后9分鐘呈現(xiàn)微弱的圖像。

結(jié)論：商用泡沫和造影劑之間的組合允許獲得穩(wěn)定的成像超過(guò)30分鐘。泡沫抵抗重力并附著在支氣管壁上以呈現(xiàn)清晰的肺部圖像。30％omnipaque/泡沫溶液(100mgi/ml)呈現(xiàn)足夠的圖像品質(zhì)，在流變學(xué)、注射性、耐重力性、穩(wěn)定性和x射線可視性方面都是合適的。將omnipaque溶解在泡沫的水相中并產(chǎn)生均質(zhì)溶液。具有比商用剃須泡沫更低穩(wěn)定性的其它泡沫制劑可以進(jìn)一步與造影劑一起進(jìn)行測(cè)試。

基于泡沫的造影

起泡組合物中的造影劑可用于體腔或粘膜表面的各種癥狀的成像，包括腹腔、胸腔、顱腔、腹側(cè)腔、陰道、陰莖腔、直腸、尿道、淚囊、膀胱、子宮與輸卵管之間的腔、卵巢、子宮腔、耳朵、鼻腔、口腔、眼睛、腹膜、胃腸系統(tǒng)、唾液腺和胃。在一個(gè)實(shí)施方式中，不透射線的造影材料用于支氣管造影術(shù)。

在用于對(duì)體腔成像的熒光透視檢查步驟中，使用至少一種允許不透射線物質(zhì)灌注以保持可見(jiàn)并就位(例如，靜止)一段時(shí)間(例如，但不限于20分鐘至120分鐘)的器械來(lái)產(chǎn)生和捕獲圖像。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為20分鐘至100分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為20分鐘至80分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為20分鐘至60分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為20分鐘至40分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為40分鐘至120分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為60分鐘至120分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為80分鐘至120分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為100分鐘至120分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為40分鐘至100分鐘。在一些實(shí)施方式中，該時(shí)間段為60分鐘至80分鐘。通過(guò)使用至少一種使用加壓氣溶膠起泡造影劑在氣道壁上散布至少一種不透射線物質(zhì)的器械來(lái)實(shí)現(xiàn)該時(shí)間段。將不透射線的材料溶解或分散在水基泡沫的水相中。將不透射線物質(zhì)均勻地分散在泡沫中，以便在體腔中產(chǎn)生足夠的造影。具有較高粘度的不透射線物質(zhì)通過(guò)罐-管機(jī)構(gòu)噴出并分散在肺部的感興趣區(qū)上。與通常使用的造影劑相比，氣道區(qū)域以增加的時(shí)間段保持不透射線特性。基于泡沫的不透射線材料能夠提供足夠的造影來(lái)描述體腔(例如肺支氣管)的輪廓。與典型的基于液體的造影注射相比，泡沫在增加的時(shí)間段(例如但不限于約20-120分鐘)內(nèi)保持穩(wěn)定，同時(shí)避免熒光透視檢查圖像的品質(zhì)受損?；谂菽脑煊皠┯捎谄浔３峙菽母弑砻鎻埩Χ粫?huì)顯著受重力的影響，從而使造影劑在直到泡沫破裂都保持穩(wěn)定。泡沫穩(wěn)定性決定了獲得穩(wěn)定造影的持續(xù)時(shí)間。此外，泡沫的粘度被配制成便于有效地將泡沫注射到支氣管中。

使用摻入水相中的30％v/v水溶性造影劑(omnipaque，300mgi/ml碘苯六醇)制備起泡造影劑，因此泡沫的碘含量為60mgi/ml。使用的起泡劑是羧甲基纖維素(cmc)、牛血清白蛋白(bsa)和瓊脂。使用不同的制劑使泡沫保持穩(wěn)定10和20分鐘。使用的濃度為0.02-0.05％(w/v)的帶有混合聚合物的bsa，該混合聚合物為加入到水溶液中的0.6-0.1％的cmc和0.2-0.5％的瓊脂。在一些情況下，將溶液加熱至40℃并攪拌以獲得均質(zhì)溶液。在一個(gè)實(shí)例中，使用家用混合工具將泡沫攪拌約10分鐘，而在另一個(gè)實(shí)例中，使用家用奶油攪拌器(kayser，奧地利)和一氧化二氮(n2o)供送器產(chǎn)生泡沫。使用后者時(shí)，將混合物倒入封閉的罐中，并將n2o注入到罐中。

使用的其它水溶性造影劑是碘普羅胺和硫酸鋇。兩者均加入水相。硫酸鋇產(chǎn)生白色不透明溶液，且不溶于水相。

泡沫的降解

在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式中，將不透射線造影材料溶解在水基泡沫中，其中水基泡沫被配置為在被注入天然體腔的感興趣區(qū)內(nèi)之后的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)保持穩(wěn)定。在成像過(guò)程中保持泡沫流體造影劑的物理穩(wěn)定性，因此考慮單個(gè)氣泡和氣泡分散體的穩(wěn)定性。泡沫流體的穩(wěn)定時(shí)間是氣泡密度差異不會(huì)引起熒光透視檢查圖像品質(zhì)受損或熒光透視檢查圖像模糊的持續(xù)時(shí)間。對(duì)于臨床應(yīng)用，泡沫需要穩(wěn)定30至90分鐘。

流體泡沫是分布在液相中的大量氣泡的分散體。由于兩個(gè)泡沫相是不可混溶的，所以它們不是熱力學(xué)穩(wěn)定的且因此通常使用表面活性劑來(lái)穩(wěn)定化。在從由封閉氣體加壓的泡沫來(lái)閥門致動(dòng)時(shí)，泡沫被噴出并與空氣混合，并且生成產(chǎn)生新的空氣/水界面的空氣泡，因此自由能增加。通過(guò)控制其氣泡結(jié)構(gòu)，可以獲得所需的流變性質(zhì)，例如粘度和可注射性。此外，表面活性劑降低了形成泡沫時(shí)產(chǎn)生的表面自由能，并增加了泡沫穩(wěn)定性。泡沫的穩(wěn)定性是諸如奧斯特瓦爾德熟化、引流、膜破裂或氣泡聚結(jié)的幾種機(jī)制與氣泡流動(dòng)之間的復(fù)雜相互作用。引流是流體通過(guò)泡沫在重力向量方向上的不可逆流動(dòng)。這個(gè)過(guò)程的最終結(jié)果是平均氣泡尺寸隨著時(shí)間增長(zhǎng)。當(dāng)兩個(gè)氣泡之間的膜破裂時(shí)，氣泡的尺寸會(huì)增加，泡沫最終會(huì)破裂和消失。

起泡性是溶液產(chǎn)生泡沫的能力，而泡沫穩(wěn)定性是指泡沫在其生成后保持其結(jié)構(gòu)的壽命或持續(xù)時(shí)間。起泡劑的存在對(duì)泡沫生成和穩(wěn)定是必需的。起泡劑是兩親物質(zhì)，分子的親水部分負(fù)責(zé)其在水中的溶解度，并且分子的疏水部分本身布置成通過(guò)減少氣泡周圍的表面來(lái)穩(wěn)定泡沫結(jié)構(gòu)，從而降低氣體/液體界面之間的表面張力。當(dāng)起泡劑吸附到氣/水界面時(shí)，水的表面張力降低，作為分散相的氣泡可以以更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間保持其尺寸和結(jié)構(gòu)。

起泡劑是對(duì)于在氣泡之間產(chǎn)生的膜產(chǎn)生空間和/或靜電穩(wěn)定的表面活性劑。通常，一種活性劑對(duì)于泡沫穩(wěn)定性是不夠的，因此需要加入多于一種組分以增加泡沫壽命。由于組分的復(fù)合物形成，向表面活性劑溶液中加入聚合物也可顯著提高泡沫的穩(wěn)定性。表面活性聚合物由于在液體/氣體表面處表面活性劑與聚合物之間的復(fù)合物形成而增加了表面粘度，從而提高了膜的穩(wěn)定性。聚合物的添加通常增加了體積粘度，這也可能增加膜的引流時(shí)間并提高長(zhǎng)期穩(wěn)定性。蛋白質(zhì)是合適的起泡劑，因?yàn)樗鼈儚?qiáng)烈吸附到氣-水界面，它們傾向于產(chǎn)生并且吸附的膜增加其結(jié)構(gòu)連貫性(高表面流變模量)。蛋白質(zhì)在空氣-水界面吸附，因?yàn)樗鼈冇捎谑杷园被釟埢哂惺杷詤^(qū)域。由于熱和表面活性劑的加入而展開的蛋白質(zhì)可進(jìn)一步提高泡沫的穩(wěn)定性。例如，牛血清白蛋白(bsa)已被成功地用作用于基于微泡的穩(wěn)定劑的藥物載體和穩(wěn)定劑。

具體地，可以使用以下起泡劑以獲得更長(zhǎng)的穩(wěn)定性和從而更長(zhǎng)的熒光透視檢查成像：陰離子-十二烷基硫酸鈉(sds)、明膠、瓊脂、聚乙烯醇、聚乙烯基吡啶、羧甲基纖維素鈉、吐溫80、聚山梨醇酯80和黃原膠(其是由黃單胞菌屬分泌的多糖)。可以加入葡萄糖酸內(nèi)酯以增加白蛋白或含有泡沫的cmc的穩(wěn)定性并因此增加引流持續(xù)時(shí)間。

在一些實(shí)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(guò)生成來(lái)自第二成像模式的增強(qiáng)的圖像來(lái)計(jì)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(qiáng)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(jì)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(gè)第一圖像；(ii)通過(guò)限定界標(biāo)、感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、分叉、解剖器官等手動(dòng)或自動(dòng)地計(jì)劃手術(shù)過(guò)程；(iii)從第二成像模式中獲取至少一個(gè)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(jì)劃數(shù)據(jù)映射到兼容的虛擬圖像上的對(duì)象和結(jié)構(gòu)；(v)將來(lái)自第二成像模式的至少一個(gè)第二圖像或視頻幀配準(zhǔn)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(zhǔn)，將源自第一成像模式的兼容的虛擬圖像的計(jì)劃數(shù)據(jù)映射(即，識(shí)別的和映射的)轉(zhuǎn)移到來(lái)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(qiáng)。

在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括在第二成像模式上方疊置至少一個(gè)圖像或該至少一個(gè)圖像的派生物、該至少一個(gè)圖像的一部分或基于源于第一成像模式的計(jì)劃信息的圖像。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括輔助醫(yī)療器械移動(dòng)的導(dǎo)航和引導(dǎo)指令。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)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(diǎn)、解剖結(jié)構(gòu)、工具進(jìn)入方向保持最優(yōu)的可視度。在一些實(shí)施方式中，本方法對(duì)來(lái)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(shí)施追蹤，以允許通過(guò)抑制靜止的解剖結(jié)構(gòu)和提高下方軟組織的信噪比來(lái)獲得更高品質(zhì)的增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像。在一些實(shí)施方式中，執(zhí)行多階段配準(zhǔn)，其中例如肋的具有小幅運(yùn)動(dòng)的靜止對(duì)象被首先配準(zhǔn)，然后在接下來(lái)的配準(zhǔn)迭代中逐步配準(zhǔn)諸如隔膜、支氣管、血管等的更多的動(dòng)態(tài)對(duì)象。在一些實(shí)施方式中，淡化干擾結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，在來(lái)自第一成像模式的計(jì)劃數(shù)據(jù)借助圖像配準(zhǔn)而被傳遞到第二成像模式的同時(shí)不生成兼容的虛擬圖像。

在一些實(shí)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(qiáng)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(duì)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的至少兩個(gè)術(shù)中圖像以允許根據(jù)他們的運(yùn)動(dòng)變化和強(qiáng)度值來(lái)為術(shù)中圖像的像素進(jìn)行分組；(ii)在至少兩個(gè)連續(xù)的術(shù)中圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)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(dòng)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(shí)施方式中，本方法包括使用胸部x射線放射圖像，同時(shí)該放射圖像用作參考圖像，該參考圖像能夠通過(guò)來(lái)自該放射圖像的信息的配準(zhǔn)或交叉相關(guān)來(lái)增強(qiáng)第二圖像上的解剖結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及增強(qiáng)的熒光透視檢查裝置，其允許生成增強(qiáng)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(lái)自各種熒光透視檢查裝置的視頻信號(hào)的外部連接裝置；內(nèi)部格式或dicom格式的3d計(jì)劃輸入；增強(qiáng)的視頻信號(hào)輸出；或其任意組合。

在一些實(shí)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(hào)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(shí)施方式中，該裝置集成于錐形束ct系統(tǒng)內(nèi)。

在一些實(shí)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(zhǔn)以在第二成像模式中識(shí)別對(duì)應(yīng)于第二成像模式中的一個(gè)的虛擬攝像頭的姿態(tài)；從第一成像模式產(chǎn)生針對(duì)感興趣體積周圍的解剖結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)圖案；使用由第一成像模式產(chǎn)生的單個(gè)或多個(gè)圖案來(lái)在第二成像模式中找到匹配圖案；來(lái)自第二成像模式的該匹配圖案被增強(qiáng)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)。

在本發(fā)明方法的一些實(shí)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(duì)其進(jìn)行抑制。在一些實(shí)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(shí)施方式中，從感興趣區(qū)內(nèi)部的至少一個(gè)器械位置組中導(dǎo)出來(lái)自第二成像模式的匹配特征。

對(duì)象深度計(jì)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drr；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(duì)象尺寸，例如肋在drr上某一具體位置處的寬度；通過(guò)比較源自第一圖像(例如，ct圖像)的已知對(duì)象尺寸與第二圖像(例如，熒光透視檢查圖像)上測(cè)量的尺寸來(lái)計(jì)算深度(例如熒光透視檢查x射線源的特定的對(duì)象或?qū)ο髤^(qū)的距離)；或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，不用或除了用在兼容的虛擬圖像上的測(cè)量結(jié)果之外，通過(guò)技術(shù)規(guī)格來(lái)確定對(duì)象尺寸，例如工具剛性部分的長(zhǎng)度或?qū)挾?。在一些?shí)施方式中，導(dǎo)管類型的工具被設(shè)計(jì)為允許對(duì)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(jìn)行計(jì)算。

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(shí)時(shí)x射線成像的第二二維成像模式配準(zhǔn)，包括：使用第一成像模式獲得胸部的至少一個(gè)第一圖像；在3d空間中執(zhí)行自然體腔的手動(dòng)或自動(dòng)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(gè)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(qiáng)的圖像，其組合有描述自然體腔的全部或部分形貌的獨(dú)特信息，例如支氣管氣道樹的一部分，如以上作為增強(qiáng)的支氣管造影片所提到的；通過(guò)擬合如上所述的對(duì)應(yīng)特征來(lái)進(jìn)行姿態(tài)估計(jì)以計(jì)算第一和第二成像模式之間的配準(zhǔn)；或其任意組合。在一些實(shí)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(qiáng)的支氣管造影片。

在一些實(shí)施方式中，通過(guò)將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少兩個(gè)不同的臨時(shí)位置的成像疊置在一起以生成增強(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少一個(gè)不同位置的成像和c形臂相對(duì)于病床的取向的角度測(cè)量疊置在一起以生成增強(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，不透射線器械經(jīng)設(shè)計(jì)和配置為從單個(gè)投影重構(gòu)其三維空間。在一些實(shí)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(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，圖像的疊置包含由身體移動(dòng)、呼吸、和器械引入等引起的畸變校準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，在預(yù)定的呼吸階段獲取器械的臨時(shí)位置以用于疊置。在一些實(shí)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(shí)施方式中，該裝置包括作為錨定機(jī)構(gòu)使用的可膨脹球。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種方法，包括：獲取來(lái)自第一成像模式的第一圖像；在來(lái)自第一成像模式的第一圖像上識(shí)別至少一個(gè)元素，其中所述至少一個(gè)元素包括界標(biāo)、感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、分叉、器官或其任意組合；獲取來(lái)自第二成像模式的第二圖像；從來(lái)自第一成像模式的第一圖像生成兼容的虛擬圖像；將計(jì)劃數(shù)據(jù)映射在該兼容的虛擬圖像上；其中映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)元素；將來(lái)自第二成像模式的第二圖像粗配準(zhǔn)至來(lái)自第一成像模式的第一圖像；從兼容的虛擬圖像中識(shí)別映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)元素；在第二成像模式上識(shí)別至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素；將該至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素映射在第二成像模式上；將來(lái)自第二成像模式的第二圖像精準(zhǔn)配準(zhǔn)到來(lái)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(qiáng)的圖像。

在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括在第二成像模式上方疊置該至少一個(gè)圖像、該至少一個(gè)圖像的一部分，或從第一成像模式中導(dǎo)出的計(jì)劃信息。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括使用至少一個(gè)指令，其中該至少一個(gè)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(shí)施方式中，引導(dǎo)包括與在第二成像模式中示出的裝置的定位有關(guān)的信息，其中該裝置包括熒光透視檢查c形臂，由此實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、解剖結(jié)構(gòu)或工具進(jìn)入方向的可視化。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括通過(guò)使用從第二成像模式中導(dǎo)出的至少一個(gè)后續(xù)圖像來(lái)追蹤至少一個(gè)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(guò)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(lái)生成增強(qiáng)的熒光透視檢查圖像，。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括執(zhí)行多階段配準(zhǔn)，其中首先配準(zhǔn)至少一個(gè)基本靜止的對(duì)象；其次配準(zhǔn)至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象，其中該至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象包括隔膜、支氣管、血管或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括淡化至少一個(gè)干擾結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，在來(lái)自第一成像模式的計(jì)劃數(shù)據(jù)借助于圖像配準(zhǔn)而被傳遞到第二成像模式的同時(shí)不生成兼容的虛擬圖像。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種方法，包括：使用具有已知相對(duì)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的至少兩個(gè)術(shù)中圖像來(lái)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(guò)單獨(dú)計(jì)算每一像素來(lái)確定像素的分組：(a)每一像素的移動(dòng)變化和(b)每一像素的強(qiáng)度值；使用至少兩個(gè)連續(xù)的術(shù)中圖像來(lái)執(zhí)行配準(zhǔn)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(dòng)結(jié)構(gòu)和靜止結(jié)構(gòu)；以及在至少一個(gè)術(shù)中圖像上高亮顯示解剖結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，本方法進(jìn)一步包括使用胸部x射線放射圖像作為第一術(shù)中圖像。

在一些實(shí)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(qiáng)的熒光透視檢查圖像的增強(qiáng)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(lái)自熒光透視檢查裝置的視頻信號(hào)的外部連接裝置；(c)內(nèi)部格式或dicom格式的3d計(jì)劃輸入，(d)增強(qiáng)的視頻信號(hào)輸出；或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)與作為模塊的至少一個(gè)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(hào)的raw數(shù)據(jù)輸入卡(即，不是視頻輸入卡)。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)與錐形束ct系統(tǒng)集成在一起。

在一些實(shí)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(shí)施方式中，該器械是經(jīng)配置以作為錨定機(jī)構(gòu)使用的可膨脹球。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種方法，包括：(i)在來(lái)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(jìn)行粗配準(zhǔn)；(iv)從第一成像模式產(chǎn)生至少一個(gè)圖案；(v)通過(guò)使用第二成像模式來(lái)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(gè)或多個(gè)圖案；(vi)增強(qiáng)來(lái)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(shí)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(shí)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(shí)施方式中，從位于感興趣區(qū)內(nèi)部的至少一個(gè)器械位置的集合導(dǎo)出來(lái)自第二成像模式的匹配特征。

在一些實(shí)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(gè)第一圖像；在3d空間中對(duì)包括支氣管氣道的體腔進(jìn)行分段；從第二成像模式生成至少一個(gè)圖像；通過(guò)組合信息從第二成像模式生成二維增強(qiáng)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(jì)那樣計(jì)算第一成像模式與第二成像模式之間的配準(zhǔn)；通過(guò)由映射對(duì)應(yīng)特征而進(jìn)行的姿態(tài)估計(jì)來(lái)計(jì)算第一和第二成像模式之間的配準(zhǔn)。在一些實(shí)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(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少三個(gè)兩個(gè)不同位置的成像疊置在一起以生成增強(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)將定位在體腔內(nèi)部的不透射線器械的至少一個(gè)不同位置的成像和c形臂相對(duì)于病床的取向的角度測(cè)量疊置在一起以生成增強(qiáng)的支氣管造影片。在一些實(shí)施方式中，不透射線器械經(jīng)設(shè)計(jì)和配置以從單獨(dú)投影重構(gòu)其三維空間。在一些實(shí)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(qiáng)的支氣管造影片。

在一些實(shí)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drr；在虛擬圖像上確定對(duì)象尺寸，例如但不限于肋在drr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(zhǔn)步驟中計(jì)算的熒光透視檢查攝像頭；確定虛擬圖像上的對(duì)象尺寸，例如肋在drr上某一具體位置處的寬度；通過(guò)比較源自第一圖像(例如，ct圖像)的已知對(duì)象的尺寸和在第二圖像(例如，熒光透視檢查圖像)上測(cè)量的尺寸來(lái)計(jì)算深度(例如但不限于距熒光透視檢查x射線源的特定對(duì)象或?qū)ο髤^(qū)的距離)。在一些實(shí)施方式中，不用或除了在兼容虛擬圖像上的測(cè)量結(jié)果之外，通過(guò)技術(shù)規(guī)格來(lái)確定對(duì)象尺寸，例如工具剛性部分的長(zhǎng)度或?qū)挾取Ｔ谝恍?shí)施方式中，導(dǎo)管類型的工具被設(shè)計(jì)為允許對(duì)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(jìn)行計(jì)算。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種方法，其包括：將泡沫化合物引入受試者的體腔中；獲取來(lái)自第一成像模式的第一圖像；其中來(lái)自第一成像模式的第一圖像包括從泡沫化合物導(dǎo)出的第一不透射線圖像，在來(lái)自第一成像模式的第一圖像上識(shí)別至少一個(gè)元素，其中該至少一個(gè)元素包括界標(biāo)、感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、分叉、器官或其任意組合，獲取來(lái)自第二成像模式的第二圖像；其中來(lái)自第二成像模式的第二圖像包括從泡沫化合物導(dǎo)出的第二不透射線圖像，從來(lái)自第一成像模式的第一圖像生成兼容的虛擬圖像；將計(jì)劃數(shù)據(jù)映射在所述兼容的虛擬圖像上；其中映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)元素，將來(lái)自第二成像模式的第二圖像粗配準(zhǔn)到來(lái)自第一成像模式的第一圖像；從兼容的虛擬圖像中識(shí)別所映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)的至少一個(gè)元素；在所述第二成像模式上識(shí)別至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素；將至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素映射到第二成像模式上；將來(lái)自第二成像模式的第二圖像精配準(zhǔn)到來(lái)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(qiáng)圖像。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在第二成像模式上方疊置至少一個(gè)圖像、該至少一個(gè)圖像的一部分或從第一成像模式中導(dǎo)出的計(jì)劃信息。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括使用至少一個(gè)指令，其中該至少一個(gè)指令可以包括關(guān)于導(dǎo)航、引導(dǎo)或其組合的信息。在一些實(shí)施方式中，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，其中，所述裝置包括熒光透視檢查c形臂，由此實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、解剖結(jié)構(gòu)或工具進(jìn)入方向的可視化。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括通過(guò)使用從第二成像模式導(dǎo)出的至少一個(gè)后續(xù)圖像來(lái)追蹤至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)，其中第二成像模式包括經(jīng)配置以具有基本上相同的獲取參數(shù)的熒光透視視頻，以及其中獲取參數(shù)包括模式、位置、視場(chǎng)或其任意組合，從而通過(guò)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(lái)生成增強(qiáng)的熒光透視圖像。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括執(zhí)行多階段配準(zhǔn)，其中首先配準(zhǔn)至少一個(gè)基本靜止的對(duì)象；且其中然后配準(zhǔn)至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象，其中該至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象包括隔膜、支氣管、血管或其任意組合。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括淡化至少一個(gè)干擾結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，在借助于圖像配準(zhǔn)而將來(lái)自第一成像模式的計(jì)劃數(shù)據(jù)傳遞至第二成像模式的同時(shí)不生成兼容的虛擬圖像。

在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種方法，包括：將器械引入受試者的腔中；獲取來(lái)自第一成像模式的第一圖像；其中來(lái)自第一成像模式的第一圖像包括從所述器械導(dǎo)出的第一不透射線圖像，在來(lái)自第一成像模式的第一圖像上識(shí)別至少一個(gè)元素，其中該至少一個(gè)元素包括界標(biāo)、感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、分叉、器官或其任意組合，獲取來(lái)自第二成像模式的第二圖像；其中來(lái)自第二成像模式的第二圖像包括從器械導(dǎo)出的第二不透射線圖像，從來(lái)自第一成像模式的第一圖像生成兼容的虛擬圖像；將計(jì)劃數(shù)據(jù)映射在所述兼容的虛擬圖像上；其中映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)元素，將來(lái)自第二成像模式的第二圖像粗配準(zhǔn)到來(lái)自第一成像模式的第一圖像；從兼容的虛擬圖像中識(shí)別所映射的計(jì)劃數(shù)據(jù)的至少一個(gè)元素；在所述第二成像模式上識(shí)別至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素；將至少一個(gè)對(duì)應(yīng)元素映射到第二成像模式上；將來(lái)自第二成像模式的第二圖像精配準(zhǔn)到來(lái)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(qiáng)圖像。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在第二成像模式上方疊置至少一個(gè)圖像、該至少一個(gè)圖像的一部分或從第一成像模式中導(dǎo)出的計(jì)劃信息。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括使用至少一個(gè)指令，其中該至少一個(gè)指令可以包括關(guān)于導(dǎo)航、引導(dǎo)或其組合的信息。在一些實(shí)施方式中，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，以便實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)、切口點(diǎn)、解剖結(jié)構(gòu)或工具進(jìn)入方向的可視性，其中該裝置包括熒光透視檢查c形臂。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括通過(guò)使用從第二成像模式導(dǎo)出的至少一個(gè)后續(xù)圖像來(lái)追蹤至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)，其中第二成像模式包括經(jīng)配置以具有基本上相同的獲取參數(shù)的熒光透視視頻，以及其中獲取參數(shù)包括模式、位置、視場(chǎng)或其任何組合，以通過(guò)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(lái)生成增強(qiáng)的熒光透視圖像。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括執(zhí)行多階段配準(zhǔn)，其中首先配準(zhǔn)至少一個(gè)基本靜止的對(duì)象；且其中然后配準(zhǔn)至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象，其中該至少一個(gè)動(dòng)態(tài)的對(duì)象包括隔膜、支氣管、血管或其任何組合。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括淡化至少一個(gè)干擾結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，在借助于圖像配準(zhǔn)而將來(lái)自第一成像模式的計(jì)劃數(shù)據(jù)傳遞至第二成像模式的同時(shí)不生成兼容的虛擬圖像。

在已經(jīng)描述了本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施方式的情況下，可以理解這些實(shí)施方式僅為示例性而非限制性的，許多修改可以相對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言變得清楚明白。進(jìn)一步地，可以以任何期望的順序來(lái)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)。

雖然已經(jīng)根據(jù)特定實(shí)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(hù)的發(fā)明的精神或不超過(guò)要求保護(hù)的發(fā)明的范圍的情況下創(chuàng)造其他實(shí)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(duì)本發(fā)明范圍的限制。