体内探头跟踪系统中的患者运动补偿的制作方法
体内探头跟踪系统中的患者运动补偿的制作方法
【专利摘要】本公开涉及体内探头跟踪系统中的患者运动补偿。本发明提供了一种方法，所述方法包括接收插入到活体器官中的体内探头在第一坐标系中的位点。接收活体的荧光镜图像。在第二坐标系中测量荧光镜图像中的活体的运动。使用在所述第二坐标系中识别的所述运动来校正所接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
【专利说明】体内探头跟踪系统中的患者运动补偿
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及体内探头跟踪，并且具体地涉及用于在体内探头跟踪过程中补偿患者运动的方法。
【背景技术】
[0002]通过磁和成像程序定位人体中医疗装置的位点的方法在现有技术中是已知的。例如，其公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公开2011 / 0160569描述了用于标测解剖结构的体积的方法和系统。该系统包括用于计算作为位点和/或形状约束条件的函数的医疗装置的轮廓并将轮廓转变为已知的虚拟3D位点的处理器。
[0003]其公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公开2011 / 0054308描述了用于在图像上叠加虚拟解剖学标志的系统。该系统包括根据设置在医疗装置中的位置传感器的输出制备关于所关注区域内的点的位置读数的医学定位系统(MPS)。
[0004]其公开内容以引用方式并入本文的美国专利7，706，860描述了用于导航医疗装置的方法和系统。当医疗装置在患者体内运动时对患者成像。在坐标系(例如三维坐标系)内检测运动的医疗装置的位点(例如位置和/或方向)，根据所检测到的医疗装置的位点调节成像视野相对于患者的位点，使得患者的相关组织区域在视野内。
[0005]其公开内容以引用方式并入本文的美国专利4，662，379描述了对诸如冠状动脉的血管成像的方法，所述方法包括在目标区域的相对面上以及在穿过目标区域的多个角位置处提供辐射源和辐射检 测器的双能量步骤。
[0006]其公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公开2010 / 0145197描述了用超声波探头生成循环运动物体的运动校正的3D图像的设备和方法，所述方法包括以下步骤:提供物体的至少一个3D参考图像，所述3D参考图像显示了物体在其循环运动中基本上处于一个特定的阶段；通过在运动物体之上扫描超声波探头来采集所述物体的一组子图像；配准至少两个，优选全部具有3D参考图像的子图像，从而生成至少两个运动校正的子图像；以及重构来自运动校正子图像的运动校正3D图像。本发明还涉及相应的设备、计算机程序和数字存储介质。
【发明内容】
[0007]本文所描述的本发明的一个实施例提供了包括接收插入到活体器官中的体内探头的在第一坐标系中的位点的方法。接收活体的荧光镜图像。在第二坐标系中测量荧光镜图像中的活体的运动。使用在第二坐标系中识别的运动来校正所接收的体内探头在第一坐标系中的位点。
[0008]在一些实施例中，测量所述运动包括识别荧光镜图像中的活体的硬组织，以及评估所述硬组织在第一荧光镜图像与后续荧光镜图像之间的运动。在其他实施例中，评估所述运动包括在所述硬组织上限定多个锚定点，以及评估锚定点在第一荧光镜图像与后续荧光镜图像之间的运动。在其他实施例中，校正所接收的体内探头的位点包括将在第二坐标系中评估的锚定点的运动施加至所接收的体内探头在第一坐标系中的位点。
[0009]在一些实施例中，接收所述位点包括使用磁跟踪系统相对于一个或多个身体贴片传感器来限定第一坐标系，并且其中接收所述荧光镜图像包括识别荧光镜图像中的身体贴片传感器以及相对于所识别的身体贴片传感器来限定第二坐标系。在其他实施例中，当确定一个或多个身体贴片传感器的运动超过预定阈值时，使用所测量的活体的运动来校正所接收的位点，其中身体贴片传感器设置在所述活体上并且通过磁跟踪系统检测。
[0010]在一些实施例中，对于给定的荧光镜图像，接收所述荧光镜图像包括接收在第二坐标系中以不同角度采集的两个或更多个荧光镜子图像。在其他实施例中，测量活体的运动包括从相应的第一荧光镜图像和第二荧光镜图像中构建活体的硬组织的第一三维模型和第二三维模型，以及测量硬组织在所述硬组织的第一三维模型与第二三维模型之间的运动。在其他实施例中，该方法还包括跟踪心脏锚定点的运动，以便提高校正所接收的体内探头的位点的准确性。
[0011]根据本发明的实施例，本文还提供了包括接口和处理器的设备。接口被配置成接收插入到活体器官中的体内探头在第一坐标系中的位点，以及接收所述活体的荧光镜图像。处理器被配置成在第二坐标系中测量荧光镜图像中的活体的运动，以及使用在第二坐标系中识别的运动来校正所接收的体内探头在第一坐标系中的位点。
[0012]根据本发明的实施例，本文还提供了包括磁性体内探头跟踪系统、荧光镜成像系统和患者运动补偿系统的设备。患者运动补偿系统被配置成从磁性体内探头跟踪系统接收插入到活体器官中的体内探头在第一坐标系中的位点，从荧光镜成像系统接收在第二坐标系中的活体的荧光镜图像，在第二坐标系中测量荧光镜图像中的活体的运动，以及使用所识别的运动来校正所接收的 体内探头在第一坐标系中的位点。
[0013]结合附图，通过以下对实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中:
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为根据本发明的实施例的体内探头跟踪系统的示意性说明图；
[0015]图2为根据本发明的实施例示意性地示出体内探头跟踪系统的方框图；
[0016]图3A和图3B为根据本发明的实施例示出用于体内探头跟踪系统的硬组织的平移和旋转的图；并且
[0017]图4为根据本发明的实施例示意性地示出在体内探头跟踪系统中补偿患者运动的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]鐘述
[0019]本文所描述的本发明的实施例提供了用于在活体的器官或腔体内跟踪体内探头(例如导管)的过程中补偿患者运动的改善的方法和系统。
[0020]在示例性实施例中，使用磁跟踪系统(MTS)结合放置在患者表面上的身体贴片探头来跟踪在体内导航过程中导管远侧末端的位点，所述身体贴片探头的位点也通过MTS跟踪。MTS测量身体贴片探头的位点，然后这些位点用作测量导管远侧末端的位点的参考系。
[0021]如果患者在手术过程中运动，则通过身体贴片探头限定的MTS参考系将会移动，并且导管远侧末端的位置的测量将变得不准确。可以通过跟踪活体探头的运动来校正MTS参考系。然而，如果患者运动太过量，MTS就可能无法对其进行补偿。原则上可能对MTS的参考系进行再校准，以便对所述运动进行补偿。然而，再校准周期很费时间并且对手术具有破坏性。
[0022]本文所描述的方法和系统通过处理由荧光镜成像系统(FIS)采集的荧光镜图像来对患者运动进行补偿。在示例性实施例中，如果患者运动超过MTS运动阈值，则患者运动补偿系统(PMCS)使用连续荧光镜图像通过检测硬组织(例如胸腔中的骨)的运动来测量患者的运动。
[0023]PMCS通常从MTS中接收导管远侧末端和身体贴片的位点，以及从FIS中接收患者的荧光镜图像。PMCS的处理器被配置成在第一荧光镜图像的硬组织的标志上指定锚定点，以及测量锚定点在一个或多个连续荧光镜图像上的位点。通常通过计算指定锚定点的运动的平移矢量和旋转来测量患者的运动。然后应用平移和旋转重新同步MTS参考系，从而无需MTS再校准循环就可恢复导管跟踪的准确性。
[0024]对系统的描沭
[0025]图1为根据本发明的实施例的体内探头跟踪系统10的示意性说明图。导管15连接至导管磁跟踪系统(MTS) 20并经由皮肤插入到躺在轮床19上的患者的身体17中。导管15包括在远侧末端24处的磁定位传感器22，该磁定位传感器被导航到器官中，例如人类心脏28。
[0026]一个或多个磁性皮肤贴片探头传感器32附接到患者的身体17的表面并且连接至MTS20。一个或多个磁场发生器26形成穿过所述患者的身体的磁场，其诱发通常放置在患者的背部上的导管传感器2 2和身体贴片传感器32中的信号。通过MTS20使用诱发的信号以跟踪和定位导管远侧末端中的传感器22的位点。被跟踪的导管远侧末端的位点通常在输出显示监视器50上向操作者70展示。
[0027]导管定位传感器22通常包括一个或多个微型线圈传感器。在用于磁跟踪系统例如CARTO系统(Biosense Webster, Diamond Bar, CA)的三轴传感器(TAS)中，在导管的远侧末端处正交配置三个线圈以响应于磁场而产生接收信号，以便通过使用在传感器线圈中诱发的电信号来测量在远侧末端处的局部矢量磁场。在其他系统中，可将传感器22配置为如图1中所示的包括一个线圈的单轴传感器(SAS)。相似地，身体贴片传感器32也可以包括类似的线圈。
[0028]MTS通常指定第一坐标系，本文也称为导管参考系或人体坐标系，以用于跟踪导管相对于磁场发生器26的远侧末端。MTS指定第二坐标系。MTS指定另一个参考系(本文中指示为患者参考系或传感器坐标系)以用于监测身体贴片传感器32相对于场发生器26的位点。身体贴片传感器32也可称为如用于上述CARTO系统中的背部贴片传感器。为了显示导管相对于患者的位点，MTS通常将两个参考系彼此配准。
[0029]如果患者17在MTS20的操作过程中在轮床19 (并因此相对于场发生器26)上运动，会造成身体贴片传感器32的位点变化，导管参考系移动并且随后应通过所测量的患者参考系的变化进行更新。否则，所测量的导管远侧末端24的位点可能不再是准确的。
[0030]在一些实施例中，连接至MTS20的患者运动补偿系统30被配置成监测患者运动，以及重新同步患者参考系和导管参考系。由于MTS测量患者参考系和导管参考系两者，因此两个参考系彼此功能上相关，并且事实上可以为相同的参考系。本文可互换使用的术语“MTS参考系”是指患者参考系或导管参考系或两者。MTS参考系在本文也称为第一坐标系。
[0031]MTS20可适应患者参考系中的较小变化，该变化处于由于患者运动而造成的系统的“运动包络”内。然而，当患者运动超过MTS的运动包络从而超过预定阈值时，MTS不能再对其进行补偿。
[0032]在本发明的一些实施例中，当患者运动补偿系统30检测到患者运动超过预定阈值在MTS运动包络窗口范围之外时，来自荧光镜成像系统(FIS) 40的测量值与MTS结合使用，以在不需MTS再校准循环的情况下重新同步上述MTS参考系。
[0033]首先，在MTS20第一次校准时，同时将FIS中不透明的身体贴片传感器32放置在患者的身体的表面上，通过安装在患者上方的荧光镜检测器42来采集第一荧光镜图像。第一荧光镜图像涵盖身体贴片传感器32、心脏28中的导管以及患者的硬组织。就心脏手术而言，硬组织通常包括患者的胸腔、胸骨或脊柱。
[0034]荧光镜图像可包括由一个或多个荧光镜子图像(例如单个荧光镜图像“快照”)构建的全三维图像模型。通常在作为示例性实施例的CARTO系统中，第一荧光镜图像包括来自两个不同角度的一对图像，例如左前斜位(LAO)和右前斜位(RAO)图像，它们一起实现成像的体积(包括硬组织)的三维重构。
[0035]操作者70可在输出显示监视器50上观察图像，以及为操作者显示的来自MTS的图像或其他心脏信号，例如心电图信号和关于心脏手术的其他信息。
[0036]图2为示意性地示出根据本发明的实施例的跟踪系统10的方框图。体内探头跟踪系统10包括患者运动补偿系统30。补偿系统30还包括FIS / MTS接口 34和处理器36。接口 34被配置成接收或采集来自MTS20的导管和身体表面探头位点的测量数据以及来自FIS40的荧光镜图像。来自MTS20和FIS40的信息均可在操作者输出显示器50上观察到。处理器36还可将信息传回MTS20和FIS40。在图2的方框图中，导管检测器22和皮肤贴片检测器32为MTS20的信号输入，而荧光镜检测器42向FIS40提供所接收的荧光镜图像数据。
[0037]在图1和图2中示出的系统和PMCS配置是完全为了使概念清楚而选择的示例性配置。在替代实施例中，可使用任何其他合适的配置。系统30的一些元件可在硬件中实现，例如在一个或多个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中。除此之外或作为另外一种选择，系统30的一些元件可使用软件或使用硬件和软件元件的组合实现。在一些实施例中，处理器36包括通用计算机，其通过软件编程以执行本文所述的功能。软件可以电子形式通过网络下载到计算机，例如作为另外一种选择或除此之外，软件可以被提供和/或存储在非临时性有形介质上，例如磁性、光学或电子存储器上。
[0038]首先，处理器36使用来自第一荧光镜图像的身体贴片传感器32的位点限定第二坐标系，也称为图像参考系。通常，处理器36识别身体贴片传感器在第一荧光镜图像(例如上述LAO和RAO图像)中的位点。使用该识别，处理器36能够用MTS参考系(第一坐标系)配准第一图像(第二坐标系)。
[0039]如果处理器36检测到患者运动超过预定阈值在MTS运动包络窗口范围之外，则通过FIS40采集后续荧光镜图像并经由接口 34提供给处理器36。然后用处理器36从FIS数据通过比较如下所述第一荧光镜图像和后续荧光镜图像中的硬组织的位点来测量患者的运动。然后处理器36校正MTS的位点测量(在第一坐标系中)，以便对患者运动(在第二坐标系中测量)进行补偿。
[0040]图3A和图3B为根据本发明的实施例示出用于体内探头跟踪系统的硬组织的平移和旋转的图。在本文的上下文中，术语“硬组织”是指机械刚性的以及非柔性的组织类型，例如骨。因此，此类硬组织的位点在不同荧光镜图像之间的变化指示患者的运动。硬组织通常整块运动，因此其运动更易于识别和测量。
[0041]处理器36在硬组织上为第一图像指定第一组锚定点，例如P1和P2。在该例子中，对于如图3A中所示的心脏手术，硬组织包括患者17的胸部内的胸腔75。锚定点P1和P2的位点通过患者运动补偿系统30以笛卡尔坐标系(X，Y，Z)的原点80作为参考点。
[0042]如果患者在轮床上侧向地运动,则(Χ,Υ,Ζ)的原点移动到由如图3Α中所示的平移矢量f限定的坐标系(X’，V, V )的新原点85。平移矢量f还可用于将锚定点P1和P2与坐标系(X’ ,V,V )中硬组织的平移锚定点P’ i和P’ 2关联。换句话讲，(X，Y，Z)和(X’，
V, V )均表示具有由平移矢量限定的坐标转化的第二(图像)坐标系
[0043]相似地，如果患者躺在轮床上时的运动为围绕穿过脊柱的轴的旋转，则坐标系(X，Y，z)的原点80在旋转的坐标系(Χ”，Υ”，Ζ”)中保持不变，其中Ζ”=Ζ。活体的旋转可表示为Χ，y轴对于如图3Β中所示的旋转坐标系中Χ”，Υ”轴的角度Θ的旋转。相似地，旋度Θ还可用于将锚定点P1和P2与硬组织上通过FIS40测量的旋转锚定点P” i和P” 2关联。换句话讲，(X，Y，Z)和(X”，Y”，Z”)均表示具有由旋度Θ限定的坐标转化的第二图像坐标
系。可相对于第二坐标系的其他轴测量类似的旋转，从而生成旋转矢量-
[0044]患者在轮床上的运动通常为(X，Y，Z)上的平移和旋转操作与由硬组织的平移矢量？和旋转矢量I1限定的坐标转化的叠加。然后处理器36将得自第二坐标系的数据传回MTS20，并且MTS20将由平移矢量_(和旋转I限定的坐标转化施加至第一 (MTS)坐标系，从
而将MTS参考系与通过FIS参考系计算的患者的运动重新同步。该校正恢复治疗过程中通过MTS测量的患者体内导管远侧末端的位点的准确性，而无需重新校准MTS。
[0045]硬组织的荧光镜图像通常包括两个或更多个连续接收的荧光镜子图像，以便形成解剖结构的三维3D模型以供操作者70分析。锚定点放置在解剖结构的不同标志上的硬组织上，例如胸腔的骨中的接点、弯曲点或交叉点，然后锚定点可以在平移和旋转之后通过系统30从图像中轻易的识别。通常使用数字荧光成像处理技术解决标志问题。
[0046]在一些实施例中，第一组锚定点限定在硬组织的第一荧光镜三维模型上，第一荧光镜三维模型由以不同角度接收或采集的两个荧光镜子图像构成。第二后续荧光镜三维模型包括以不同角度接收或采集的两个荧光镜子图像，在第二荧光镜三维模型上限定第二组锚定点。从第一组和第二组之间的锚定点位点的变化计算旋转?和平移矢量#
[0047]在其他实施例中，系统10可被配置成形成硬组织的初始三维3D荧光镜模型，以及通过应用单个荧光镜图像生成重构的3D模型。硬组织的第一 3D重构可由其上限定第一组锚定点的第一荧光镜单个图像制成。硬组织的第二 3D重构可由其上限定第二组锚定点的第二后续荧光镜单个图像制成。从第一组和第二组之间锚定点位点的变化计算旋转^和平移矢量随后将其施加至MTS参考系以在导管远侧末端的位点测量值中校正患者在轮床上的运动。
[0048]图3A和图3B中示出的实施例纯粹是为了概念清楚并且不对本发明的实施例进行限制。例如，PMCS30可在硬组织上限定除P1和P2之外的一个或多个锚定点。除了示出的平移矢量和旋转之外，可通过PMCS30应用FIS图像坐标系(X，Y，Z)上发生的任何合适的坐标转化，以校正用于患者运动的MTS参考系。使用图像参考系(Χ，Υ，Ζ)的FIS可包括除胸腔上的点之外的任何合适的硬组织标志，从而测量患者运动。
[0049]图4为根据本发明的实施例示意性地示出用于在体内探头跟踪系统10中补偿患者运动的方法的流程图。在第一采集步骤100中，FIS / MTS接口 34从磁跟踪系统(MTS)中采集患者的身体17中的导管15的远侧末端24的位点。在第二采集步骤110中，FIS /MTS接口 34从MTS中采集患者的身体17的表面上的皮肤贴片探头传感器32的位点。在第一计算步骤120中，处理器36计算用于远侧末端位点和皮肤贴片位点的MTS参考系。可使用第一坐标系表示的MTS参考系可将两个依赖性的患者和导管参考系关联，或者可与如上所述参考系中的一个相同。
[0050]在第三采集步骤130中，FIS / MTS接口 34从荧光镜成像系统40 (FIS)中采集患者的硬组织78图像和皮肤贴片位点。在限定步骤140中，处理器36相对于第二坐标系(X，Y，Ζ)(例如，如图3Α和图3Β中示出的图像参考系)在硬组织上限定锚定点。
[0051]在第一判定步骤150中，如果MTS检测到皮肤贴片探头位点的运动不超过预定阈值，例如由于手术过程中患者在轮床上的运动在运动包络窗口范围之外，在第一重新同步步骤160中患者运动补偿系统30将MTS参考系与皮肤贴片运动重新冋步。然后系统继续在第一采集步骤100中监 测患者运动。
[0052]如果在判定步骤150中患者运动超出预定阈值，FIS40在第四采集步骤170中采集后续的荧光镜图像170。在第二计算步骤180中，处理器36计算硬组织在如图3Α和图3Β中示出的患者的连续荧光镜图像之间的平移矢量和旋转。使用锚定点在连续荧光镜图像之间的运动以计算FIS参考系中硬组织的平移矢量和旋转。在第二重新同步步骤190中，患者运动补偿系统30通过将平移矢量和旋转施加至MTS参考系而将MTS和FIS参考系重新同步。换句话讲，将从FIS参考系中计算的平移矢量和旋转施加至MTS参考系，用于通过用于患者在轮床上的运动的MTS校正导管远侧末端的位点测量值。
[0053]在第二判定步骤200中，如果体内探头跟踪系统10评估治疗过程完成，则手术在终止步骤210中结束。否则，患者运动补偿系统30继续在第一采集步骤100中监测患者运动。
[0054]为了进一步改善PMCS中远侧末端位点测量值的准确性，除在图3Α和图3Β中示出的骨肌硬组织上限定的锚定点之外，可通过在心脏中限定多个锚定点获得更准确的心脏位点测量值。跟踪心脏锚定点的运动可被处理器36 (除身体贴片位点之外)使用，从而改善由于患者运动(即使患者运动可能很小)导致的MTS参考系的重新同步过程中的准确性。
[0055]在一些实施例中，可在定位导管远侧末端在心脏中已知的标志(例如右室心尖部(RVA)和左心房肺静脉)处的位点的同时限定心脏锚定点。在其他实施例中，可从荧光镜图像中识别的心脏中的解剖点(例如左室心尖部(LVA)和心脏瓣膜)中获得额外的心脏锚定点。
[0056]作为另外一种选择，可从用于识别额外的心脏锚定点的其他成像技术中获得更准确的导管位点测量值。在一些实施例中，可通过处理器36将心脏锚定点限定为从由旋转血管造影生成的图像中从心脏中的标志解剖结构中识别。在其他实施例中，可通过处理器36将心脏锚定点限定为从由超声导管经食道超声心动图(TEE)生成的超声图像中从心脏中的标志解剖结构中识别。虽然本文所述实施例主要解决心脏手术中的导管位点跟踪，但本文所描述的方法和系统还可用于其他应用，例如泌尿道膀胱中或胃中的导管跟踪。
[0057]因此应当意识到，上述实施例均以举例方式引用，并且本发明不受上文具体示出和描述的内容限制。相反，本发明的范围包括上文所述各种特征的组合与子组合，以及本领域的技术人员在阅读上述说明时可能想到且未在现有技术范围内公开的变型和修改形式。以引用方式并入本专利申请的文献将视为本专利申请的整体部分，但是，如果这些并入的文献中定义任何术语的方式与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应只考虑本说明书中的定义。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 接收插入到活体器官中的体内探头的在第一坐标系中的位点； 接收所述活体的荧光镜图像； 在第二坐标系中测量所述荧光镜图像中的所述活体的运动；以及 使用在所述第二坐标系中识别的所述运动来校正所接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述运动包括识别所述荧光镜图像中的所述活体的硬组织，以及评估所述硬组织在第一荧光镜图像与后续荧光镜图像之间的运动。
3.根据权利要求2所述的方法，其中评估所述运动包括在所述硬组织上限定多个锚定点，以及评估所述锚定点在所述第一荧光镜图像与所述后续荧光镜图像之间的运动。
4.根据权利要求3所述的方法，其中校正所接收的所述体内探头的位点包括将在所述第二坐标系中评估的所述锚定点的运动施加至所接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
5.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述位点包括使用磁跟踪系统相对于一个或多个身体贴片传感器限定所述第一坐标系，并且其中接收所述荧光镜图像包括识别所述荧光镜图像中的所述身体贴片传感器以及相对于所识别的身体贴片传感器限定所述第二坐标系。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在确定一个或多个身体贴片传感器的运动超过预定阈值时，使用所测量的所述活体的运动来校正所接收的位点，所述身体贴片传感器设置在所述活体上并且通过磁跟踪系统检测。
7.根据权利要求1所述的方法，其中对于给定荧光镜图像，接收所述荧光镜图像包括接收在所述第二坐标系中以不同角度采集的两个或更多个荧光镜子图像。
8.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述活体的运动包括从相应的第一荧光镜图像和第二荧光镜图像中构建所述活体的硬组织的第一三维模型和第二三维模型，以及测量所述硬组织在所述硬组织的所述第一三维模型与第二三维模型之间的运动。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括跟踪心脏锚定点的运动，以便提高校正所接收的所述体内探头的位点的准确性。
10.一种设备，包括: 接口，所述接口被配置成接收插入到活体器官中的体内探头在第一坐标系中的位点，以及接收所述活体的荧光镜图像；和 处理器，所述处理器被配置成在第二坐标系中测量所述荧光镜图像中的所述活体的运动，并且被配置成使用在所述第二坐标系中识别的所述运动来校正接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成通过识别所述荧光镜图像中的所述活体的硬组织，以及评估所述硬组织在第一荧光镜图像与后续荧光镜图像之间的运动来测量所述运动。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述处理器被配置成通过在所述硬组织上限定多个锚定点，以及评估所述锚定点在所述第一荧光镜图像与所述后续荧光镜图像之间的运动来评估所述运动。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述处理器被配置成通过将在所述第二坐标系中评估的所述锚定点的运动施加至接收的所述体内探头的在所述第一坐标系中的位点来校正所接收的所述体内探头的位点。
14.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成相对于磁跟踪系统的一个或多个身体贴片传感器限定所述第一坐标系，被配置成在所述荧光镜图像中识别所述身体贴片传感器，并且被配置成相对于所识别的身体贴片传感器限定所述第二坐标系。
15.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成在确定一个或多个身体贴片传感器的所述运动超过预定阈值时，使用所测量的所述活体的运动来校正所接收的位点，所述身体贴片传感器设置在所述活体上并且通过磁跟踪系统检测。
16.根据权利要求10所述的设备，其中对于给定荧光镜图像，所述接口被配置成接收在所述第二坐标系中以不同角度采集的两个或更多个荧光镜子图像。
17.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成通过从相应的第一荧光镜图像和第二荧光镜图像中构建所述活体的硬组织的第一三维模型和第二三维模型，以及测量所述硬组织在所述硬组织的所述第一三维模型与第二三维模型之间的运动来测量所述活体的运动。
18.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成跟踪心脏锚定点的运动，以便提高校正所接收的所述体内探头的位点的准确性。
19.一种设备,包括: 磁性体内探头跟踪系统； 荧光镜成像系统；和 患者运动补偿系统，所述患者运动补偿系统被配置成在从所述磁性体内探头跟踪系统接收插入到活体器官中的所述体内探头在第一坐标系中的位点，从所述荧光镜成像系统接收在第二坐标系中的所述活体的荧光镜图像，在所述第二坐标系中测量所述荧光镜图像中的所述活体的运动，以及使用所识别的运动来校正接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
【文档编号】A61B5/06GK103829949SQ201310585522
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2012年11月19日
【发明者】A.沙吉, M.阿米特, M.巴-塔, G.哈亚姆 申请人:韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司
【专利摘要】本公开涉及体内探头跟踪系统中的患者运动补偿。本发明提供了一种方法，所述方法包括接收插入到活体器官中的体内探头在第一坐标系中的位点。接收活体的荧光镜图像。在第二坐标系中测量荧光镜图像中的活体的运动。使用在所述第二坐标系中识别的所述运动来校正所接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
【专利说明】体内探头跟踪系统中的患者运动补偿
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及体内探头跟踪，并且具体地涉及用于在体内探头跟踪过程中补偿患者运动的方法。
【背景技术】
[0002]通过磁和成像程序定位人体中医疗装置的位点的方法在现有技术中是已知的。例如，其公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公开2011 / 0160569描述了用于标测解剖结构的体积的方法和系统。该系统包括用于计算作为位点和/或形状约束条件的函数的医疗装置的轮廓并将轮廓转变为已知的虚拟3D位点的处理器。
[0003]其公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公开2011 / 0054308描述了用于在图像上叠加虚拟解剖学标志的系统。该系统包括根据设置在医疗装置中的位置传感器的输出制备关于所关注区域内的点的位置读数的医学定位系统(MPS)。
[0004]其公开内容以引用方式并入本文的美国专利7，706，860描述了用于导航医疗装置的方法和系统。当医疗装置在患者体内运动时对患者成像。在坐标系(例如三维坐标系)内检测运动的医疗装置的位点(例如位置和/或方向)，根据所检测到的医疗装置的位点调节成像视野相对于患者的位点，使得患者的相关组织区域在视野内。
[0005]其公开内容以引用方式并入本文的美国专利4，662，379描述了对诸如冠状动脉的血管成像的方法，所述方法包括在目标区域的相对面上以及在穿过目标区域的多个角位置处提供辐射源和辐射检 测器的双能量步骤。
[0006]其公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公开2010 / 0145197描述了用超声波探头生成循环运动物体的运动校正的3D图像的设备和方法，所述方法包括以下步骤:提供物体的至少一个3D参考图像，所述3D参考图像显示了物体在其循环运动中基本上处于一个特定的阶段；通过在运动物体之上扫描超声波探头来采集所述物体的一组子图像；配准至少两个，优选全部具有3D参考图像的子图像，从而生成至少两个运动校正的子图像；以及重构来自运动校正子图像的运动校正3D图像。本发明还涉及相应的设备、计算机程序和数字存储介质。
【发明内容】
[0007]本文所描述的本发明的一个实施例提供了包括接收插入到活体器官中的体内探头的在第一坐标系中的位点的方法。接收活体的荧光镜图像。在第二坐标系中测量荧光镜图像中的活体的运动。使用在第二坐标系中识别的运动来校正所接收的体内探头在第一坐标系中的位点。
[0008]在一些实施例中，测量所述运动包括识别荧光镜图像中的活体的硬组织，以及评估所述硬组织在第一荧光镜图像与后续荧光镜图像之间的运动。在其他实施例中，评估所述运动包括在所述硬组织上限定多个锚定点，以及评估锚定点在第一荧光镜图像与后续荧光镜图像之间的运动。在其他实施例中，校正所接收的体内探头的位点包括将在第二坐标系中评估的锚定点的运动施加至所接收的体内探头在第一坐标系中的位点。
[0009]在一些实施例中，接收所述位点包括使用磁跟踪系统相对于一个或多个身体贴片传感器来限定第一坐标系，并且其中接收所述荧光镜图像包括识别荧光镜图像中的身体贴片传感器以及相对于所识别的身体贴片传感器来限定第二坐标系。在其他实施例中，当确定一个或多个身体贴片传感器的运动超过预定阈值时，使用所测量的活体的运动来校正所接收的位点，其中身体贴片传感器设置在所述活体上并且通过磁跟踪系统检测。
[0010]在一些实施例中，对于给定的荧光镜图像，接收所述荧光镜图像包括接收在第二坐标系中以不同角度采集的两个或更多个荧光镜子图像。在其他实施例中，测量活体的运动包括从相应的第一荧光镜图像和第二荧光镜图像中构建活体的硬组织的第一三维模型和第二三维模型，以及测量硬组织在所述硬组织的第一三维模型与第二三维模型之间的运动。在其他实施例中，该方法还包括跟踪心脏锚定点的运动，以便提高校正所接收的体内探头的位点的准确性。
[0011]根据本发明的实施例，本文还提供了包括接口和处理器的设备。接口被配置成接收插入到活体器官中的体内探头在第一坐标系中的位点，以及接收所述活体的荧光镜图像。处理器被配置成在第二坐标系中测量荧光镜图像中的活体的运动，以及使用在第二坐标系中识别的运动来校正所接收的体内探头在第一坐标系中的位点。
[0012]根据本发明的实施例，本文还提供了包括磁性体内探头跟踪系统、荧光镜成像系统和患者运动补偿系统的设备。患者运动补偿系统被配置成从磁性体内探头跟踪系统接收插入到活体器官中的体内探头在第一坐标系中的位点，从荧光镜成像系统接收在第二坐标系中的活体的荧光镜图像，在第二坐标系中测量荧光镜图像中的活体的运动，以及使用所识别的运动来校正所接收的 体内探头在第一坐标系中的位点。
[0013]结合附图，通过以下对实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中:
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为根据本发明的实施例的体内探头跟踪系统的示意性说明图；
[0015]图2为根据本发明的实施例示意性地示出体内探头跟踪系统的方框图；
[0016]图3A和图3B为根据本发明的实施例示出用于体内探头跟踪系统的硬组织的平移和旋转的图；并且
[0017]图4为根据本发明的实施例示意性地示出在体内探头跟踪系统中补偿患者运动的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]鐘述
[0019]本文所描述的本发明的实施例提供了用于在活体的器官或腔体内跟踪体内探头(例如导管)的过程中补偿患者运动的改善的方法和系统。
[0020]在示例性实施例中，使用磁跟踪系统(MTS)结合放置在患者表面上的身体贴片探头来跟踪在体内导航过程中导管远侧末端的位点，所述身体贴片探头的位点也通过MTS跟踪。MTS测量身体贴片探头的位点，然后这些位点用作测量导管远侧末端的位点的参考系。
[0021]如果患者在手术过程中运动，则通过身体贴片探头限定的MTS参考系将会移动，并且导管远侧末端的位置的测量将变得不准确。可以通过跟踪活体探头的运动来校正MTS参考系。然而，如果患者运动太过量，MTS就可能无法对其进行补偿。原则上可能对MTS的参考系进行再校准，以便对所述运动进行补偿。然而，再校准周期很费时间并且对手术具有破坏性。
[0022]本文所描述的方法和系统通过处理由荧光镜成像系统(FIS)采集的荧光镜图像来对患者运动进行补偿。在示例性实施例中，如果患者运动超过MTS运动阈值，则患者运动补偿系统(PMCS)使用连续荧光镜图像通过检测硬组织(例如胸腔中的骨)的运动来测量患者的运动。
[0023]PMCS通常从MTS中接收导管远侧末端和身体贴片的位点，以及从FIS中接收患者的荧光镜图像。PMCS的处理器被配置成在第一荧光镜图像的硬组织的标志上指定锚定点，以及测量锚定点在一个或多个连续荧光镜图像上的位点。通常通过计算指定锚定点的运动的平移矢量和旋转来测量患者的运动。然后应用平移和旋转重新同步MTS参考系，从而无需MTS再校准循环就可恢复导管跟踪的准确性。
[0024]对系统的描沭
[0025]图1为根据本发明的实施例的体内探头跟踪系统10的示意性说明图。导管15连接至导管磁跟踪系统(MTS) 20并经由皮肤插入到躺在轮床19上的患者的身体17中。导管15包括在远侧末端24处的磁定位传感器22，该磁定位传感器被导航到器官中，例如人类心脏28。
[0026]一个或多个磁性皮肤贴片探头传感器32附接到患者的身体17的表面并且连接至MTS20。一个或多个磁场发生器26形成穿过所述患者的身体的磁场，其诱发通常放置在患者的背部上的导管传感器2 2和身体贴片传感器32中的信号。通过MTS20使用诱发的信号以跟踪和定位导管远侧末端中的传感器22的位点。被跟踪的导管远侧末端的位点通常在输出显示监视器50上向操作者70展示。
[0027]导管定位传感器22通常包括一个或多个微型线圈传感器。在用于磁跟踪系统例如CARTO系统(Biosense Webster, Diamond Bar, CA)的三轴传感器(TAS)中，在导管的远侧末端处正交配置三个线圈以响应于磁场而产生接收信号，以便通过使用在传感器线圈中诱发的电信号来测量在远侧末端处的局部矢量磁场。在其他系统中，可将传感器22配置为如图1中所示的包括一个线圈的单轴传感器(SAS)。相似地，身体贴片传感器32也可以包括类似的线圈。
[0028]MTS通常指定第一坐标系，本文也称为导管参考系或人体坐标系，以用于跟踪导管相对于磁场发生器26的远侧末端。MTS指定第二坐标系。MTS指定另一个参考系(本文中指示为患者参考系或传感器坐标系)以用于监测身体贴片传感器32相对于场发生器26的位点。身体贴片传感器32也可称为如用于上述CARTO系统中的背部贴片传感器。为了显示导管相对于患者的位点，MTS通常将两个参考系彼此配准。
[0029]如果患者17在MTS20的操作过程中在轮床19 (并因此相对于场发生器26)上运动，会造成身体贴片传感器32的位点变化，导管参考系移动并且随后应通过所测量的患者参考系的变化进行更新。否则，所测量的导管远侧末端24的位点可能不再是准确的。
[0030]在一些实施例中，连接至MTS20的患者运动补偿系统30被配置成监测患者运动，以及重新同步患者参考系和导管参考系。由于MTS测量患者参考系和导管参考系两者，因此两个参考系彼此功能上相关，并且事实上可以为相同的参考系。本文可互换使用的术语“MTS参考系”是指患者参考系或导管参考系或两者。MTS参考系在本文也称为第一坐标系。
[0031]MTS20可适应患者参考系中的较小变化，该变化处于由于患者运动而造成的系统的“运动包络”内。然而，当患者运动超过MTS的运动包络从而超过预定阈值时，MTS不能再对其进行补偿。
[0032]在本发明的一些实施例中，当患者运动补偿系统30检测到患者运动超过预定阈值在MTS运动包络窗口范围之外时，来自荧光镜成像系统(FIS) 40的测量值与MTS结合使用，以在不需MTS再校准循环的情况下重新同步上述MTS参考系。
[0033]首先，在MTS20第一次校准时，同时将FIS中不透明的身体贴片传感器32放置在患者的身体的表面上，通过安装在患者上方的荧光镜检测器42来采集第一荧光镜图像。第一荧光镜图像涵盖身体贴片传感器32、心脏28中的导管以及患者的硬组织。就心脏手术而言，硬组织通常包括患者的胸腔、胸骨或脊柱。
[0034]荧光镜图像可包括由一个或多个荧光镜子图像(例如单个荧光镜图像“快照”)构建的全三维图像模型。通常在作为示例性实施例的CARTO系统中，第一荧光镜图像包括来自两个不同角度的一对图像，例如左前斜位(LAO)和右前斜位(RAO)图像，它们一起实现成像的体积(包括硬组织)的三维重构。
[0035]操作者70可在输出显示监视器50上观察图像，以及为操作者显示的来自MTS的图像或其他心脏信号，例如心电图信号和关于心脏手术的其他信息。
[0036]图2为示意性地示出根据本发明的实施例的跟踪系统10的方框图。体内探头跟踪系统10包括患者运动补偿系统30。补偿系统30还包括FIS / MTS接口 34和处理器36。接口 34被配置成接收或采集来自MTS20的导管和身体表面探头位点的测量数据以及来自FIS40的荧光镜图像。来自MTS20和FIS40的信息均可在操作者输出显示器50上观察到。处理器36还可将信息传回MTS20和FIS40。在图2的方框图中，导管检测器22和皮肤贴片检测器32为MTS20的信号输入，而荧光镜检测器42向FIS40提供所接收的荧光镜图像数据。
[0037]在图1和图2中示出的系统和PMCS配置是完全为了使概念清楚而选择的示例性配置。在替代实施例中，可使用任何其他合适的配置。系统30的一些元件可在硬件中实现，例如在一个或多个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中。除此之外或作为另外一种选择，系统30的一些元件可使用软件或使用硬件和软件元件的组合实现。在一些实施例中，处理器36包括通用计算机，其通过软件编程以执行本文所述的功能。软件可以电子形式通过网络下载到计算机，例如作为另外一种选择或除此之外，软件可以被提供和/或存储在非临时性有形介质上，例如磁性、光学或电子存储器上。
[0038]首先，处理器36使用来自第一荧光镜图像的身体贴片传感器32的位点限定第二坐标系，也称为图像参考系。通常，处理器36识别身体贴片传感器在第一荧光镜图像(例如上述LAO和RAO图像)中的位点。使用该识别，处理器36能够用MTS参考系(第一坐标系)配准第一图像(第二坐标系)。
[0039]如果处理器36检测到患者运动超过预定阈值在MTS运动包络窗口范围之外，则通过FIS40采集后续荧光镜图像并经由接口 34提供给处理器36。然后用处理器36从FIS数据通过比较如下所述第一荧光镜图像和后续荧光镜图像中的硬组织的位点来测量患者的运动。然后处理器36校正MTS的位点测量(在第一坐标系中)，以便对患者运动(在第二坐标系中测量)进行补偿。
[0040]图3A和图3B为根据本发明的实施例示出用于体内探头跟踪系统的硬组织的平移和旋转的图。在本文的上下文中，术语“硬组织”是指机械刚性的以及非柔性的组织类型，例如骨。因此，此类硬组织的位点在不同荧光镜图像之间的变化指示患者的运动。硬组织通常整块运动，因此其运动更易于识别和测量。
[0041]处理器36在硬组织上为第一图像指定第一组锚定点，例如P1和P2。在该例子中，对于如图3A中所示的心脏手术，硬组织包括患者17的胸部内的胸腔75。锚定点P1和P2的位点通过患者运动补偿系统30以笛卡尔坐标系(X，Y，Z)的原点80作为参考点。
[0042]如果患者在轮床上侧向地运动,则(Χ,Υ,Ζ)的原点移动到由如图3Α中所示的平移矢量f限定的坐标系(X’，V, V )的新原点85。平移矢量f还可用于将锚定点P1和P2与坐标系(X’ ,V,V )中硬组织的平移锚定点P’ i和P’ 2关联。换句话讲，(X，Y，Z)和(X’，
V, V )均表示具有由平移矢量限定的坐标转化的第二(图像)坐标系
[0043]相似地，如果患者躺在轮床上时的运动为围绕穿过脊柱的轴的旋转，则坐标系(X，Y，z)的原点80在旋转的坐标系(Χ”，Υ”，Ζ”)中保持不变，其中Ζ”=Ζ。活体的旋转可表示为Χ，y轴对于如图3Β中所示的旋转坐标系中Χ”，Υ”轴的角度Θ的旋转。相似地，旋度Θ还可用于将锚定点P1和P2与硬组织上通过FIS40测量的旋转锚定点P” i和P” 2关联。换句话讲，(X，Y，Z)和(X”，Y”，Z”)均表示具有由旋度Θ限定的坐标转化的第二图像坐标
系。可相对于第二坐标系的其他轴测量类似的旋转，从而生成旋转矢量-
[0044]患者在轮床上的运动通常为(X，Y，Z)上的平移和旋转操作与由硬组织的平移矢量？和旋转矢量I1限定的坐标转化的叠加。然后处理器36将得自第二坐标系的数据传回MTS20，并且MTS20将由平移矢量_(和旋转I限定的坐标转化施加至第一 (MTS)坐标系，从
而将MTS参考系与通过FIS参考系计算的患者的运动重新同步。该校正恢复治疗过程中通过MTS测量的患者体内导管远侧末端的位点的准确性，而无需重新校准MTS。
[0045]硬组织的荧光镜图像通常包括两个或更多个连续接收的荧光镜子图像，以便形成解剖结构的三维3D模型以供操作者70分析。锚定点放置在解剖结构的不同标志上的硬组织上，例如胸腔的骨中的接点、弯曲点或交叉点，然后锚定点可以在平移和旋转之后通过系统30从图像中轻易的识别。通常使用数字荧光成像处理技术解决标志问题。
[0046]在一些实施例中，第一组锚定点限定在硬组织的第一荧光镜三维模型上，第一荧光镜三维模型由以不同角度接收或采集的两个荧光镜子图像构成。第二后续荧光镜三维模型包括以不同角度接收或采集的两个荧光镜子图像，在第二荧光镜三维模型上限定第二组锚定点。从第一组和第二组之间的锚定点位点的变化计算旋转?和平移矢量#
[0047]在其他实施例中，系统10可被配置成形成硬组织的初始三维3D荧光镜模型，以及通过应用单个荧光镜图像生成重构的3D模型。硬组织的第一 3D重构可由其上限定第一组锚定点的第一荧光镜单个图像制成。硬组织的第二 3D重构可由其上限定第二组锚定点的第二后续荧光镜单个图像制成。从第一组和第二组之间锚定点位点的变化计算旋转^和平移矢量随后将其施加至MTS参考系以在导管远侧末端的位点测量值中校正患者在轮床上的运动。
[0048]图3A和图3B中示出的实施例纯粹是为了概念清楚并且不对本发明的实施例进行限制。例如，PMCS30可在硬组织上限定除P1和P2之外的一个或多个锚定点。除了示出的平移矢量和旋转之外，可通过PMCS30应用FIS图像坐标系(X，Y，Z)上发生的任何合适的坐标转化，以校正用于患者运动的MTS参考系。使用图像参考系(Χ，Υ，Ζ)的FIS可包括除胸腔上的点之外的任何合适的硬组织标志，从而测量患者运动。
[0049]图4为根据本发明的实施例示意性地示出用于在体内探头跟踪系统10中补偿患者运动的方法的流程图。在第一采集步骤100中，FIS / MTS接口 34从磁跟踪系统(MTS)中采集患者的身体17中的导管15的远侧末端24的位点。在第二采集步骤110中，FIS /MTS接口 34从MTS中采集患者的身体17的表面上的皮肤贴片探头传感器32的位点。在第一计算步骤120中，处理器36计算用于远侧末端位点和皮肤贴片位点的MTS参考系。可使用第一坐标系表示的MTS参考系可将两个依赖性的患者和导管参考系关联，或者可与如上所述参考系中的一个相同。
[0050]在第三采集步骤130中，FIS / MTS接口 34从荧光镜成像系统40 (FIS)中采集患者的硬组织78图像和皮肤贴片位点。在限定步骤140中，处理器36相对于第二坐标系(X，Y，Ζ)(例如，如图3Α和图3Β中示出的图像参考系)在硬组织上限定锚定点。
[0051]在第一判定步骤150中，如果MTS检测到皮肤贴片探头位点的运动不超过预定阈值，例如由于手术过程中患者在轮床上的运动在运动包络窗口范围之外，在第一重新同步步骤160中患者运动补偿系统30将MTS参考系与皮肤贴片运动重新冋步。然后系统继续在第一采集步骤100中监 测患者运动。
[0052]如果在判定步骤150中患者运动超出预定阈值，FIS40在第四采集步骤170中采集后续的荧光镜图像170。在第二计算步骤180中，处理器36计算硬组织在如图3Α和图3Β中示出的患者的连续荧光镜图像之间的平移矢量和旋转。使用锚定点在连续荧光镜图像之间的运动以计算FIS参考系中硬组织的平移矢量和旋转。在第二重新同步步骤190中，患者运动补偿系统30通过将平移矢量和旋转施加至MTS参考系而将MTS和FIS参考系重新同步。换句话讲，将从FIS参考系中计算的平移矢量和旋转施加至MTS参考系，用于通过用于患者在轮床上的运动的MTS校正导管远侧末端的位点测量值。
[0053]在第二判定步骤200中，如果体内探头跟踪系统10评估治疗过程完成，则手术在终止步骤210中结束。否则，患者运动补偿系统30继续在第一采集步骤100中监测患者运动。
[0054]为了进一步改善PMCS中远侧末端位点测量值的准确性，除在图3Α和图3Β中示出的骨肌硬组织上限定的锚定点之外，可通过在心脏中限定多个锚定点获得更准确的心脏位点测量值。跟踪心脏锚定点的运动可被处理器36 (除身体贴片位点之外)使用，从而改善由于患者运动(即使患者运动可能很小)导致的MTS参考系的重新同步过程中的准确性。
[0055]在一些实施例中，可在定位导管远侧末端在心脏中已知的标志(例如右室心尖部(RVA)和左心房肺静脉)处的位点的同时限定心脏锚定点。在其他实施例中，可从荧光镜图像中识别的心脏中的解剖点(例如左室心尖部(LVA)和心脏瓣膜)中获得额外的心脏锚定点。
[0056]作为另外一种选择，可从用于识别额外的心脏锚定点的其他成像技术中获得更准确的导管位点测量值。在一些实施例中，可通过处理器36将心脏锚定点限定为从由旋转血管造影生成的图像中从心脏中的标志解剖结构中识别。在其他实施例中，可通过处理器36将心脏锚定点限定为从由超声导管经食道超声心动图(TEE)生成的超声图像中从心脏中的标志解剖结构中识别。虽然本文所述实施例主要解决心脏手术中的导管位点跟踪，但本文所描述的方法和系统还可用于其他应用，例如泌尿道膀胱中或胃中的导管跟踪。
[0057]因此应当意识到，上述实施例均以举例方式引用，并且本发明不受上文具体示出和描述的内容限制。相反，本发明的范围包括上文所述各种特征的组合与子组合，以及本领域的技术人员在阅读上述说明时可能想到且未在现有技术范围内公开的变型和修改形式。以引用方式并入本专利申请的文献将视为本专利申请的整体部分，但是，如果这些并入的文献中定义任何术语的方式与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应只考虑本说明书中的定义。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 接收插入到活体器官中的体内探头的在第一坐标系中的位点； 接收所述活体的荧光镜图像； 在第二坐标系中测量所述荧光镜图像中的所述活体的运动；以及 使用在所述第二坐标系中识别的所述运动来校正所接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述运动包括识别所述荧光镜图像中的所述活体的硬组织，以及评估所述硬组织在第一荧光镜图像与后续荧光镜图像之间的运动。
3.根据权利要求2所述的方法，其中评估所述运动包括在所述硬组织上限定多个锚定点，以及评估所述锚定点在所述第一荧光镜图像与所述后续荧光镜图像之间的运动。
4.根据权利要求3所述的方法，其中校正所接收的所述体内探头的位点包括将在所述第二坐标系中评估的所述锚定点的运动施加至所接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
5.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述位点包括使用磁跟踪系统相对于一个或多个身体贴片传感器限定所述第一坐标系，并且其中接收所述荧光镜图像包括识别所述荧光镜图像中的所述身体贴片传感器以及相对于所识别的身体贴片传感器限定所述第二坐标系。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在确定一个或多个身体贴片传感器的运动超过预定阈值时，使用所测量的所述活体的运动来校正所接收的位点，所述身体贴片传感器设置在所述活体上并且通过磁跟踪系统检测。
7.根据权利要求1所述的方法，其中对于给定荧光镜图像，接收所述荧光镜图像包括接收在所述第二坐标系中以不同角度采集的两个或更多个荧光镜子图像。
8.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述活体的运动包括从相应的第一荧光镜图像和第二荧光镜图像中构建所述活体的硬组织的第一三维模型和第二三维模型，以及测量所述硬组织在所述硬组织的所述第一三维模型与第二三维模型之间的运动。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括跟踪心脏锚定点的运动，以便提高校正所接收的所述体内探头的位点的准确性。
10.一种设备，包括: 接口，所述接口被配置成接收插入到活体器官中的体内探头在第一坐标系中的位点，以及接收所述活体的荧光镜图像；和 处理器，所述处理器被配置成在第二坐标系中测量所述荧光镜图像中的所述活体的运动，并且被配置成使用在所述第二坐标系中识别的所述运动来校正接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成通过识别所述荧光镜图像中的所述活体的硬组织，以及评估所述硬组织在第一荧光镜图像与后续荧光镜图像之间的运动来测量所述运动。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述处理器被配置成通过在所述硬组织上限定多个锚定点，以及评估所述锚定点在所述第一荧光镜图像与所述后续荧光镜图像之间的运动来评估所述运动。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述处理器被配置成通过将在所述第二坐标系中评估的所述锚定点的运动施加至接收的所述体内探头的在所述第一坐标系中的位点来校正所接收的所述体内探头的位点。
14.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成相对于磁跟踪系统的一个或多个身体贴片传感器限定所述第一坐标系，被配置成在所述荧光镜图像中识别所述身体贴片传感器，并且被配置成相对于所识别的身体贴片传感器限定所述第二坐标系。
15.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成在确定一个或多个身体贴片传感器的所述运动超过预定阈值时，使用所测量的所述活体的运动来校正所接收的位点，所述身体贴片传感器设置在所述活体上并且通过磁跟踪系统检测。
16.根据权利要求10所述的设备，其中对于给定荧光镜图像，所述接口被配置成接收在所述第二坐标系中以不同角度采集的两个或更多个荧光镜子图像。
17.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成通过从相应的第一荧光镜图像和第二荧光镜图像中构建所述活体的硬组织的第一三维模型和第二三维模型，以及测量所述硬组织在所述硬组织的所述第一三维模型与第二三维模型之间的运动来测量所述活体的运动。
18.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置成跟踪心脏锚定点的运动，以便提高校正所接收的所述体内探头的位点的准确性。
19.一种设备,包括: 磁性体内探头跟踪系统； 荧光镜成像系统；和 患者运动补偿系统，所述患者运动补偿系统被配置成在从所述磁性体内探头跟踪系统接收插入到活体器官中的所述体内探头在第一坐标系中的位点，从所述荧光镜成像系统接收在第二坐标系中的所述活体的荧光镜图像，在所述第二坐标系中测量所述荧光镜图像中的所述活体的运动，以及使用所识别的运动来校正接收的所述体内探头在所述第一坐标系中的位点。
【文档编号】A61B5/06GK103829949SQ201310585522
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2012年11月19日
【发明者】A.沙吉, M.阿米特, M.巴-塔, G.哈亚姆 申请人:韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司
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