用于基于识别点之间的空间关系来规划和执行介入流程的系统和方法与流程

本公开涉及用于规划和执行介入流程的系统和方法，并且具体地，涉及用于基于识别点之间的空间关系来规划和执行介入流程的系统和方法。

背景技术：

许多图像引导的介入流程，诸如图像引导的靶向活检或局部治疗流程，包括具有多个识别点的成像。例如，为了改进在介入流程期间提供给用户的可视化和指导，已经开发了一种系统，其在用于新流程的成像上映射先前的活检或处置位置，以允许新流程的执行期间对这些点的监测。例如，已经开发了用于规划和执行重复介入流程的系统，其被配置为将用于第一介入流程的参考图像中的当前目标配准到从不同成像模态采集的引导图像，以用于介入流程的执行期间的改进的可视化和引导。

这些图像引导的系统包括成像中的多个识别点或“目标”，以便向执行介入流程的用户提供增加的信息。然而，由这些系统提供的信息常常仅具有对用户而言有限的价值。例如，将先前的活检或局部处置映射到新的流程中能够导致大量潜在的活检目标，并且难以确定在介入流程期间要关注哪些目标。此外，当病变是具有体积的肿块时，映射的图像将目标呈现为单个点。因此，若干附近的目标点能够全部是相同病变的部分，并且有利的是一起并且非独立地活检或处置来自相同病变的点。然而，在这些现有的图像引导的系统中，难以评估映射的图像中的许多活检和/或处置目标中的哪些(诸如相关或空间上的接近的点)可以在不失去诊断信息或处置价值的情况下进行加强。

将有利的是提供一种用于图像引导的介入流程的系统，其向从业者提供多个识别点(诸如活检目标)之间的空间关系，以向从业者提供对目标的分布的改进理解。目标之间的空间信息的提供增加在图像引导的介入流程中提供给从业者的信息的有用性，并且改进从业者有效规划和运行介入流程的能力。

技术实现要素：

根据本原理，一种用于规划和执行介入流程的系统包括存储设备，所述存储设备被配置为存储包括用于介入流程的多个目标的图像。所述系统还包括空间确定设备，所述空间确定设备被配置为确定目标中的每个之间的距离。规划设备被配置为比较目标中的每个之间的距离，并且如果距离中的至少一个小于最小阈值则生成信号。图像生成设备被配置为在显示设备上生成图形表示，所述图形表示示出选定的目标相对于多个目标中的其他目标之间的距离。

在另一实施例中，一种用于基于空间关系来规划和执行重复介入流程的系统包括存储设备，所述存储设备被配置为存储增强的规划图像，所述增强的规划图像包括被映射到当前规划图像的来自先前图像的至少一个先前活检位置和/或至少一个先前处置位置，所述当前规划图像包括用于当前介入流程的至少一个当前目标区。空间确定设备被配置为确定至少一个先前活检位置和/或至少一个先前处置位置中的每个与至少一个当前目标区之间的距离。图像生成设备被配置为在显示设备上生成图形表示，所述图形表示示出至少一个先前活检位置和/或至少一个先前处置位置中的每个与至少一个当前目标区之间的距离。

在另一实施例中，一种用于规划和执行介入流程的方法包括从存储设备获得包括用于介入流程的多个目标的图像的步骤。所述方法还包括确定多个目标之间的距离的步骤。如果距离中的至少一个小于最小阈值，则生成信号。生成图形表示，所述图形表示示出选定的目标相对于多个目标中的其他目标之间的距离。

本公开的这些和其他目的、特征和优点将根据要结合附图来阅读的对其说明性实施例的以下详细描述而变得显而易见。

附图说明

本公开将参考以下附图详细地呈现优选实施例的以下描述，其中：

图1是示出根据一个说明性实施例的用于基于空间关系来规划和执行介入流程的系统的框图/流程图。

图2示出了由根据一个说明性实施例的系统生成的数据表。

图3示出了由根据一个说明性实施例的系统生成的图形。

图4示出了由根据一个说明性实施例的系统生成的表格；

图5示出了由根据一个说明性实施例的系统生成的三维图像；并且

图6是示出根据一个说明性实施例的用于规划和执行介入流程的方法的流程图。

具体实施方式

根据本原理，提供了一种用于基于识别点的空间关系来规划和执行介入流程的系统。所述系统呈现包含多个识别点的图像中的识别点之间的距离和/或取向，以使得用户能够清楚地确定可以在不丢失诊断信息或治疗价值的情况下加强或修改的活检或处置目标。图像中的识别点之间的空间信息的呈现还使得用户能够考虑导航系统或目标映射过程中的不准确性。所述系统还允许用户规划和运行介入流程，诸如具有最少数量的活检部位的活检。

所述系统还通过分析和显示图像中的多个识别点的空间关系，并允许涉及哪些点能够被靶向或修改的自动或交互地确定，来提供改进的癌症进展监测、更高的处置功效和更低的发病率。

应该理解，将依据医学系统描述本发明。然而，本发明的教导要宽泛得多，并且在一些实施例中，本原理用于定量评价复杂的生物或机械系统中。此外，本原理适用于身体所有区域的生物系统的内部评价流程，诸如肺、肝、脑、子宫、胃肠道、排泄器官、血管和任何其他固体器官组织、肿瘤组织和均匀或非均匀增强身体结构。附图中描绘的元件可以实施在硬件和软件的各种组合中，并且可以提供可以组合在单个元件或多个元件中的功能。

能够通过使用专用硬件以及能够运行与合适的软件相关联的软件的硬件来提供附图中示出的各种元件的功能。当由处理器提供时，所述功能能够由单个专用处理器、由单个共享处理器、或由多个个体处理器(它们中的一些能够被共享)来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为唯一地指代能够运行软件的硬件，并且能够暗含地包括而不限于数字信号处理器(“dsp”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“rom”)、随机存取存储器(“ram”)、非易失性存储设备等。

此外，在本文中的记载本发明的原理、方面和实施例的所有陈述，以及其具体范例，旨在涵盖其结构和功能等价物两者。此外，这样的等价物旨在包括当前已知的等价物和未来发展的等价物(即，无论其结构执行相同功能的所发展的任何元件)两者。类似地，将意识到，各种过程基本上可以被表示在计算机可读存储介质中并且因此由计算机或处理器来运行，而无论这样的计算机或处理器是否被明确示出。

此外，本发明的实施例能够采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品可从计算机可用或计算机可读存储介质存取，所述计算机可用或计算机可读存储介质提供用于由计算机或任何指令运行系统使用或者与计算机或任何指令运行系统结合来使用的程序代码。出于该描述目的，计算机可用或计算机可读存储介质能够是可以包括、存储、通信、传播或运输用于由指令运行系统、装置或设备使用或与其结合来使用的程序的任何装置。所述介质能够是电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统(或者装置或设备)或传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机软盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、刚性磁盘以及光盘。光盘的当前范例包括压缩盘-只读存储器(cd-rom)、压缩盘-读/写(cd-r/w)、blu-ray^tm以及dvd。

根据本原理，提供了一种用于基于成像中识别的点之间的空间关系来规划和执行介入流程的系统。现在参考其中相似的附图标记表示相同或相似的元件的附图，并且首先参照图1，系统100包括存储设备102，存储设备102被配置为存储对象的区域的图像104，图像104包括用于图像引导的介入流程的多个识别点107。例如，在一个实施例中，图像104是增强的规划图像，其包括来自先前图像的至少一个先前活检位置和/或至少一个先前处置位置，所述至少一个先前活检位置和/或至少一个先前处置位置被映射到包括用于当前介入流程的至少一个当前目标区的当前规划图像。

增强的规划图像可以由映射设备生成，所述映射设备接收对象的区域的规划图像，诸如mri图像、计算机断层摄影(“ct”)图像，正电子发射断层摄影(“pet”)图像，超声波图像或来自本领域已知的其他成像模态的图像。规划图像包括用于规划的介入流程的至少一个当前目标区。映射设备可以包括配准设备，所述配准设备被配置为将规划图像中的每个目标区与先前图像空间地配准，所述先前图像包括先前图像坐标空间中的图像中指示的至少一个先前活检位置和/或至少一个先前处置位置。在由配准设备执行变换之后，配准设备被配置为将变换应用于规划图像中的目标区的坐标或先前图像中的先前活检位置和处置位置的位置，使得它们的位置在相同的坐标空间中，以便在单个坐标系中生成具有这些点中的每个点的增强的规划图像。尽管图像通常被说明性地公开为包括用于当前和过去介入流程的当前和先前目标，但是在其他实施例中，图像104可以用于单个研究，其中，所有识别点107是新目标。

系统还包括空间确定设备114，空间确定设备114被配置为分析对象的图像104并确定识别点/目标107中的每个之间的距离，诸如先前活检位置和先前处置位置到当前目标的距离。尽管识别点在本文中通常称为“目标”，但是点可以是本领域公知的对象的图像中的其他感兴趣区。

距离确定可以由空间确定设备114通过分析图像104的公共坐标系中的多个点107并量化公共坐标系中的点之间的空间的量来完成。在优选实施例中，空间确定设备114还被配置为确定先前活检位置和先前处置位置相对于图像104中的当前目标区域的取向。可以通过本领域已知的许多方法在图像104的公共坐标系中确定取向。识别点的距离和取向在本文中称为“空间信息”。

空间确定设备114被配置为将空间信息记录在本领域公知的一个或多个数据结构118中。例如，如图2所示，空间确定设备114可以被配置为将空间信息记录在数据表119中，数据表119包括目标t1-tn和指示两个目标之间的距离的每个条目的距离。例如，图2中所示的数据表119指示目标t2是距目标t1的距离d21。空间确定设备114可以被配置为将数据结构118(诸如数据表119)传送到存储设备102，以便存储数据结构，使得可以在稍后的时间检索空间信息。尽管图2中所示的数据表仅仅示出了包括距离的空间信息，但是目标的相对取向可以以类似的方式记录在数据表119中，或者单独地或者与距离数据组合。

系统100还包括规划设备126。规划设备126被配置为从空间确定设备114接收空间信息115并分析空间信息。在优选实施例中，规划设备126被配置为自动比较目标之间的距离并确定是否任何目标太靠近。在一个实施例中，规划设备126被配置为接收存储在存储设备102中的最小阈值128。最小阈值128是图像中识别的目标应该彼此分开的最小距离。最小阈值128可以涉及临床上重要的目标结构的大小以及从规划的位置获得活检核心中的准确性。例如，在一个实施例中，针对前列腺磁共振成像-超声融合活检的最小阈值128可以是3mm。最小阈值128可以由用户在流程期间预定或确定。最小阈值128也可以由用户在流程期间调节。

规划设备126被配置为自动查看点/目标107之间的所确定的距离并确定距离中的任何是否小于最小阈值128。如果规划设备126确定任何一对目标之间的所确定的空间距离小于最小阈值128，则规划设备可以被配置为生成警告消息以向用户报警该问题。

系统100优选地包括图像生成设备116。在一个实施例中，规划设备126被配置为向图像生成设备116提供信号，图像生成设备116被配置为通过在显示器103上生成涉及目标对小于最小阈值的图形警告来响应于该信号。在备选实施例中，规划设备126可以被配置为生成供系统产生其他视觉、听觉或触觉警告的信号。规划设备126还可以被配置为评价识别点之间的取向，并且基于所确定的取向来提供用于生成警告的类似信号。

在优选实施例中，系统100可以包括工作站101，从所述工作站监督和/或管理流程。工作站101优选地包括一个或多个处理器109和用于存储程序和应用的存储器111。在一个实施例中，存储设备102可以集成在系统的存储器111中。显示器103允许用户查看图像并与工作站101交互。系统100还可以包括接口130，接口130可以具有以下特征：键盘、鼠标、操纵杆、触觉设备或任何其他外围设备或控制以允许来自工作站101的用户反馈和与工作站101的交互。

图1中描述的系统100被配置为显示图像104，图像104包括多个点或目标107，诸如当前目标区和先前目标位置和活检位置以及空间信息115。在优选实施例中，系统100可以被配置为将图像104呈现在显示器上并且允许用户浏览目标并使用接口130交互地选择目标。例如，用户可以使用接口130在图像104中选择高度疑似的当前目标。然后由系统确定并且显示的空间信息允许用户确定旧目标是否紧密邻近当前目标，以便更有效地规划和运行介入流程。

图像生成设备116被配置为接收由空间确定设备114确定的空间信息115，并且生成先前活检和处置位置中的每个与用户选择的当前目标区之间的距离和/或取向的图形表示117。图像生成设备116被配置为将图形表示117传送到显示器103以允许用户查看图形表示以便改进介入流程的规划和运行。

在一个实施例中，图像生成设备116被配置为生成关于选定的目标与其他目标之间的空间距离的图形120。例如，在图3所示的实施例中，图形120包括识别所选定的目标的在中心的白色圆形符号121。图形还包括距离范围d0、d1、d2。图3中所示的图形120指示m个目标小于d0，n个目标小于d1，并且l个目标小于d2。图形120还可以包括指示目标的相对取向的信息。

在另一实施例中，图像生成设备116可以被配置为生成关于空间信息的表122。例如，在图4所示的实施例中，由图像生成设备生成的表122包括距离范围、目标的数量和目标标签。目标标签提供更详细的信息，诸如附近目标的标签。这允许用户立即知道哪些目标靠近于选定的目标。图像生成设备116可以被配置为结合其他图形表示生成诸如表122的图形表示117，以便改进所显示图像的清晰度。

图像生成设备116还可以被配置为生成描绘所确定的空间关系的三维图像124。例如，在图5所示的实施例中，三维图像124包括目标t1、t2和目标的标签rbl、rbm。图像示出了目标相对于彼此的取向和距离。选定的目标利用圆形符号125来指示，圆形符号125具有暗的外周边和白色的内部。目标可以根据它们到选定的目标的距离进行颜色编码。例如，图5中的三维图像124示出了单个范围内的目标，其中，特定范围内的目标利用白色圆形符号127来指代，而范围外部的目标利用黑色圆形符号129来指代。尽管图5仅示出了一个范围，但是三维表示124可以基于额外的颜色编码来指示关于多个范围的目标。此外，可以在三维图像中显示额外的目标标签。

用户可以容易地查看由图像生成设备116生成的图像中的空间信息，并且清楚地理解目标107的分布。然后，用户可以使用接口130手动输入用于规划设备126的命令。规划设备126被配置为从用户接收命令并且根据命令来加强或修改图像104中的目标107。例如，用户可以在显示器103上查看由图像生成设备116生成的图形表示117，并且使用规划设备126手动消除图像104中的目标，诸如彼此非常靠近的目标。备选地，用户可以将多个目标组合成图像104中的减少数量的目标。用户还可以基于空间信息来修改目标107的位置。

关于多个目标的空间信息的呈现允许用户更好地评估特定目标的相关性，诸如通过评价当前目标距旧活检或处置部位的距离。空间信息的呈现还可以允许用户识别能够在相同病变上或者先前已经活检或处置的目标，以便改进当前介入流程的规划。

在另一实施例中，规划设备126可以被配置为接收图像104和空间信息115，并且在没有来自用户的输入的情况下基于空间信息自动确定要加强或修改的点。在该实施例中，规划设备126可以利用预定指令，所述预定指令关于基于空间信息115的点107的修改和加强。预定指令可以利用最小阈值128和其他数据来区分目标。

在优选实施例中，规划设备126被配置成利用预定活检角度约束132来确定是否修改图像104中的目标107。例如，活检核心通常是圆柱形的并且活检枪的角度中的物理约束仅允许有限的角度范围，其中，可以获得活检核心。因此，如果两个或更多个紧密间隔的目标在活检设备的物理约束内的可接受角度内对准，则它们可以仅被覆盖在单个活检核心中。规划设备126可以被配置为分析活检角度约束132并自动删除在单个活检核心中不能够被访问的点并且加强能够在单个活检核心中访问的点。备选地，系统100可以被配置为在显示器103上呈现关于活检点约束132的信息，使得用户可以通过将用于规划设备126的命令输入到接口130中来手动确定应该被修改的目标。

此外，规划设备126可以被配置为区分系统目标和基于图像的目标。系统目标由系统生成，通常符合标准规划流程。例如，系统目标可以是前列腺中的六分仪活检的结果，所述六分仪活检生成贯穿对象的器官具有均匀分布的目标。相比之下，基于图像的目标是已经基于在基于图像的诊断或介入流程中的可疑发现而被识别的区域。由于系统目标的特定位置不直接反映其诊断价值，因此规划设备126可以被配置为以比基于图像的目标更大的灵活性来修改这些系统点。

参考图6，根据本原理说明性地示出了用于基于识别点之间的空间关系来规划和执行介入流程的方法140。在框150中，从存储设备获得包括多个识别点的图像。在框160中，分析图像并在识别点中的每个之间确定空间信息，诸如点之间的距离和/或取向。在框170中，如果识别点中的任何彼此太靠近，则向用户生成警告信号。例如，如果识别点之间的距离小于最小阈值，则向用户生成警告信号，诸如视觉、听觉或触觉警告。

在框180中，空间信息的图形表示被生成，并在针对用户的显示器上提供用于由用户选择的目标区。在框190中，图像中的识别点中的一个或多个可以自动地或交互地加强、修改或删除。

应注意，本领域技术人员可以鉴于上述教导做出修改和变化。因此，应理解，可以在所公开的本公开的具体实施例中做出改变，所述改变在由权利要求概述的本文公开的实施例的范围内。

在解读权利要求书时，应当理解：

a)词语“包括”不排除除了在给定的权利要求中列出的元件或动作以外的其他元件或动作的存在；

b)元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在；

c)权利要求中的任何附图标记不限制其范围；

d)若干“单元”可以由相同项或者硬件或软件实施的结构或功能来表示；并且

e)除非明确地指示，否则并不旨在要求动作的具体顺序。

已经描述了针对用于规划和执行对象中的介入流程的系统和方法的优选实施例(其旨在为说明性的而非限制性的)，应指出，本领域技术人员能够鉴于以上教导而作出修改和变化。因此应理解，可以在所公开的本公开的具体实施例中做出改变，所述改变在如权利要求书所概括的本文所公开的实施例的范围内。因而已经描述了专利法所要求的细节和特性，由专利证书所主张并期望保护的内容在权利要求书中得以阐述。