医疗导航系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种医疗导航系统。
【背景技术】
[0002]目前基于电磁导航技术的经肺部自然气道的介入式医疗技术，首先导入病人的肺部计算机断层摄影(computed tomography, CT)影像数据，接着划定病变区域，并重建出主气管和支气管的三维模型。之后，根据主气管和支气管的三维模型，从主气管朝向支气管的方向计算经各级支气管到达病变位置的路径。在术中阶段，首先将带有电磁传感器的指引导管插入支气管镜中，使用支气管镜到达导航软件要求的几个关键部位并标记；根据这些标记位置计算出重建的主气管和支气管树三维模型与肺部在实际电磁导航空间中的位置的对应关系，即规划路径与实际位置的配准；最后，再根据之前从主气管朝支气管方向建立的导航路径引导电磁传感器经各级支气管接近和到达病变位置。
[0003]然而，现有技术中存在以下缺陷:首先，由CT影像数据重建的主气管和支气管的三维模型不够精确，其中若为了保证准确，则无法重建出下级支气管树结构，反之，若提高下级支气管树结构的级数，则无法保证重建出的三维模型的准确性。其次，通过上述从主气管朝向支气管方式所获得的路径规划结果，如果病变位置在较深位置，则缺乏下级支气管信息，无法准确建立经自然气道的导航路径，只能通过定位信息不断尝试接近病变位置。再者，配准算法可能有误差，越进入肺部深处误差越明显，可能导致导航路径偏移至自然气道外的肺部组织里，并且在导航软件中显示到达病变位置后仍无法保证电磁传感器在肺部内确实到达病变位置，必需藉助其他手段来进行确认，例如通过X光影像或CT等显像技术来达成，徒增操作上的不便和增加X射线对医生和患者身体的辐射损害。
【发明内容】
[0004]本申请所要解决的技术问题在于提供一种医疗导航系统，从而解决了术前导航路径规划时无法自动识别下级支气管并建立导航路径、导航路径和实际路径存在空间上的误差无法完全匹配和/或无法确认支气管镜的电磁传感器是否确实到达病变位置的问题等。
[0005]为了解决上述问题，本申请揭示了一种医疗导航系统，适于在肺部区域的CT图像和/或支气管树三维影像的基础上配合支气管镜进行支气管路径的导航操作。此医疗导航系统包括实时导航定位模块、定位配准模块以及显示模块，其中实时导航定位模块包括电磁场发射接收单元、示踪定位探头以及系统控制单元。电磁场发射接收单元用以发生电磁场；示踪定位探头耦接于系统控制单元，并且可以跟随支气管镜或独立的在肺部区域的支气管树内自由位移。示踪定位单元包括探头本体、电磁定位传感器和超声探头，电磁定位传感器和超声探头设置于探头本体的同一端。电磁定位传感器用以发送示踪定位探头在电磁场内的当前位置的位置坐标信息到系统控制单元；超声探头用以发送当前位置的超声影像信息到显示模块。系统控制单元耦接于电磁场发射接收单元，用以控制电磁场发射接收单元发生电磁场，并且接收位置坐标信息以及根据位置坐标信息在电磁场上建立相应的位置坐标图像。定位配准模块耦接于系统控制单元，用以接收支气管树三维影像的图像坐标信息，以及从系统控制单元接收位置坐标信息，并且比对图像坐标信息与位置坐标信息，以及根据比对结果校正CT图像上的导航路径与位置坐标图像的配准关系。显示模块分别耦接于实时导航定位模块、支气管镜和定位配准模块，用以接收并显示CT图像、导航路径、支气管树三维影像、图像坐标信息、位置坐标信息、超声影像信息以及位置坐标图像。
[0006]进一步地，在上述的医疗导航系统中，示踪定位探头还包括导管鞘。示踪定位探头的探头本体穿设于导管鞘内，且探头本体设置有电磁定位传感器和超声探头的一端可以伸出至导管鞘外或缩回导管鞘内，其中导管鞘预先设置弯曲角度，以通过导管鞘的旋转来引导探头本体进入支气管树内不同的支气管分叉。
[0007]进一步地，在上述的医疗导航系统中，电磁定位传感器为6自由度电磁定位传感器。
[0008]进一步地，上述的医疗导航系统还包括耦接于定位配准模块的导航路径规划装置。导航路径规划装置包括影像导入模块、三维影像重建模块以及路径规划模块。影像导入模块用以接收CT图像的原始图像数据，并且根据原始图像数据产生三维CT图像信息。三维影像重建模块耦接于影像导入模块。三维影像重建模块包括三维重建单元以及支气管识别分割单元，其中三维重建单元用以接收三维CT图像信息，并且根据三维CT图像信息重建出肺部区域的三维结构数据；支气管识别分割单元用以接收所述肺部区域的三维CT图像信息和三维结构数据以及根据所述肺部区域的三维CT图像信息识别所述肺部区域的三维结构数据中的支气管树结构，并且进行分割处理，而获得支气管树三维影像的结构数据，且支气管树三维影像的结构数据包括图像坐标信息。路径规划模块分别耦接于影像导入模块和三维影像重建模块。路径规划模块用以接收三维CT图像信息以及支气管树三维影像，并且根据三维CT图像信息和支气管树三维影像的结构数据分别在CT图像和/或支气管树三维影像上绘制导航路径。
[0009]进一步地，在上述的医疗导航系统中，支气管树包括主气管和多级支气管，导航路径沿着主气管和多级支气管绘制，并且在CT图像上标记有标定位置、目标位置、第一上级隆突标记、第一下级隆突标记、第二上级隆突标记、第二下级隆突标记和主隆突标记，其中标定位置位于多级支气管中的其中一个支气管上；目标位置与标定位置相互重叠；第一上级隆突标记位于此支气管的上级分叉处；第一下级隆突标记位于以第一上级隆突标记为上级分叉点的另一支气管的下级分叉处；第二上级隆突标记位于以第一上级隆突标记为下级分叉点的上一级支气管的上级分叉处；第二下级隆突标记位于以第二上级隆突标记为上级分叉点的另一支气管的下级分叉处；主隆突标记位于主气管和多级支气管的分叉处。并且，目标位置、第一上级隆突标记、第一下级隆突标记、第二上级隆突标记、第二下级隆突标记和主隆突标记相互连接，而构成导航路径。
[0010]进一步地，在上述的医疗导航系统中，支气管树包括主气管和多级支气管，导航路径沿着主气管和多级支气管绘制，并且在CT图像上标记有标定位置、目标位置、第一上级隆突标记、第一下级隆突标记、第二上级隆突标记、第二下级隆突标记和主隆突标记，其中标定位置位于多级支气管中相邻的两个支气管之间；目标位置位于相邻的两个支气管中距离标定位置最近的支气管的下级分叉处；第一上级隆突标记位于以目标位置为下级分叉点的支气管的上级分叉处；第一下级隆突标记位于以第一上级隆突标记为上级分叉点的另一支气管的下级分叉处；第二上级隆突标记位于以第一上级隆突标记为下级分叉点的上一级支气管的上级分叉处；第二下级隆突标记位于以第二上级隆突标记为上级分叉点的另一支气管的下级分叉处；主隆突标记位于主气管和多级支气管的分叉处。并且，目标位置、第一上级隆突标记、第一下级隆突标记、第二上级隆突标记、第二下级隆突标记和主隆突标记相互连接，而构成导航路径。
[0011]与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果:
[0012]本申请的医疗导航系统和方法，通过实时导航定位模块与定位配准模块实时的交互信息，从而在导航过程中实时的获取真实路径在电磁场中的位置坐标，并且通过预先规划的导航路径与真实路径的比对，对预先规划的导航路径可以不断的进行配准和修正，从而提高导航路径的精确性，而解决了导航路径和实际路径存在空间上的误差无法完全匹配的问题。同时，通过在示踪定位探头上配置超声探头的方式，让示踪定位探头在导航的过程中，可以通过超声影像来确定电磁定位传感器是否已确实到达产生病变的目标位置，从而解决了无法确认电磁定位传感器是否确实到达病变位置的问题。此外，本申请还可以通过导航路径从病变位置开始，朝向主气管的方向依序进行标记的方式，保证了导航路径的唯一性，并且提高导航路径的识别性，从而解决了术前导航路径规划时无法识别下级支气管并建立导航路径的问题。
【附图说明】
[0013]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0014]图1是本申请第一实施例的医疗导航系统的方块示意图；
[0015]图2是本申请第一实施例的医疗导航系统的示踪定位探头的平面示意图；
[0016]图3是本申请第一方法实施例的医疗导航方法流程图；
[0017]图4是本申请第二实施例的医疗导航系统的方块示意图；
[0018]图5是本申请第二方法实施例的导航路径规划方法流程图；
[0019]图6和图7分别是对应本申请第二方法