医疗针头路径显示的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于促进针头或类似物与期望插入路径的手动对准的系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 在介入放射学(IR)的过程中，针头在医学成像设备的帮助下经皮肤朝向体内目标 插入，所述医学成像设备诸如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、荧光镜等。在市场上 有协助医师执行这样的过程的设备。根据身体的扫描图像，从皮肤上的进入点到体内目标 的路径被确定，并呈现给用户，以允许他放置针头并沿该路径插入。某些类型的已知解决方 案基于沿着该路径投射的激光束。这样的解决方案需要使用具有嵌入在其手柄处的标记的 专用针头，从而让医师将针头精确地放置在光束处。另一类型的解决方案使用嵌入在针头 尖端处的磁性追踪传感器，这也需要特殊的针头。
[0003] 有基于人的立体感知开发引导医学工具到目标的医用引导解决方案的已知尝试。 在这些解决方案中，虚拟目标被显示在两个分开的显示上，一个显示被投影到左眼，另一个 被投影到右眼，从而模拟对显示给医师的虚拟目标引入深度所需的视差。医师必须将工具 带到与该虚拟目标重合。这样的解决方案对于明确的点目标是运转良好的。因为眼睛之间 在65-70mm量级上的相对小的距离和200mm的最小便利适应距离，立体感知将左眼与右眼之 间的最大角度限制为20度，否则适应难以实现。在这样小的角度下，为了使深度感觉工作， 每只眼睛的视力需要确定小的细节，并在两个视场中逐点进行比较点。都是连续线的路径 和针头缺乏这样的细节。沿一条线的每个点都是彼此相同的。这可能带来模糊性和不准确 性，特别是在深度方向上。在精确放置针头需要较大角度时，立体现象不能被使用，因而需 要开发另一种解决方案。
【发明内容】
[0004] 本发明是一种用于促进针头或类似物与规划插入路径的手动对准的系统和方法。
[0005] 根据本发明的一个实施方式的教导，提供了一种用于促进针头与规划插入路径的 手动对准的系统，该系统包括：（a)具有第一视场和第一光轴的第一摄像机；（b)具有第二视 场和第二光轴的第二摄像机；（C)以固定空间关系支撑第一和第二摄像机的框架，使得所述 第一和第二光轴在它们之间形成大于30度的角度，并且使得第一和第二视场重叠；（d)包括 至少一个屏幕的显示屏装置;和(e)包括至少一个处理器的处理系统，所述处理系统与第一 和第二摄像机通信以接收视频数据，并且与显示屏装置通信以产生来自第一摄像机的视频 的第一显示和来自第二摄像机的视频的第二显示，其中所述处理系统被构造为：（i)输入限 定规划插入路径的数据；（ii)确定对应于规划插入路径的在第一和第二视场的每个中的 线;和(iii)在第一和第二显示两者中生成所述线的视觉指示。
[0006] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，所述规划路径和线是直线。
[0007] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，所述框架以第一与第二光轴基本垂直的 方式支撑所述第一和第二摄像机。
[0008] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，还提供了一种用于附着至受试者的身体 的配准夹具，所述配准夹具具有数个光学标记，并且其中所述处理系统还构造为处理来自 第一和第二摄像机中的至少一个的视频数据以得出配准夹具相对于框架的位置。
[0009] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，所述处理系统构造为连续地跟踪配准夹 具，并且根据配准夹具的当前位置连续地更新在第一和第二显示器两者中所述线的视觉指 不。
[0010] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，所述配准夹具还包括构造为在至少一种 体积成像模式下可见的至少一个对照标记。
[0011] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，所述处理系统还被构造为通过对邻近规 划路径的视频区域施加局部线性放大而修改视频数据，所述线性放大在与指示规划路径的 线垂直的方向上施加。
[0012] 根据本发明的一个实施方式的教导，还提供了一种用于促进针头与规划插入路径 的手动对准的方法，该方法包括以下步骤：（a)提供以固定空间间隔关系部署的第一和第二 摄像机，使得所述摄像机的光轴在它们之间形成大于30度的角度，并且使得所述摄像机的 视场重叠；（b)输入限定规划插入路径的数据；（c)确定对应于规划插入路径的在每个摄像 机的视场中的线;和(d)在来自第一和第二摄像机两者的视频的视觉显示中产生所述线的 视觉指示。
[0013] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，所述第一和第二摄像机以它们的光轴基 本互相垂直而部署。
[0014]根据本发明的一个实施方式的另外特征，附着至受试者身体的配准夹具的运动被 跟踪，并且所述视觉指示的位置根据受试者身体的位置而连续地更新。
[0015] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，所述配准夹具具有数个光学标记，并且 其中所述跟踪通过处理来自第一和第二摄像机中的至少一个的视频数据以得出配准夹具 的位置而执行。
[0016] 根据本发明的一个实施方式的另外特征，来自第一和第二摄像机的视频数据通过 对邻近规划路径的视频区域施加局部线性放大而修改，所述线性放大在与指示规划路径的 线垂直的方向上施加。
【附图说明】
[0017] 本发明在这里通过仅作为示例的方式参考附图进行描述，其中：
[0018] 图1是本发明的大体说明；
[0019] 图2是系统部件的框图；
[0020] 图3a和图3b是与CT成像一起使用的配准夹具视图；
[0021 ]图4是规划方案的说明；
[0022] 图5是在规划方案中用于搜索配准夹具在患者身体上的位置的方法的说明；
[0023] 图6是在规划方案中用于搜索金属线的端部的方法的说明；
[0024] 图7是规划方案的路径限定部分；
[0025] 图8是使用该系统沿重新规划的路径放置针头的示例；以及
[0026] 图9是在本发明中使用的缩放区域的描述。
【具体实施方式】
[0027] 本发明是一种用于促进针头与规划插入路径的手动对准的系统和方法。
[0028]根据本发明的系统和方法的原理和操作可以参考附图和伴随的描述而更好地理 解。
[0029] 本发明便于医师将针头放置在从进入点通向体内目标的预先规划路径上。在一般 情况下，路径被模拟为叠加在两个视频图像的顶部上的细线，显示出在进入点之上的体积。 视频源是从两个不同方向拍摄的。医师放置针头，使针头在两个视频中的图像都与模拟路 径重合。
[0030] 图1描述了用于将针头170放置在所需路径上的系统100的主要部件。臂110保持两 个视频摄像机120和130。计算机140用来接收摄像机的输出视频，运行用于将模拟路径嵌入 到视频上的软件，并在计算机屏幕150上显示它。配准夹具(registration fixture) 160附 着到病人皮肤，因此它可以至少被摄像机120或130中的一个看到。配准夹具160用于跟踪相 对于由所述两个摄像机限定的系统坐标的患者位置。用于跟踪物体位置的技术可从广泛的 公知解决方案中选择，