[發明專利]醫療導航系統及方法

有效

• 申請號: 201410642958.0
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104306072A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉弘毅
• 申請（專利權）人: 劉弘毅
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 劉戈

技術領域

本申請涉及醫療器械技術領域，具體涉及一種醫療導航系統及方法。

背景技術

目前基于電磁導航技術的經肺部自然氣道的介入式醫療技術，首先導入病人的肺部計算機斷層攝影(computed?tomography,CT)影像數據，接著劃定病變區域，并重建出主氣管和支氣管的三維模型。之后，根據主氣管和支氣管的三維模型，從主氣管朝向支氣管的方向計算經各級支氣管到達病變位置的路徑。在術中階段，首先將帶有電磁傳感器的指引導管插入支氣管鏡中，使用支氣管鏡到達導航軟件要求的幾個關鍵部位并標記；根據這些標記位置計算出重建的主氣管和支氣管樹三維模型與肺部在實際電磁導航空間中的位置的對應關系，即規劃路徑與實際位置的配準；最后，再根據之前從主氣管朝支氣管方向建立的導航路徑引導電磁傳感器經各級支氣管接近和到達病變位置。

然而，現有技術中存在以下缺陷：首先，由CT影像數據重建的主氣管和支氣管的三維模型不夠精確，其中若為了保證準確，則無法重建出下級支氣管樹結構，反之，若提高下級支氣管樹結構的級數，則無法保證重建出的三維模型的準確性。其次，通過上述從主氣管朝向支氣管方式所獲得的路徑規劃結果，如果病變位置在較深位置，則缺乏下級支氣管信息，無法準確建立經自然氣道的導航路徑，只能通過定位信息不斷嘗試接近病變位置。再者，配準算法可能有誤差，越進入肺部深處誤差越明顯，可能導致導航路徑偏移至自然氣道外的肺部組織里，并且在導航軟件中顯示到達病變位置后仍無法保證電磁傳感器在肺部內確實到達病變位置，必需藉助其他手段來進行確認，例如通過X光影像或CT等顯像技術來達成，徒增操作上的不便和增加X射線對醫生和患者身體的輻射損害。

發明內容

本申請所要解決的技術問題在于提供一種醫療導航系統及方法，從而解決了術前導航路徑規劃時無法自動識別下級支氣管并建立導航路徑、導航路徑和實際路徑存在空間上的誤差無法完全匹配和/或無法確認支氣管鏡的電磁傳感器是否確實到達病變位置的問題等。

為了解決上述問題，本申請揭示了一種醫療導航系統，適于在肺部區域的CT圖像和/或支氣管樹三維影像的基礎上配合支氣管鏡進行支氣管路徑的導航操作。此醫療導航系統包括實時導航定位模塊、定位配準模塊以及顯示模塊，其中實時導航定位模塊包括電磁場發射接收單元、示蹤定位探頭以及系統控制單元。電磁場發射接收單元用以發生電磁場；示蹤定位探頭耦接于系統控制單元，并且可以跟隨支氣管鏡或獨立的在肺部區域的支氣管樹內自由位移。示蹤定位單元包括探頭本體、電磁定位傳感器和超聲探頭，電磁定位傳感器和超聲探頭設置于探頭本體的同一端。電磁定位傳感器用以發送示蹤定位探頭在電磁場內的當前位置的位置坐標信息到系統控制單元；超聲探頭用以發送當前位置的超聲影像信息到顯示模塊。系統控制單元耦接于電磁場發射接收單元，用以控制電磁場發射接收單元發生電磁場，并且接收位置坐標信息以及根據位置坐標信息在電磁場上建立相應的位置坐標圖像。定位配準模塊耦接于系統控制單元，用以接收支氣管樹三維影像的圖像坐標信息，以及從系統控制單元接收位置坐標信息，并且比對圖像坐標信息與位置坐標信息，以及根據比對結果校正CT圖像上的導航路徑與位置坐標圖像的配準關系。顯示模塊分別耦接于實時導航定位模塊、支氣管鏡和定位配準模塊，用以接收并顯示CT圖像、導航路徑、支氣管樹三維影像、圖像坐標信息、位置坐標信息、超聲影像信息以及位置坐標圖像。

進一步地，在上述的醫療導航系統中，示蹤定位探頭還包括導管鞘。示蹤定位探頭的探頭本體穿設于導管鞘內，且探頭本體設置有電磁定位傳感器和超聲探頭的一端可以伸出至導管鞘外或縮回導管鞘內，其中導管鞘預先設置彎曲角度，以通過導管鞘的旋轉來引導探頭本體進入支氣管樹內不同的支氣管分叉。

進一步地，在上述的醫療導航系統中，電磁定位傳感器為6自由度電磁定位傳感器。