[發明專利]視頻攝像機與醫學成像的配準

在審

• 申請號: 201680054448.9
• 申請日: 2016-09-06
• 公開（公告）號: CN108140242A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 阿利·卡門;斯特凡·克盧克納;托馬斯·法伊弗
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;杜誠

術中攝像機數據與醫學掃描數據被配準。相同的顯著特征位于來自攝像機數據的模型和醫學掃描數據兩者中。特征是專門標記的，而不僅僅由數據表示。使用顯著特征執行至少初始剛性配準。使醫學掃描數據和攝像機的坐標系對準，而無需用于術中攝像機的外部位置傳感器。

背景技術

本實施方式涉及醫學成像。具體地，攝像機圖像與醫學掃描數據被配準。

將視頻配準(registration)到層析圖像容積(volume)是積極研究的領域。由于與像呼吸或手術操縱的現象一起發生的術中器官移動，將內窺鏡或腹腔鏡視頻數據配準到3D圖像容積是具有挑戰性的任務。由于移動，可能難以實現視頻中的特征與圖像容積中的特征之間的對應。

在軟組織干預領域，由于在手術過程中發生的組織變形，剛性和非剛性變換分量兩者的存在使配準變得復雜。典型策略是將術中攝像機附接至無論是光學的還是電磁的外部追蹤系統，以便建立攝像機相對于患者的絕對姿勢。該基于追蹤器的方法幫助在視頻與圖像容積之間建立初始的剛性配準，但是會給臨床工作流程和相關成本引入額外硬件要求的負擔。

其他策略僅依靠于攝像機信息以便執行配準。通過將來自攝像機的2D或2.5D圖像或視頻的序列拼接(stitch)在一起來創建感興趣的器官的患者特定3D模型。然后，可以將該術中重建模型與術前或術中容積數據融合，以向臨床醫師提供額外的指導。由于缺乏對問題的約束以及3D模型和容積數據的非常不同的性質，配準在實踐中計算具有挑戰性。

發明內容

作為介紹，下面描述的優選實施方式包括用于術中攝像機數據與醫學掃描數據的配準的方法、系統、指令和計算機可讀介質。相同的顯著特征位于來自攝像機數據的模型和醫學掃描數據兩者中。特征是專門標記的，而不僅僅由數據表示。使用顯著特征執行至少初始剛性配準。使醫學掃描數據和攝像機的坐標系對準，而無需用于術中攝像機的外部位置傳感器。

在第一方面中，提供了一種用于視頻攝像機與術前容積的配準的方法。將標記有第一顯著特征的圖集適配至患者的術前容積。從具有視頻攝像機并且被插入患者內的內窺鏡或腹腔鏡獲取深度測量結果。使用視頻攝像機對患者內的醫學儀器進行成像。由相對于第二顯著特征定位的醫學儀器接收第二顯著特征的指示。創建使用第二顯著特征標記的深度測量結果的三維分布。使用三維分布的第二顯著特征和術前容積的第一顯著特征來將三維分布與術前容積進行配準。根據術前容積和來自視頻攝像機的捕獲來生成患者的圖像。圖像基于術前容積與三維分布的配準。

在第二方面中，一種非暫態計算機可讀存儲介質，其中存儲有表示能夠由編程處理器執行以用于與醫學掃描數據配準的指令的數據。存儲介質包括用于以下項的指令：識別表示患者的醫學掃描數據中的顯著特征，醫學掃描數據來自醫學掃描儀；從術中攝像機以及工具在患者內的定位來識別視頻圖像中的顯著特征；以及使用所識別的顯著特征將來自醫學掃描儀的醫學掃描數據的坐標系與術中攝像機進行配準。

在第三方面中，提供了一種用于配準的系統。術中攝像機能夠操作以從患者內捕獲圖像。微創手術工具能夠操作以插入患者內。存儲器被配置成存儲表示患者的標記的解剖結構的數據，所述數據來自醫學成像器。處理器被配置成：使用在圖像中表示的手術工具來定位解剖位置，并且使用標記的解剖結構和解剖位置來將圖像與數據進行配準。

本發明由以下權利要求限定，并且該部分中的任何內容均不應視為對這些權利要求的限制。下面結合優選實施方式來討論本發明的另外的方面和優點，并且稍后可以獨立地或組合地要求保護本發明的另外的方面和優點。

附圖說明

部件和附圖不一定是按比例的，而是將重點放在說明本發明的原理上。此外，在附圖中，貫穿不同的視圖，相同的附圖標記指示相應的部分。

圖1是用于將視頻攝像機與術前容積進行配準的方法的一個實施方式的流程圖；

圖2示出了用于將術中信息與掃描數據進行配準的方法的示例；以及