[發(fā)明專利]用于從CT數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬徑向超聲圖像的系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110432986B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N·J·梅勒特;O·P·維加藤
• 申請（專利權(quán)）人: 柯惠有限合伙公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 李東暉

本發(fā)明提供一種用于從CT數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬徑向超聲圖像的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法包括接收CT數(shù)據(jù)、計算所述CT數(shù)據(jù)的梯度以及通過3D內(nèi)插獲得2D切片。所述方法還包括計算遠(yuǎn)離每個2D切片的中心的每條徑向線上的透射值和反射值以創(chuàng)建病變圖像、將所述病變圖像轉(zhuǎn)換為極圖像、在所述極圖像中生成隨機(jī)噪聲并向所述極圖像添加隨機(jī)彗尾。通過從一系列極病變圖像沿著半徑計算平均輪廓來創(chuàng)建背景圖像。將所述背景圖像與所述極病變圖像合并并且在所述合并圖像的所述背景中生成隨機(jī)噪聲。在所述合并圖像中模擬密度變化并將所述合并圖像的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)以構(gòu)建虛擬徑向超聲圖像。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2018年5月2日提交的美國臨時申請序列號62/665,667的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于從CT數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬徑向探頭支氣管內(nèi)超聲(“徑向EBUS”)圖像、使虛擬徑向EBUS圖像與CT數(shù)據(jù)配準(zhǔn)并使用虛擬徑向EBUS超聲圖像和CT數(shù)據(jù)執(zhí)行外科導(dǎo)航程序的系統(tǒng)、裝置和方法。

相關(guān)領(lǐng)域的描述

有若干種通常用于治療影響器官，包括肝臟、腦、心臟、肺和腎臟的各種疾病的方法。通常，臨床醫(yī)生采用一種或多種成像模態(tài)，諸如磁共振成像、超聲成像、計算機(jī)斷層攝影(CT)以及其他成像模式來識別在患者內(nèi)的感興趣的區(qū)域以及最終用于治療的目標(biāo)。

已經(jīng)證明內(nèi)窺鏡檢查方法可用于導(dǎo)航到在患者內(nèi)的感興趣的區(qū)域，并且特別是用于在身體的管腔網(wǎng)絡(luò)(諸如肺)內(nèi)的區(qū)域。為了實(shí)現(xiàn)在肺中的內(nèi)窺鏡式，并且更特別地，支氣管鏡式方法，已經(jīng)開發(fā)了支氣管內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，該支氣管內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)使用先前所獲取的MRI數(shù)據(jù)或CT圖像數(shù)據(jù)以生成特定身體部位(諸如肺)的三維渲染或體積。特別地，利用從患者的MRI掃描或CT掃描獲取的先前所獲取的圖像以生成患者的三維或體積渲染。

然后利用從MRI掃描或CT掃描生成的所得的體積來創(chuàng)建導(dǎo)航規(guī)劃，以便于導(dǎo)航導(dǎo)管(或其他合適的設(shè)備)通過支氣管鏡和患者支氣管的分支推進(jìn)到感興趣的區(qū)域。電磁跟蹤可與CT數(shù)據(jù)結(jié)合利用，以便于引導(dǎo)導(dǎo)航導(dǎo)管通過支氣管的分支到達(dá)感興趣的區(qū)域。在某些情況下，導(dǎo)航導(dǎo)管可被定位在與感興趣的區(qū)域相鄰或在感興趣的區(qū)域內(nèi)的分支管腔網(wǎng)絡(luò)的氣道中的一者內(nèi)，以為一個或多個醫(yī)療器械提供通路。

在一些程序中，在導(dǎo)管導(dǎo)航到感興趣的區(qū)域或目標(biāo)后，徑向超聲探頭被定位為穿過導(dǎo)管以獲得感興趣的區(qū)域或目標(biāo)的徑向EBUS圖像。此類徑向EBUS圖像可用于供臨床醫(yī)生實(shí)時觀察感興趣的區(qū)域和目標(biāo)并確認(rèn)導(dǎo)管相對于目標(biāo)正確定位。

目前，存在用于從CT數(shù)據(jù)生成模擬超聲圖像的方法。然而，用于從CT數(shù)據(jù)生成模擬超聲圖像的已知方法并不模擬真實(shí)設(shè)備噪聲和偽影。通常，用于從CT數(shù)據(jù)生成模擬超聲圖像的已知方法嘗試使用波和若干回波，一些甚至利用超聲紋理的復(fù)制和粘貼來模擬或創(chuàng)建噪聲。特別地，用于從CT數(shù)據(jù)生成模擬超聲圖像的已知方法應(yīng)用柏林(Perlin)噪聲作為任意噪聲，而無需考慮它是否對真實(shí)圖像中的觀察到的噪聲正確建模。由于已知方法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)2D圖像中的噪聲，其中在距徑向圖像的中心的近處或遠(yuǎn)處具有相同的特性，因此所得的模擬超聲圖像具有非常細(xì)的噪聲和非常少的偽影，從而創(chuàng)建比真實(shí)徑向EBUS圖像更清潔且不那么有用的圖像。

因此，需要可實(shí)現(xiàn)從CT數(shù)據(jù)模擬徑向EBUS圖像的益處，同時為模擬徑向EBUS圖像提供更多細(xì)節(jié)的系統(tǒng)。另外，需要將模擬徑向EBUS圖像結(jié)合在外科導(dǎo)航系統(tǒng)中以幫助臨床醫(yī)生執(zhí)行外科導(dǎo)航程序的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容