[发明专利]在内窥镜外科手术中用于最佳图像采集的C型臂轨迹规划

说明书

技术领域

本公开涉及医疗仪器，并且更具体而言涉及用于使用不同成像模态的协调图像收集的系统与方法。

背景技术

旋转X射线C型臂被用于各种介入和外科手术套组中，以采集感兴趣解剖结构的二维(2D)和三维(3D)图像。C型臂轨迹规划方法基于期望的视图执行对X射线采集参数(例如C型臂角位置)的优化。所述期望的视图通常是在先前采集的X射线的3D图像上限定的，而没有考虑外科手术设置的特异性，例如内窥镜或其他器械被插入到患者的哪里(例如针对内窥镜心脏手术为胸腔)。

在内窥镜手术中，设计规划中可能出现以下额外的问题。当内窥镜被插入时，减小了C型臂的运动范围，并且感兴趣的目标可能因由内窥镜的金属材料造成的散射而被遮挡，尤其是当内窥镜在X射线源与待成像的目标(例如动脉)之间时。移除内窥镜以执行成像打扰了工作流程，造成延长的操作时间，并且潜在地，如果让步于消毒则可能需要更换器械。这些问题还使C型臂位置规划的困难任务复杂化。

发明内容

根据本发明的原理，提供了用于使用不同成像模态来规划和协调图像采集的系统与方法。在一个实施例中，图像采集系统包括第一成像模态设备，其被配置为从一位置采集来自对象的图像。第二成像模态设备被配置为从多个姿态采集所述对象的图像，以提供最佳的一个或多个姿态，所述多个姿态是基于所述第一成像模态设备的所述位置并且根据标准选择的。规划模块被存储在存储器中并且被配置为确定至少一个轨迹，所述至少一个轨迹允许实现所述第二成像模态设备的所述最佳的一个或多个姿态，以与所述第一成像模态设备协作地采集所述对象的一幅或多幅图像。

另一种图像采集系统包括被配置用于察看感兴趣区域并且具有一位置的内窥镜。X射线系统具有被配置在C型臂上的源和探测器。所述C型臂的运动被控制，以通过将所述C型臂移动到多个姿态来采集所述对象的图像。规划模块被存储在存储器中并且被配置为提供协作规划，以采用所述内窥镜的所述位置和所述C型臂的所述姿态来优化视图，用于根据标准采集所述对象的一幅或多幅图像。

一种用于多模态图像采集的方法包括：利用具有移动结构的第一成像模态来采集定位扫描；计算第二成像模态关于所述移动结构的位置；在所述第二成像模态的图像中选择感兴趣区域；使用优化标准来计算针对所述移动结构的最优的一个或多个采集姿态，以确定针对所述感兴趣区域的最佳的一个或多个姿态；绘制所述最佳的一个或多个姿态，以在利用所述第一成像模态来采集图像之前使用术前图像来提供经优化的规划；以及根据所述经优化的规划利用所述第一成像模态来采集所述感兴趣区域的所述图像。

另一种用于多模态图像采集的方法包括：利用具有被配置在C型臂上的源和探测器的X射线系统来采集定位扫描；计算关于所述C型臂的内窥镜位置；在用于X射线成像的内窥镜图像中选择感兴趣区域；使用优化标准来计算针对所述C型臂的最优的一个或多个旋转姿态，以确定针对所述感兴趣区域的最佳的一个或多个姿态；绘制所述最佳的一个或多个姿态，以在采集X射线图像之前使用术前图像来提供经优化的规划；以及根据所述经优化的规划来采集所述感兴趣区域的X射线图像。

附图说明

本发明的这些以及其他目的、特征和优点将从下文对其示例性实施例的详细描述而变得显而易见，要联系附图阅读下文的详细描述。

本公开将参考附图详细提供对优选的实施例的以下描述，其中：

图1是示出根据一个实施例的混合成像套组的方框/流程图，其中多种成像模态在位置上协作以提供最优图像，而没有所述模态之间的干扰；

图2是根据示例性实施例的用于多模态图像采集的方法的流程图；

图3是示出根据示例性实施例的用于提供经优化的X射线扫描的优化方法的图；

图4是根据示例性实施例的示出实况内窥镜图像的示例性图像，所述实况内窥镜图像被叠加在X射线图像背景上以提供感兴趣区域的改进的视图；

图5A是根据示例性实施例的示出在第一位置的C型臂和夹持内窥镜的机器人系统的图；

图5B是根据示例性实施例的示出在第二位置的C型臂和将内窥镜夹持在相同位置的机器人系统的图，但所述机器人系统移动以避免与所述C型臂的碰撞；并且

图6是根据示例性实施例的示出用于协作式多模态图像采集的另一种方法的流程图。

具体实施方式