[发明专利]光学形状感测工具的配准

说明书

一种介入系统采用光学形状感测工具(32)(例如，具有(一条或多条)嵌入的光纤的近距离治疗针)和用于相对于网格坐标系引导所述光学形状感测工具(32)到解剖区域中的插入的网格(50、90)。所述介入系统还采用配准控制器(74)，所述配准控制器用于相对于针坐标系重建所述光学形状感测工具(32)的形状的节段或整体，所述针坐标系的原点位于所述光学形状感测工具(32)上的一点，并且所述配准控制器用于根据相对于所述网格(50、90)的所述光学形状感测工具(32)的重建的节段/整体形状将所述针坐标系配准到所述网格坐标系(即，对被插入/通过所述网格的OSS针的节段/整体形状的重建充当网格/针坐标系配准的基础)。

技术领域

本发明总体上涉及超声引导的介入，所述超声引导的介入涉及针到三维(“3D”)超声体积的配准(例如，活检流程和近距离治疗流程)。本发明具体地涉及将光学形状感测工具配准到3D超声体积。

背景技术

一般来说，步进器用来保持/引导并且如果需要的话平移/旋转(一个或多个)介入工具以便促进超声引导介入(例如，经会阴活检、诸如永久放射性粒子(seed)植入物的内部辐射疗、临时性间质近距离治疗等)

更具体地，近距离治疗流程涉及使用步进器在患者内保持并平移/旋转经直肠超声(“TRUS”)探头。步进器也用于将网格相对于TRUS探头保持在固定位置以便引导针插入到患者中。

例如，图1A图示了典型的近距离治疗设置，其涉及具有支撑网格50的框架40和保持TRUS探头20的托筒41的步进器。在近距离治疗流程期间，网格50相对于患者的直肠被策略地定位，并且步进器的齿轮组件(未示出)被手动地或自动地操作以将TRUS探头20平移和/或旋转到患者的直肠中以及将TRUS探头20从患者的直肠中平移和/或旋转出来。一旦TRUS探头20被适当地定位在患者的直肠内，网格50就可以用于引导(一个或多个)针30插入到目标解剖结构(例如，前列腺)中以促进(一个或多个)辐射源在患者内的植入。

在近距离治疗流程期间，网格50的每个通道51如本领域中公知的那样被术前配准到由TRUS探头20生成的3D超声体积。例如，如图1A所示，网格50的具有被建立在网格50的左下角处的原点的网格坐标系52被术前配准到TRUS探头20的具有由TRUS探头20的换能器阵列(未示出)建立的原点的图像坐标系21。

而且在近距离治疗流程期间，为了在3D超声体积内跟踪针30(特别是针30的端部)的目的，必须将针30配准到网格50。

具体地，毂(hub)60被附接到针30的近端，以便建立具有在毂60到针30的近侧附接点处的原点的针坐标系31。要求六(6)个配准参数的估计结果来促进针坐标系31到网格坐标系52的配准。这六(6)个配准参数包括：

(1)如在图1B中最佳示出的指示坐标系31与52的X轴之间的配准距离的宽度平移参数X_TP，其中，针30被插入在网格50的中间通道内；

(2)如在图1B中最佳示出的指示坐标系31与52的Y轴之间的配准距离的高度平移参数Y_TP，其中，针30被插入在网格50的中间通道内；

(3)如在图1A中最佳示出的指示坐标系31与52的Z轴之间的配准距离的深度平移参数Z_TP；

(4)指示针30相对于针坐标系31的X轴的角度旋转的俯仰旋转参数X_RP(未示出)；

(5)指示针30相对于针坐标系31的Y轴的角度旋转的偏航旋转参数X_RP(未示出)；以及

(6)如在图1B中最佳示出的指示针30相对于针坐标系31的Z轴的角度旋转的滚动旋转参数Z_RP。