[发明专利]使用针设备在介入期间重新校准预先记录的图像

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括图像设备和针设备的介入系统。此外，本发明涉及一种将预先记录的图像与感兴趣的对象的实况图像进行组合的方法。具体而言，本发明涉及一种用于提供对预先记录的图像与实况图像的叠加进行重新校准的系统和方法。

背景技术

在介入期间，介入医师可以使用预先记录的图像和实况图像来将诸如针之类的医疗设备导航到预期的位置。在介入之前，获取身体的详细图像。这一图像通常是三维的。这一三维图像的坐标系与在介入期间正使用的手术台和/或医疗成像仪器的位置相耦合。以这一方式，能够进行在介入期间获取的实况图像与预先记录的图像的叠加。该叠加的精度明显取决于坐标系的精度以及例如手术台和实况成像仪器的位置的精度。更重要的是，叠加精度还取决于患者的移动，例如由于呼吸而引起的移动。对于一些介入，例如一些小尺寸的深层病变的活检，叠加的精度是不够的。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种对图像进行组合的介入系统和方法，其中提高了图像的叠加的精度。

总体而言，通过使用局部组织信息来实现这一目标。这样的信息可以由所谓的光子针，即包括光纤的针设备来提供。该光纤表示一种传感器，通过该传感器，针设备可以检测组织的特征。也可以在要被组合的图像中检测到这样的特征。

因此，本发明的本质特征在于：通过采用针设备的传感器检测的特征来重新校准预先记录的图像的坐标系和实况图像的坐标系，从而将针设备的传感器的信息与由实况图像和预先记录的图像提供的信息进行组合，以提高在预先记录的图像和实况图像之间的叠加精度，其中这些特征存在于预先记录的图像中，并且这些特征或多或少地存在于实况图像中。

为了执行叠加配准，对应当被执行叠加的多个图像中的每一个图像的坐标系或地标(landmark)进行识别。在一些例子中，实况图像将不显示预先记录的图像的所有细节。这里，针设备的传感器提供了与在传感器位置处的组织有关的附加信息，其中能够对所述针设备在实况图像中的位置进行定位。该附加信息将被用来提供对在实况图像中的坐标系或地标进行更好地识别，其中该坐标系或地标在预先记录的图像中也是可识别的，从而根据本发明的系统可以改善叠加的精度。

换言之，给定在某一时刻由针识别出的特定组织类型，结合其位置的粗略知识，可以在预先记录(即手术前)的图像的坐标系中精确地定位被分析的组织体积，这是因为从预先记录的图像中也可以获得组织信息。给定这一组织体积和针之间的空间关系，结合针在实况图像中的位置的知识，也能够确定该组织体积相对于实况图像的坐标系的位置。以这一方式，由于该组织的位置在手术前的图像的坐标系和实况图像的坐标系中是已知的，因此能够完成叠加配准的重新校准。

相应的独立权利要求的主题解决了上述的目标。在相应的从属权利要求中描述了进一步的示例性实施例。

总体上，根据本发明的介入系统包括提供对象的图像的成像设备、针设备和处理设备。该针设备包括用于提供与组织属性相对应的数据的传感器。处理设备被配置为利用来自传感器的数据，执行对预先记录的图像和由成像设备提供的实况图像的叠加配准。

根据另一个实施例，该介入系统还包括分析设备，其中分析设备可以耦合到该传感器，并且分析设备被配置为处理来自该传感器的数据，从而生成关于组织属性的信息。

针设备的传感器可以包括能够发射和接收光的光纤。分析设备可以包括用于光谱的控制台(console for spectroscopy)，其中该控制台和该光纤可以相互连接。

用于光谱的控制台可以被配置为提供从由反射率光谱、荧光光谱、自体荧光光谱、差分路径长度光谱、拉曼光谱、光学相干断层摄影、光散射光谱和多光子荧光光谱构成的组中的一个而来的信息。

此外，针设备的传感器可以包括具有显微成像能力的元件。这样的元件可以包括光纤、光纤束、透镜和驱动模块。驱动模块可以同时移动光纤和透镜二者，或者可以仅移动光纤或透镜。还可以在没有驱动模块的情况下，仅使用光纤束和透镜来实现成像能力。利用这样的成像能力，可以形成位于针设备前面的组织的显微图像。

根据再一个实施例，成像设备可以是无创成像模态(modality)，该无创成像模态是由X射线设备、计算机断层摄影设备、磁共振断层摄影设备和超声设备构成的组中的一个。

应当注意的是，针设备可以包括能够由成像设备可视的结构和材料。