[发明专利]用户操纵的即时路径规划

说明书

提供一种方法、系统和程序产品，用于在图像引导的内窥镜程序中的用户操纵的即时路径规划，包括：在显示器上呈现来自术前CT扫描的示出感兴趣区域的2D断层图像；响应于第一用户输入，在患者体腔内的所述2D断层图像上定义控制点；使所述控制点居中；响应于第二用户输入而关于所述控制点调节视角以示出所述体腔的纵切面；响应于第三用户输入而在所述体腔内的规划路径上识别第二点；延伸连接所述控制点与所述第二点的规划路径；将所述第二点重新定义为新控制点；以及重复所述呈现、调节、识别、延伸和所述重新定义的步骤，直到所述规划路径到达所述患者体内的程序起点。

本申请是2012年05月04日提交的申请号为201280033938.2、名称为“用户操纵的即时路径规划”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及图像引导的医学介入领域，并且更具体而言涉及用于介入程序的用户操纵的即时路径规划的方法与系统。

背景技术

多年来，肺癌一直是美国乃至世界上癌症死亡的主导原因。肺癌的标准诊断方法涉及全胸术前计算机断层摄影(CT)扫描，随后通过支气管镜检或经皮穿刺活检对可疑感兴趣区域(ROI)采样。支气管镜检因其为微创程序，具有快的患者恢复期，而通常是优选的，并且其已被认为是用于肺癌诊断和分期的安全有效的方法。

在CT扫描之后并且采样ROI之前使用支气管镜，初步但关键的步骤是找到针对所述支气管镜的可行路径(路)，以行进通过患者的支气管树并到达足够接近所述ROI以执行活检的位置。传统地，医师首先研究诊断CT扫描，以探测可疑ROI。他/她然后针对每个ROI，在接近所述ROI的位置开始，并在2D断层图像(通常为轴向层片)上追踪所述患者的支气管树的可见线索。所述线索为2D图像上支气管的片段，表现为由较亮区(软组织支气管壁)围绕的椭圆形暗区域。

使用这些可见线索，所述医师能重建可行路径，以允许支气管镜行进通过所述患者的支气管树，到达足够接近所述可疑ROI的位置，并执行适当的活检程序。然而，医师必须在所述程序之前，在头脑中重建所述路径，并记忆针对各个ROI的每个路径。结果是，没有计算机辅助的支援的路径规划对于所述医师而言可能是个繁重负担，并且其要求丰富的技巧和经验。

随着CT和介入引导技术的发展，已很努力地开发基于图像的或基于电磁的导航系统，用于规划和引导支气管镜检程序(例如Broncus虚拟支气管镜导航系统、Superdimension i-logic system^TM)。在这些方法中，路径规划被集成到所述系统中，作为对外科手术程序的实时引导之前的重要步骤，并且路径规划被驱动为接近自动地提供最优路径或路径候选，以到达各个ROI。

这些现有的自动方法要求在支气管镜检程序之前的高分辨CT扫描。强大的分割方法以从CT图像提取完整的人类支气管树结构，以及智能最优路径搜索过程。这些要求非同小可。对来自CT扫描的人类支气管树结构的完整分割困难且耗时。当在处理外围ROI时涉及小的气道支气管时，尤其是这样。所述分割要求相当长的处理时间，并且可能还要求人机交互。此外，所述分割结果高度依赖于所述术前CT图像的品质。由于长的处理时间，当所述患者在台面上时，这些自动方法是不实际的。

即使有良好的支气管树分割，所述最优路径规划方法也必须考虑将被用于到达每个ROI的内窥镜的参数，以生成可行路径。然而，所述内窥镜的所述参数在执行该路径规划时可能是得不到的，并且所述医师可能在所述程序期间改变内窥镜。

自动路径规划方法通常将导致多个路径候选，并且所述医师将不得不研究每个候选，并从所述候选中选择可行路径。有时所述候选中没有一个将是可行路径，并且所述医师将需要依靠他/她的经验，代替遵循所选路径。而且，生成多个路径候选也代表了显著的处理负担。