[发明专利]用于超声流程中的运动补偿的工作流程、系统和方法

说明书

一种具有超声探头(12)的超声成像设备(10)采集实况超声图像，所述实况超声图像和使用复合变换(42)与所述实况超声图像配准的轮廓图像(62)或参考图像(60)被一起显示。为了更新所述复合变换，所述超声成像设备采集基线三维超声(3D‑US)图像(66)和一幅或多幅参考3D‑US图像(70)，所述基线3D‑US图像被标记有由探头跟踪器测量的所述超声探头的对应基线取向，每幅参考3D‑US图像被标记有对应参考取向。计算变换(54)以将每幅参考3D‑US图像与所述基线3D‑US图像进行空间配准。确定最接近的参考3D‑US图像，所述最接近的参考3D‑US图像的对应取向最接近由所述探头跟踪器测量的所述超声探头的当前取向。更新所述复合变换以包括用于将所述最接近的参考3D‑US图像空间配准到所述基线3D‑US图像的变换。

技术领域

下文总体上涉及诸如活检领域、近距离放射治疗领域等的成像引导的外科手术领域，涉及在这种外科手术流程中被执行以提供成像引导的超声成像等。

背景技术

成像引导的外科手术流程用于各种各样的目的，例如，组织样本提取(即，活检)流程、靶向激光消融流程以及近距离放射治疗流程(其中将放射性种子递送到靶向位置)。超声(US)成像是一种用于对外科手术流程(例如，直肠前列腺活检流程或近距离放射治疗流程)的图像引导的常用模态。在这些流程中，采用直肠US探头并且可以使用网格将活检针或其他介入器械进行对准。为了获得(接近)实时成像，通常采用二维(2D)US成像(通常被称为“实况”2D-US成像)。如果成像速度足够快，则也可以采用3D-US实况成像。为了在空间中配准实况US图像，可以例如通过电磁(EM)跟踪、光学跟踪(如果探头在患者体外的话)等对US探头进行跟踪。另外，采集术前三维(3D)US基线图像以提供在3D空间中对前列腺或(一个或多个)其他感兴趣的解剖特征的轮廓绘制。在一些流程中，通过另一种模态(例如，磁共振成像(MRI)或计算机断层摄影(CT))来采集三维(3D)规划图像，在规划图像中完成轮廓绘制，并且将3D US基线图像用作中介物以将规划图像(或在规划图像中限定的轮廓)配准到实况2D-US图像。在后一种情况下，通常在图像引导的外科手术流程之前采集规划图像，以提供用于识别肿瘤或其他活检目标的信息，从而绘制前列腺器官的轮廓。

在Xu等人的美国专利US 8885897中公开了一些说明性方法。在一种这样的说明性方法中，将术前基线3D-US图像与3D诊断图像(例如，3D-MRI)进行比较，以确定将基线3D-US与3D-MRI体积图像进行配准的基线变换。在外科手术流程中，采集实况2D(或3D)US图像。将一幅或一组实况US图像与基线3D-US图像进行比较，以确定运动校正变换。利用基线变换和运动校正变换对3D-MRI图像进行图像调整，以生成经运动校正的3D-MRI图像，该3D-MRI图像与实况US图像的显示一起进行显示(例如，与实况US图像融合而一起显示)。以这种方式，补偿了在采集3D-MRI图像与随后的实况US成像之间可能已经发生的组织运动(即，变形或改变)。

下文公开了新的且改进的系统和方法。

发明内容