[发明专利]用于成像设备的姿态估计以及用于确定医疗设备相对于目标的位置的系统和方法

说明书

用于从通过荧光镜成像设备获取的二维荧光镜图像构建在患者体内目标区域的基于荧光镜的三维体数据的系统和方法。

背景技术

本公开涉及成像领域，并且尤其涉及成像设备的姿态估计以及身体器官的三维成像。

对于各种应用，包括不同的成像样式之间的配准或增强现实的生成，可能需要或使用诸如照相机或荧光镜设备之类的成像设备的姿态估计。成像设备的姿态估计的一种已知用途是从处于不同姿态下的由成像设备捕获的一组二维图像构建三维体积。这种三维构造在医学领域中普遍使用并且具有重大影响。

存在几种常用的医学方法，例如内窥镜检查程序或微创程序，用于治疗各种影响器官的疾病，包括肝、脑、心脏、肺、胆囊、肾和骨骼。通常，临床医生采用一种或多种成像样式，例如磁共振成像、超声成像、计算机断层扫描(CT)、荧光检查以及其它成像样式，以识别和导航到患者内的感兴趣区域并且最终到达目标进行治疗。在一些程序中，手术前扫描可以用于目标识别和手术中引导。然而，通常可能需要实时成像以获得目标区域的更准确和当前的图像。此外，可能需要显示医疗设备相对于目标以及其周围的当前位置的实时图像数据，以更安全和准确的方式将医疗设备导航至目标(例如对其它组织和器官没有不必要的损害或没有损害)。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种用于根据经由荧光镜成像设备获取的二维荧光镜图像来构建患者体内目标区域的基于荧光镜的三维体数据的系统。该系统包括标记结构和计算设备。该目标区域和标记结构的图像序列是通过荧光镜成像设备获得的。该计算设备被配置为基于对标记结构整体上在多个图像的每个图像上的可能和最可能的投影的检测，估计图像序列的多个图像的荧光镜成像设备的姿态，并根据荧光镜成像设备的估计姿态构建该目标区域的基于荧光镜的三维体数据。

在一方面，该计算设备还被配置为促进医疗设备接近目标区域，其中，在获取图像序列之前，将医疗设备定位在目标区域中，并根据基于荧光镜的三维体数据确定医疗设备与目标之间的偏移。

一方面，该系统还包括定位系统，其指示医疗设备在患者体内的位置。另外，该计算设备可以进一步被配置为显示目标区域和医疗设备相对于目标的位置，促进经由定位系统和显示器将医疗设备导航到目标区域，并基于所确定的医疗设备与目标之间的偏移校正医疗设备相对于目标的位置的显示。

在一方面，该计算设备还被配置为在显示器上显示目标区域的3D渲染，并将定位系统配准到3D渲染，其中，校正医疗设备相对于目标的位置的显示包括更新定位系统和3D渲染之间的配准。

在一方面，该定位系统是电磁定位系统。

在一方面，该目标区域包括肺的至少一部分，并且该医疗设备可通过腔网络的气道导航到目标区域。

在一方面，该标记结构是周期性图案或二维图案中的至少一个。该目标区域可以包括肺的至少一部分，并且目标可以是软组织目标。

在本公开的又一方面，提供一种用于从通过荧光镜成像设备获取的目标区域和标记结构的二维(2D)荧光镜图像的序列在患者内构建目标区域的基于荧光镜的三维体数据的方法。该标记结构位于患者和荧光镜成像设备之间。该方法包括使用至少一个硬件处理器用于基于标记结构整体在多个图像的每个图像上的可能的和最可能的投影的检测，至少针对二维荧光镜图像的序列的多个图像，估计荧光镜成像设备的姿态，并且基于估计的荧光镜成像设备的姿态，构建目标区域的基于荧光镜的三维体数据。

在一方面，在获取图像的序列之前将医疗设备定位在目标区域中，并且其中该方法还包括使用所述至少一个硬件处理器根据基于荧光镜的三维体数据来确定医疗设备与目标之间的偏移。

在一个方面，该方法还包括经由指示医疗设备的位置的定位系统和经由显示器，促进将医疗设备导航到目标区域，以及基于所确定的医疗设备与目标之间的偏移，校正医疗设备相对于目标的位置的显示。