形狀感測輔助的醫療過程的制作方法
【專利摘要】一種在醫療過程中用于形狀感測輔助的系統和方法包括分布式路徑系統（148）的三維圖像（111）。包括進行形狀感測的細長裝置（102），其用于插入路徑系統，以測量在路徑系統中的所述細長裝置的形狀。路徑確定模塊（144）被配置為計算在三維圖像中到靶的規劃路徑，并且計算細長裝置在路徑系統中的分歧路徑處的容許移動，以提供根據規劃路徑決定采取分歧路徑中的哪個的反饋。
【專利說明】形狀感測輔助的醫療過程
[0001]本申請涉及2011年3月31日提交的一般指定申請序列號61/469，988(代理人案號:2011PF00453 (195-87))，并且通過引用并入于此。
【技術領域】
[0002]本公開涉及形狀感測輔助過程，并且更具體而言，涉及利用形狀感測數據以導航復雜生物或機械系統的系統和方法。
【背景技術】[0003]診斷支氣管鏡檢是經由口將剛性或彈性內窺鏡插入氣道以獲得活檢的過程。能夠執行活檢以確認癌癥、識別癌癥類型、癌癥階段、確定治療的效果等。在介入期間，在氣道插入支氣管鏡，并且肺臟學家導航至靶。然而，歸因于若干原因，在支氣管鏡檢期間采取組織樣本是具有低于期望的成功過程比率的困難的任務。第一，氣道的拓撲結構非常復雜，并且醫師前進到支氣管樹范圍中會迷失。第二，在周圍區域中，支氣管鏡的尺寸可以大于氣道的直徑，并且醫師不再接收來自支氣管鏡的圖像反饋。另外，當嘗試導航靶時，可以導致氣胸或肺萎陷。
[0004]即使由于在介入室中的不同定位(例如，由于CT掃描、患者運動、呼吸運動等)，患者解剖經歷形變，手術前成像數據(諸如胸和肺的計算機斷層攝影(CT)掃描)提供有價值的信息源。不管位置如何改變，氣道樹的拓撲結構保持相對不改。為了輔助導航，已經提出了不同途徑；然而，精確且可靠的靶向仍存在明顯的問題，尤其對于在肺周圍區域中的靶。

【發明內容】

[0005]根據本原理，一種用于醫療過程中的形狀感測輔助的系統和方法包括通過分布式路徑系統的三維圖像通向靶的規劃路徑。能夠進行形狀感測的細長裝置被引入路徑系統，并且測量在路徑系統中的細長裝置的形狀。將細長裝置的形狀與在三維圖像中的規劃路徑的形狀進行比較，以確定細長裝置在規劃路徑上的位置。確定細長裝置在分叉路徑處的容許移動，以將細長裝置維持在規劃路徑上。
[0006]一種用于醫療過程中的形狀感測輔助的系統和方法包括分布式路徑系統的三維圖像。包括能夠進行形狀感測的細長裝置，其用于插入路徑系統，以測量路徑系統中的細長裝置的形狀。路徑確定模塊被配置為計算在三維圖像中通向靶的規劃路徑，并且計算細長裝置在路徑系統中的分叉路徑處的容許移動，以提供根據規劃路徑決定采取分叉路徑中的哪個的反饋。
[0007]另一系統包括處理器和存儲裝置，所述存儲裝置被耦合到處理器，并且被配置為存儲分布式路徑系統的三維圖像，并且路徑確定模塊被配置為計算在三維圖像中通向靶的規劃路徑。包括能夠進行形狀感測的細長裝置，其用于插入路徑系統，以測量路徑系統中的細長裝置的形狀。路徑確定模塊被配置為計算細長裝置路徑系統中的分叉路徑處的容許移動。反饋機構被配置為提供感覺反饋，以根據規劃路徑決定采取分叉路徑中的哪個。[0008]通過結合附圖閱讀的圖示性實施例的以下詳細描述，本公開的這些和其他目的、特征和優點將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]參考以下附圖，本公開將詳細給出優選實施例的以下描述，其中:
[0010]圖1是示出了根據本原理用于醫療過程中的形狀感測輔助的系統/方法的方框/流程圖；
[0011]圖2是示出了根據一個實施例確定正確路徑的分叉結構處的范圍的示意圖；
[0012]圖3是示出了根據另一實施例計算的具有不容許移動的細長裝置的分叉結構的示意圖；以及
[0013]圖4是示出了根據圖示性實施例用于醫療過程中的形狀感測輔助的方法的方框/流程圖。
【具體實施方式】
[0014]根據本原理，在過程期間通過提取裝置的形狀感測數據并且使用手術前數據基于規劃路徑來限定裝置 的形狀，從而提高裝置導航。裝置可以包括，例如，支氣管鏡、引導鞘、導管或其他器械。通過規劃引導導航，所述規劃導致更快且更精確的導航，所述導航具有更可靠靶和更小風險的負面后果，諸如例如，在支氣管鏡檢應用中的氣胸。
[0015]在尤其有用的實施例中，系統收集形狀感測信息(例如，光學形狀感測)，以核實相對于從手術前成像數據中規劃的靶路徑的實際支氣管鏡路徑。系統包括能夠進行形狀感測的腔內裝置，例如，支氣管鏡、引導鞘等。提供手術前成像數據，諸如計算機斷層攝影(CT)掃描圖像。可以采用多模態處理方法以將圖像與形狀感測融合。路徑規劃算法提供基于手術前數據的導航規劃。隨著裝置被推進，核對違反規劃路徑的限定。根據路徑規劃評估形狀。如果采取違背或錯誤路徑，生成實時視覺或感覺反饋，例如觸覺反饋等，以通過醫師允許校正，使得能夠跟隨規劃路徑。
[0016]跟蹤技術允許沿著裝置的長度重建裝置形狀。然后將形狀感測數據和跟蹤位置與先前收集的圖像相關聯。利用形狀感測，裝置的形狀的三維(3D)信息是(由此，例如，與由X射線提供的2D信息相比的3D點信息，或來自電磁跟蹤的稀疏3D點信息)可用的。在復雜系統中，諸如肺氣道中，該形狀信息尤其感興趣，在所述復雜系統中能夠采用形狀信息以輔助醫師驗證是否已經選擇了正確路徑。而且，感測器可以被附接至裝置，并且能夠負責由呼吸或心跳引起的形變，使得能夠補償該運動。
[0017]形狀信息能夠來源于各種系統。這些系統包括:光學形狀訊問系統(例如，光纖布拉格傳感器、瑞利散射、布里淵散射、基于光強的衰減)、在設備上用于點的電磁(EM)定位的多線圈陣列、用于三維表面估計的激光掃描系統和用于攝像機的光/聲標記/發射器陣列(時間飛越或常規光學測量)或形狀的基于麥克風的訊問。實時成像(諸如超聲)也可以用于形狀信息。
[0018]在一個圖示性范例中，在支氣管鏡過程期間，醫師可以嘗試利用通過肺氣道插入的支氣管鏡到達靶。氣道的拓樸結構非常復雜，其常常使醫師導航錯誤的路徑。即使手術前成像數據可用于引導，由呼吸或患者重新定位導致的形變危害成功靶向。本原理采用從支氣管鏡中獲得的形狀感測信息來沿著整個器械長度重建支氣管鏡形狀。通過允許對指示到靶的正確或錯誤路徑的正確和錯誤裝置形狀之間的核對，該信息能夠用于克服支氣管鏡介入中的當前限制。另外，執行在規劃路徑和形狀感測裝置的實際形狀之間的計算比較。如果采取錯誤路徑，立即警告醫師以允許校正。
[0019]應當理解，將在醫療儀器方面來描述本發明；然而，本發明的教導寬得多，并且適用于跟蹤或分析復雜生物或機械系統中采用的任何儀器。具體而言，本原理適用于生物系統的內部跟蹤過程、身體的所有區域(例如肺、胃腸道、排泄器官、血管沖的過程等。附圖中描繪的元件可以在硬件和軟件的各種組合中實現，并且提供可以在單個元件或多個元件中組合的功能。
[0020]通過使用專用硬件以及能夠執行與適當硬件相關聯的軟件的硬件提供附圖中所示的各種元件的功能。在由處理器提供功能時，能夠由單個專用處理器、單個共享處理器或多個個體處理器(其中一些能夠是共享的)提供功能。此外，術語“處理器”或“控制器”的明確使用不應被解讀為僅僅指能夠執行軟件的硬件，并且會隱含地包括，但不限于數字信號處理器(“DSP”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“ROM”)、隨機存取存儲器(“RAM”)、非易失性存儲器等。
[0021]此外，本文中提到本發明原理、方面和實施例以及其具體范例的所有陳述意在涵蓋其結構和功能的等效方案。此外，這樣的等效方案意在包括當前已知的等效方案以及將來開發的等效方案(即，不論結構如何，開發成執行相同功能的任何元件)。因此，例如，本領域技術人員將要認識到，這里給出的方框圖表示體現本發明的原理的圖示性系統部件和/或電路的概念視圖。類似地，將認識到，任何流程表、流程圖等表示各種過程，這些過程基本可以在計算機可讀存儲介質中表示，并由計算機或處理器執行，無論是否明確示出了這樣的計算機或處理器。
[0022]此外，本發明的實施例能夠采取可從計算機可用或計算機可讀存儲介質訪問的計算機程序產品的形式，所述存儲介質提供程序代碼，供計算機或任何指令執行系統使用或結合其使用。為了本說明書的目的，計算機可用或計算機可讀存儲介質能夠是可以包括、存儲、發送、傳播或傳送程序的任何設備，程序供指令執行系統、設備或裝置使用或結合其使用。介質能夠是電子、磁性、光學、電磁、紅外或半導體系統(或設備或裝置)或傳播介質。計算機可讀介質的范例包括半導體或固態存儲器、磁帶、可移除計算機軟盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、剛性磁盤和光盤。光盤的當前范例包括高密度磁盤-只讀存儲器(CD-ROM)、高密度磁盤-讀/寫(CD-R/W)和DVD。
[0023]現在參考附圖，其中，類似數字表示相同或類似元件，并且初始參考圖1，圖示性地描繪了用于執行醫療過程的系統100。系統100可以包括工作站或控制臺112，從所述工作站或控制臺112監督并管理過程。工作站112優選地包括一個或多個處理器114和用于存儲程序和應用的存儲器116。存儲器116可以存儲感測模塊115，所述感測模塊115被配置為解讀來自形狀感測裝置104的反饋信號。在一個實施例中，感測模塊115被配置為使用來自形狀感測裝置104的光學信號反饋(和任何其他反饋，例如，電磁(EM))，以重建形變、偏轉和與醫療裝置102和 /或其周圍區域相關聯的其他改變。醫療裝置102優選是細長的，并且可以包括，例如，導管、引導線、內窺鏡、探頭、機器人、電極、過濾裝置、氣囊裝置、或其他醫療部件等。工作站112可以包括顯示器118，如果采用成像系統110，所述顯示器118用于觀看對象的內部圖像。成像系統110可以包括，例如磁共振成像(MRI)系統、熒光透視系統、計算斷層攝影(CT)系統、超聲等。顯示器118還可以允許用戶與工作站112及其部件和功能交互。這進一步由接口 120促成，所述接口 120可以包括鍵盤、鼠標、操縱桿或任何其他外圍設備或控件，以允許用戶與工作站112交互。
[0024] 當形狀感測104包括光纖形狀感測時，工作站112可以包括光源106，以向光纖提供光。也可以采用光學訊問單元108來檢測從所有纖維返回的光。這允許應變或其他參數的確定，所述應變或其他參數將用于解讀介入式裝置102的形狀、取向等。將采用光信號作為反饋，以對訪問誤差進行調整并且校準裝置102或系統100。
[0025]形狀感測裝置104優選地包括一個或多個光纖，所述一個或多個光纖被配置為利用其幾何結構來檢測和校正/校準裝置102的形狀。光學訊問單元/模塊108與感測模塊115 (例如，形狀確定成像)一起工作，以允許跟蹤器械或裝置102。
[0026]可以提供成像系統110，用于收集手術前成像數據或實時手術中成像數據。在任何過程之前，可以在另一設施、位置等執行手術前成像。這些圖像111可以被存儲在存儲器
116中，并且可以包括患者或路徑系統的手術前3D圖像體積。例如，路徑系統可以是肺或，作為又一范例，可以是胃腸道、排泄器官、血管、身體內腔或患者解剖的其他部分。
[0027]在尤其有用的實施例中，采用裝置102來發現或觀察靶。靶可以包括損傷、腫瘤、受傷部位、物體或其他靶。在過程期間，收集來自形狀感測裝置104的形狀感測數據，并與手術前成像數據配準。配準模塊140確定配準位置，并且將形狀感測數據與手術前圖像111配準，所述手術前圖像優選是3D圖像。配準模塊140可以采用多模態處理方法(例如，以處理多于一個成像數據源)，以將成像數據與形狀感測數據融合。形狀感測數據可以包括來自心搏和/或呼吸的運動數據，并且可以執行運動補償，以負責圖像中的運動數據(例如，使用形狀感測能夠測量由呼吸導致的形變)。3D圖像111可以包括這些運動補償圖像。
[0028]路徑確定模塊114計算路徑，并且比較來自與運動補償圖像配準的形狀感測數據的豐富點數據，以確定到靶的規劃路徑。另外，路徑確定模塊144監測來自感測模塊115的形狀感測數據，以確定由裝置102采取的當前路徑，并且沿著規劃路徑將當前路徑與正確路徑進行比較。通過匹配路徑，例如，在肺中，用裝置102的形狀，將裝置102的位置和形狀與運動補償圖像進行比較。如果沿著規劃路徑出現的內腔壁不匹配形狀感測數據位置，則已經采取了錯誤路徑。
[0029]當已經采取或將要采取錯誤路徑時，系統100將向臨床醫生或醫師提供反饋。反饋可以采取多個不同形式。例如，可以在顯示器118上提供可視化，所述顯示器118將向醫師提供穿過錯誤路徑以及在哪兒最可能發生錯誤的反饋，以采取校正措施。當已經采取錯誤路徑時，另一實施例提供聲音警報或觸覺反饋(例如，裝置振動等)。也在采取錯誤路徑之前可以提供反饋。
[0030]系統100可以包括警告機構146，所述警告機構146被配置為指示已經選擇或正在選擇錯誤路徑。警告機構146可以采取許多形式，并且可以被包括在部件中，所述部件已經是系統100的一部分，包括被安裝在裝置102上。警告機構146可以包括以下特征中的一個或多個。可以采用顯示器118來顯示選擇的錯誤路徑的位置，使得醫師能夠返回并進行校正。額外地或備選地，當選擇錯誤路徑時，可以生成視覺(顯示器118)、觸覺和/或聽覺(例如，在接口 120處的揚聲器)指示器。可以采用警告機構146來警告即將發生的錯誤選擇，以在過程期間有效地引導醫師。
[0031]手術前圖像111 (諸如在過程之前采集的診斷體積CT圖像)用作針對過程的“道路圖”，并且提供非常詳細的患者解剖信息。這些圖像111用于規劃，例如，以定義沿著肺氣道的最優路徑，例如，以到達期望靶。在本實施例中，圖像111也用于跟蹤裝置102及其通過路徑系統148 (諸如肺)的進展。
[0032]甚至富有經驗的醫師認為操縱當前支氣管鏡或裝置102很難，尤其當他們被深深地插入以進入外周氣道時。當前支氣管鏡允許整個支氣管鏡旋轉并且允許彎曲尖端。使用能夠進行形狀感測的支氣管鏡/引導鞘/裝置102，能夠在沿著肺氣道導航的同時，實時測量范圍的三維形狀。
[0033]杠桿形狀感測104的形狀信息連同從手術前數據(圖像111)得到的詳細信息，裝置102 (例如，腔內裝置)僅僅被限定為符合手術前CT圖像和基于這些圖像的規劃的某些配置。每當到達分叉時，這簡化醫師的決策。通過限定支氣管鏡/引導鞘/裝置102能夠插入的形狀，使肺臟學家進入錯誤氣道或刺穿錯誤氣道壁并且引起氣胸的機會最小化。
[0034]以多種方式可以實施根據路徑規劃的形狀的限定。利用從手術前圖像111得到的信息和來自形狀感測104的信息，能夠監測裝置102的當前形狀，以在導航期間限定其形狀、位置或移動。例如，當到達分叉時，給出關于轉到哪條路的選項。一旦將形狀感測104與來自路徑確定模塊144的手術前規劃路徑進行配準，能夠進行有關采取哪個分叉選項的明確決定，以輔助導航。應當注意，與其他方法(例如基于電磁(EM)的導航)相比，光纖形狀感測104提供更好并更 精確的配準。這部分地歸因于形狀感測數據可用在裝置(纖維)的整個長度上，與用于EM跟蹤的僅僅尖端或一些點正好相反的事實。
[0035]在一個有用的實施例中，裝置102包括支氣管鏡，被分析的路徑系統148包括肺，并且形狀感測104包括光學形狀感測。盡管可以采用其他成像方法，通過計算機斷層攝影(CT)獲得手術前圖像111。從手術前圖像111中提取肺氣道的全局結構，并且由路徑確定模塊144計算假設被選擇以到達靶的路徑。該路徑提供有關假設醫師采取哪條路徑的信息-由此限制支氣管鏡能夠存在的可能性。
[0036]在一個實施例中，路徑確定模塊144被配置為計算針對能夠進行形狀感測的裝置102的不希望的角度或其他不容許移動，以避免采取錯誤的分叉選項。通過將裝置102的形狀僅僅限定在指向希望分叉的方向上的那些移動，能夠明顯地改善導航。
[0037]除確定正確的路徑之外，能夠提供實時視覺或感覺反饋，以輔助醫師，例如，觸覺反饋。基于來自與成像數據組合的形狀感測104的反饋，使用不同方法能夠執行形狀限定。在一個實施例中，尖端執行器或柄150能夠具有指示燈或顯示器152，以通知操作者偏轉/旋轉/前進/撤回多少以及到哪個方向。指示燈可以提供關于正確運動的線索，以告知柄150選擇正確路徑。在另一實施例中，尖端執行器或柄150能夠包括一個或多個機構154,以將裝置102的執行限定到有限間距，以在選擇正確路徑中進行輔助。機構154可以響應于已經采取錯誤路徑的反饋，并且限定運動或指示應當停止運動直到做出校正。另外，在柄150或在顯示器118上可以指示步驟或校正措施。機構154可以包括夾持力或其他機構來夾緊或以其他方式限定裝置102的移動。機構154可以與警告機構146協調工作，以向醫師提供視覺或感覺指示。
[0038]參考圖2，在另一實施例中，裝置102包括支氣管鏡，其可以具有手動或自動控制轉向組件202，基于在肺206的分支結構(例如，分叉)204之內相對于(來自路徑確定模塊144的)希望靶路徑的關于當前尖端定位和(來自形狀感測104的)形狀的信息，能夠手動或以編程方式設置所述控制轉向組件202尖端偏轉和旋轉的范圍。在這樣的實例中，使用可尋址執行裝置208能夠實施運動限制的范圍。在該實例中，“可尋址”能夠意味著使用形狀信息和控制信號或裝置設置能控制裝置102的配置。執行裝置208可以包括在轉向組件202中的機電的、電磁的、氣動的(微型波紋管)或水力的(微型液活塞)約束部件，當在從實時成像、形狀感測測量、以及路徑規劃中動態計算的邊界之內，所述轉向組件202允許操作者進行尖端的不約束運動。
[0039]在一個實施例中，在邊界約束附近，例如，通過施加機械阻力、增加在卷揚線上的摩擦或通過給予力以阻礙操作者運動，將感覺/觸覺反饋提供給操作者。可以由例如振動裝置柄的觸覺執行器212、視覺和/或聽覺反饋(例如，使用警告機構146 (圖1))、顯示器118、在接口 120處的揚聲器、在柄上的指示器214 (例如，發光二極管等)等提供感覺反饋。在邊界約束處，約束部件或機構154和/或執行裝置208對操作者運動給予完全停止(使用夾持或夾緊裝置或其他停止機構(未示出))，使得操作者不能夠遠離路徑規劃。對于一個或多個自由度的計算機控制可以使裝置102自動化，以簡化操作者工作流程。通過采用如前所述的形狀感測數據和手術前路徑數據，可以使用計算機控件來推進和引導裝置。
[0040]參考圖3，肺206的視圖包括要由裝置102導航的分叉204。裝置102可以具有在約束上的上限304和下限306、角限制308、旋轉限制310等，所述約束被放置在控制線或其他機構上，以約束裝置102或其尖端的一個或多個自由度。基于裝置102的當前位置和在3D圖像體積111中的規劃路徑，計算約束或不容許移動(304、306、308和310)。
[0041]施加的約束限制裝置102的行為，使得僅僅能夠實現符合路徑規劃的尖端方向。在一個尤其有用的 實施例中，在多個位置處可以將裝置102初始化。例如，可以在分支結構(例如，分叉204)中的每個位置處自動設置裝置102的尖端314的取向，使得尖端314指向在這種情況下符合路徑規劃的箭頭“A”的方向，并且當進一步朝向靶推進探頭或裝置102時，將僅僅需要由操作者進行微調。
[0042]通過在形狀和手術前數據之間執行連續配準，能夠精確地跟蹤裝置102的尖端314的位置。在對于該分叉和對于隨后遇到的分叉，決定裝置102當前在哪個分叉以允許改變到形狀限定中，具有該信息是有用的。
[0043]參考圖4，根據優選實施例圖示性地示出了用于在醫療過程中提供形狀感測輔助的方法。在方框402中，提供分布式路徑系統的三維(3D)圖像。通過分割CT圖像或通過其他系統或技術(例如，MR1、US、X射線等)收集的圖像可以創建3D圖像。圖像可以被處理用于運動補償或其他校正。三維圖像可以包括手術前圖像體積。在方框404中，通過分布式路徑系統的三維圖像確定到靶的規劃路徑。
[0044]在方框406中，能夠進行形狀感測的細長裝置將被引入路徑系統。路徑系統可以包括肺、血管、心臟等。細長裝置可以包括醫療裝置，諸如，例如，導管、引導線、支氣管鏡等。盡管可以采用其他形狀感測裝置，優選地使用光纖形狀感測系統執行形狀感測。
[0045]在方框408中，優選將細長裝置與三維圖像配準。使用跟蹤系統(例如，EM)、物理引導桿、在路徑系統中的感測裝置形狀與可能路徑之間的比較或其他配準方法可以執行該操作。在方框410中，在路徑系統中測量細長裝置的形狀。[0046]在方框414中，將細長裝置的形狀與在三維圖像中的規劃路徑的形狀進行比較，以確定在規劃路徑上細長裝置的位置。靶可以包括損傷、腫瘤或其他過程目的。在方框416中，確定細長裝置在分叉路徑處的容許移動，以將細長裝置維持在規劃路徑上。在方框418中，約束被放置在導致采取錯誤路徑的移動上。
[0047]在方框420中，監測細長裝置的形狀的改變。在方框422中，如果形狀被移動或占用已經認為不允許的位置，則做出不容許移動的警告。在方框424中，警告可以包括感覺反饋，諸如，視覺、觸覺或聽覺反饋，指示選擇了錯誤路徑。在方框426中，細長裝置可以被限制無法進行不容許移動。限制可以包括限定裝置的前進、限定裝置的轉向、限定其他控件或執行等。
[0048]在方框428中，如果對到達靶的每個新決定(例如，返回到方框408)是有必要的，則重復處理。在方框430中，關于靶實施過程。[0049]在解讀所附的權利要求時，應當理解:
[0050]a) “包括”一詞不排除存在給定權利要求中列出的那些之外的其他元件或動作；
[0051]b)元件前的“一”或“一個”一詞不排除存在多個這樣的元件；
[0052]c)權利要求中的任何附圖標記都不限制其范圍；
[0053]d)可以通過相同的項目或硬件或軟件實現的結構或功能表示若干個“模塊”;以及
[0054]e)不要求動作的特定順序，除非另行明確說明。
[0055]已經針對用于內臟器官的實時機械功能評估的形狀感測裝置描述了優選實施例(意為圖示性的而非限制性的)，需要注意的是，可以由本領域技術人員根據以上教導做出修改和變型。因此，應當理解，可以在公開的特定實施例中做出變化，所述變化在由所附權利要求列舉的本文公開的實施例的范圍內。已經這樣描述了專利法要求的細節和詳情，在所附權利要求中闡述由專利證主張和期望保護的內容。
【權利要求】
1.一種方法，包括: 通過分布式路徑系統的三維圖像確定(404)到靶的規劃路徑； 將能夠進行形狀感測的細長裝置引入(406)所述路徑系統； 測量(410)在所述路徑系統中的所述細長裝置的形狀； 將所述細長裝置的所述形狀與在所述三維圖像中的所述規劃路徑的形狀進行比較(414)，以確定所述細長裝置在所述規劃路徑上的位置；并且 確定(416)所述細長裝置在分叉路徑處的容許移動，以將所述細長裝置維持在所述規劃路徑上。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括將所述細長裝置與所述三維圖像配準(408)。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，確定容許移動包括計算(408)對導致采取錯誤路徑的移動的約束。
4.根據權利要求1所述的方法，還包括: 監測(420)所述細長裝置的所述形狀的改變；并且 警告(422)用戶不容許移動。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，警告包括視覺、觸覺或聲音，所述視覺、觸覺或聲音指示(424)選擇錯誤路徑。
6.根據權利要求1所述的方法，還包括，當選擇不容許移動時，限制(426)所述細長裝置。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，限制(426)包括，除了對于所述容許移動，限定前進和限定轉向中的至少一個。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述細長裝置包括醫療裝置，并且所述路徑包括肺。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述三維圖像包括手術前圖像體積，所述手術前圖像體積包括所述肺。
10.一種系統,包括: 分布式路徑系統(148)的三維圖像(111)； 能夠進行形狀感測的細長裝置(102)，其用于插入所述路徑系統，以測量在所述路徑系統中的所述細長裝置的形狀； 路徑確定模塊(144)，其被配置為計算在所述三維圖像中到靶的規劃路徑，并且計算所述細長裝置在所述路徑系統中的分叉路徑處的容許移動，以提供根據所述規劃路徑決定采取所述分叉路徑中的哪個的反饋。
11.根據權利要求10所述的系統，還包括配準模塊(140)，所述配準模塊被配置為將所述細長裝置與所述三維圖像配準。
12.根據權利要求10所述的系統，還包括約束機構(154)，所述約束機構被耦合到所述細長裝置，并且被配置為約束所述裝置不能選擇除所述規劃路徑以外的路徑。
13.根據權利要求10所述的系統，還包括反饋機構(146、152)，所述反饋機構被配置為指示已經選擇了錯誤路徑。
14.根據權利要求13所述的系統，其中，所述反饋機構(146、152)包括視覺、觸覺或聽覺指示器中的一個，所述視覺、觸覺或聽覺指示器指示已經選擇了所述錯誤路徑。
15.根據權利要求13所述的系統，其中，所述反饋機構(146、152)包括提供用于校正所述細長裝置的移動的方向的指示器。
16.根據權利要求10所述的系統，其中，所述細長裝置(102)包括醫療裝置，并且所述路徑包括肺。
17.根據權利要求10所述的系統，其中，所述三維圖像(111)包括手術前圖像體積，所述手術前圖像體積包括所述肺。
18.—種系統,包括: 處理器(114); 存儲裝置(116)，其被耦合到所述處理器，并且被配置為存儲: 分布式路徑系統(148)的三維圖像(111);以及 路徑確定模塊(144)，其被配置為計算在所述三維圖像中到靶的規劃路徑； 能夠進行形狀感測的細長裝置(102)，其用于插入所述路徑系統，以測量在所述路徑系統中的所述細長裝置的形狀，所述路徑確定模塊被配置為計算所述細長裝置在所述路徑系統中的分叉路徑處的容許移動；以及 反饋機構(146、152)，其被配置為提供根據所述規劃路徑決定采取所述分叉路徑中的哪個的感覺反饋。
19.根據權利要求18所述的系統，還包括配準模塊(140)，其被配置為將所述細長裝置與所述三維圖像配準。
20.根據權利要求18所述的系統，還包括約束機構(154)，所述約束機構被耦合到所述細長裝置，并且被配置為約束所述裝置不能選擇除所述規劃路徑以外的路徑。
21.根據權利要求18所述的系統，其中，所述反饋機構(146、152)包括視覺、觸覺或聽覺指示器中的一個，所述視覺、觸覺或聲音指示器指示已經選擇了錯誤路徑。
22.根據權利要求18所述的系統，其中，所述反饋機構(146、152)包括指示器，以提供用于校正所述細長裝置的移動的方向。
23.根據權利要求18所述的系統，其中，所述細長裝置(102)包括醫療裝置，并且所述路徑包括肺。
24.根據權利要求18所述的系統，其中，所述三維圖像(111)包括手術前圖像體積，所述手術前圖像體積包括所述肺。
【文檔編號】A61M25/01GK103957772SQ201280051307
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年10月8日 優先權日:2011年10月20日
【發明者】T·克林德, B·拉馬錢德蘭, R·曼茨克, R·陳 申請人:皇家飛利浦有限公司