CN110381875A - 基于组织辨别的位置检测 - Google Patents

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Abstract

提出了一种包括光学感测单元和处理单元的系统。所述光学感测单元可以包括具有远端的光导，其中，所述光导可以被配置为被布置在要被插入到感兴趣区域中的组织中设备中。所述处理单元可以被配置为：接收包括不同组织类型的感兴趣区域的信息以及通过所述组织的路径的信息，确定沿着所述路径的组织类型的序列，基于从所述光学感测单元接收的信息来确定在所述光导的所述远端处的组织类型，将所确定的组织类型与所述路径上的组织类型进行比较，基于对组织类型的所述比较来确定所述光导的所述远端在所述路径上的可能的位置，以及生成指示所述可能的位置的信号。

Description

基于组织辨别的位置检测
技术领域
本发明总体上涉及用于检测生物组织类型的系统和方法。本发明还涉及用于基于对不同组织类型的确定来检测设备在组织中的位置的系统和方法。本发明还涉及计算机程序，该计算机程序使系统执行方法的步骤，从而基于对组织类型的确定来检测设备在组织内的位置。
背景技术
椎弓根螺钉固定例如是脊柱退行性疾病、椎间盘疾病、脊柱创伤或脊柱畸形的主要处置方法。椎弓根螺钉固定提供短而刚性的节段稳定作用，这允许保护运动节段和稳定脊柱。胸腰椎骨折处置的融合率和临床结果似乎优于使用其他形式的处置所达到的效果。根据医学护理研究和质量机构(AHRQ)的报告，2011年在美国住院期间进行了约488000例脊柱融合术(每10000个人中有15.7个人的住院率)，这占所有手术室手术的3.1％。
虽然在脊柱中安装椎弓根螺钉器械在世界范围内都用于增强脊柱稳定性，但是它的安全性和有效性已经受到了质疑。与椎弓根螺钉放置相关的主要问题是对椎弓根螺钉的准确定位。实际上，椎弓根螺钉或多或少地被盲目插入或者在通常较差的透视引导下插入，这导致了迄今为止相当差的临床结果。
应当理解，在骨处置的其他领域中也可能发生类似的问题。US 2012/287407描述了用于通过骨进行导航的方法和设备。在一个实施例中，提供了一种骨导航设备，该设备包括骨穿透构件，该骨穿透构件被配置为植入骨中并且具有延伸穿过骨的至少一个光波导。该光波导适于照射设备周围的组织并且接收来自组织的反射光/透射光以确定组织的光学特性。
发明内容
本发明的一个目的可以被看作是基于组织类型来确定被插入到感兴趣区域中的设备的位置。该目的和其他目的分别由根据独立权利要求所述的系统和计算机程序来解决。在从属权利要求中描述了其他实施例。
换句话说，本发明的一个目的可以被看作是提供能够在早期阶段检测设备是否被放错位置而使得仍然可能对设备进行重新定向的设备放置系统。
为了解决上述问题，可以提供根据实施例的设备放置系统，所述设备放置系统包括成像系统和计划与导航系统。所述成像系统能够生成感兴趣区域(例如，脊柱)的图像，并且规划与导航系统可以适于对将设备插入到感兴趣区域中(例如将椎弓根螺钉插入在脊柱的多个椎骨中的一个椎骨中)进行规划。一方面，将在设备放置期间可能遇到的组织类型存储在表中。另一方面，导航系统(其至少提供辅助引导设备放置的信息)可以基于对设备处或设备前面的组织的确定并基于被存储在表中的组织类型的序列来确定设备的实际位置。这可以基于实时组织感测来完成，实时组织感测可以由被插入到感兴趣区域中的设备来执行。这种设备可以是克氏针，钻子或锥子，或螺钉。因此，该系统可以将借助于成像和在规划期间所确定的预测组织类型与借助于感测所确定的实时测量的组织类型进行比较。
根据实施例的系统可以包括光学感测单元和处理单元。所述光学感测设备可以包括具有远端的光导，其中，所述光导可以被配置为被布置在要被插入到感兴趣区域中的组织中的设备中。所述光导的所述远端可以被布置为与所述设备的前端相邻。所述处理单元可以被配置为(i)接收包括不同组织类型的感兴趣区域的信息，(ii)接收识别通过所述感兴趣区域的路径的输入，(iii)确定沿着所述路径的组织类型的序列，(iv)从所述光学感测单元接收光学信息，(v)基于所接收的光学信息来确定在所述光导的所述远端处的组织类型，(vi)将所确定的组织类型与所述路径上的组织类型进行比较，(vii)基于对组织类型的所述比较来确定所述光导的所述远端在所述路径上的可能的位置，以及(viii)生成指示所述可能的位置的信号。
所生成的信号可以由用户(例如，医生)使用以确定设备放置是否仍然是正确的。差异增大将意味着设备的尖端不在预测位置处。在插入椎弓根螺钉的情况下，这可能是因局部组织变形或者椎骨相对于患者外表面的位移而引起的。
根据一个实施例，所述系统还可以包括用于跟踪所述光导的所述远端相对于所述感兴趣区域的位置的跟踪设备，其中，对所述可能的位置的确定还基于所跟踪的位置。应当理解，可以通过识别设备的近端的空间位置和取向并基于设备的已知几何形状(即，基于所识别的近端与远端之间的已知距离)来跟踪远端。为了识别近端，跟踪设备可以包括至少一个跟踪相机以及例如设备处的轴杆标记和/或示踪板，其中，能基于由至少一个相机生成的图像来识别轴杆标记和/或示踪板的位置和取向。除了基于相机的跟踪系统之外，还能够应用诸如光学形状感测和EM(电磁)跟踪之类的解决方案。此外，还可以跟踪患者的身体以确定患者在患者台上的位置的任何变化。两种跟踪的组合可以改善结果。关于跟踪设备的详细信息能够从例如T.Peters和K.Cleary的“Image-Guided Interventions”(2008年，Springer-Science+Business Media，LLC)的第23页至第44页中获得。
因此，即使存在跟踪系统的标记并且预测位置与感测位置之间的差异是因跟踪系统的不准确而产生的，也可以提供对设备错误放置的早期检测的指示，特别是在抵达关键结构之前提供对设备错误放置的早期检测的指示。
根据另外的实施例，所述系统可以生成指示基于从光学感测单元接收的光学信息所确定的组织类型与沿着通过所述感兴趣区域的路径的可能的组织类型之间不匹配的信号。该信号可以是诸如闪光灯之类的光学信号或者仅是屏幕上的文本，或者也可以是诸如警报之类的声学信号。
根据实施例，所述系统的所述处理单元还可以被配置为生成所述感兴趣区域的可视化以及要被插入在所述感兴趣区域中的元件的虚拟表示，其中，所述元件的所述虚拟表示的所述远端被示出在所述路径上最可能的位置处。这种可视化也可以适合用于对插入进行规划，这是因为虚拟表示允许限定插入的路径并因此限定沿着该路径的组织的序列。
根据另一实施例，所述系统还可以包括用于对包括所述感兴趣区域的操作区进行成像的相机，其中，所述处理单元还被配置为生成所述操作区与所述感兴趣区域的内部结构的组合可视化。例如，由视频相机进行成像的外部结构可以以一定程度的透明度来可视化，从而允许识别外部结构并同时识别位于这些外部结构下方(即，身体内部)的内部结构。
根据实施例，所述系统还可以包括用于生成包括不同组织类型的感兴趣区域的信息的成像系统，其中，所述成像系统是选自包括以下各项的组的一种成像系统：X射线成像系统、MR成像系统、CT成像系统，以及超声成像系统。该系统还可以包括输入设备，其中，例如可以输入的预期的插入路径。额外的和/或替代地，该系统可以基于预定义标准来自动建议路径，预定义标准例如包括使要被插入设备得到充足固定的足够稳定的组织的要求，以及必须避开的解剖结构(例如，神经)的要求。
根据实施例，所述系统包括视频相机和X射线成像系统，例如，基于C形臂的X射线系统，其中，所述视频相机可以被附接到所述X射线系统的探测器。
根据实施例，所述系统还可以包括用于将所述设备插入到所述感兴趣区域(例如，骨)中的器械，其中，所述器械的位置和取向能由跟踪设备来追踪。可以生成包括对器械与感兴趣区域的关系的指示的可视化，而不用使患者暴露于X射线辐射。
根据所提到的实施例的系统适于检测基于成像和导航所预测的组织性质与基于组织感测所测量的组织性质之间的不匹配。在这种情况下，术中成像必须仅用于更新导航系统的规划和/或配准，以确保在早期阶段正确放置例如螺钉。因此，可以减少X射线辐射并且同时可以改善在组织中对设备的放置。
根据另外的实施例，椎弓根螺钉放置系统包括：成像系统，其能够拍摄身体内部的图像；规划软件，其能够基于内部图像来限定插入路径；算法，其生成在规划的插入期间将遇到的组织性质的表；导航系统，其对根据规划的插入放置螺钉进行辅助；实时组织传感器，其包含在要被插入的设备(例如，螺钉、克氏针、钻子和/或锥子)中并且能够实时确定在设备前面的组织性质；处理单元，其能够将基于所规划的插入路径所预测的组织类型与根据实时组织传感器所测量的组织类型进行比较，其中，可以生成指示实时测量的组织类型与根据基于所规划的设备(螺钉)插入所预测的组织类型之间的差异的信号。
根据实施例，一种用于检测组织的光学性质的系统可以包括光源、光探测器、探头，以及处理单元。所述探头可以具有轴杆和至少一条光纤，所述轴杆具有纵轴和前端，其中，所述光纤的端部被布置在所述轴杆的所述前端处。所述光纤可以适于将从所述光源发出的光传输到与所述轴杆的所述前端相邻的组织，并且可以适于将从所述组织反射的光传输到所述光探测器。利用超过一条光纤，可以限定通过所述组织的光路。所述处理单元可以被配置为(i)控制所述光源发出光，(ii)由所述光探测器接收基于所述组织反射的光所生成的信号，(iii)基于所接收的信号来确定反射光的光谱，以及(iv)比较至少两个光谱。例如，反射光可以被转移到光谱仪。
应当注意，在光纤的倾斜的前表面的横截面基本上为圆形的情况下，光纤在前表面中的开口处的端部表面可以具有圆形形状或或多或少为椭圆形形状。根据光纤在斜面上终止的角度，光纤的端部表面的形状将受到影响，因此也可以实现发出光或接收光的方向。
一对光纤端部可以限定光路，其中，光从第一光纤被发出，在组织中被反射，并且在该对光纤中的第二光纤中被接收。根据相应的光纤端部的位置，光路将具有相对于探头的轴杆的空间取向。一旦不同的光纤形成一对光纤或者一旦探头旋转，空间取向就会不同。
根据实施例，所述系统还可以包括控制台，所述控制台包括光源、光探测器和处理单元，所述处理单元用于处理由所述光探测器提供的信号，所述控制台适于在体内进行组织检查和辨别。所述光源可以是激光器、发光二极管或滤光光源中的一种，并且所述控制台还可以包括光纤开关、分束器或二向色光束组合器中的一种。此外，所述设备还可以适于执行选择包括以下各项的组中的至少一个：漫反射光谱检查、漫射光学断层摄影、差分路径长度光谱检查、以及拉曼光谱检查。所述控制台可以包括至少一个光谱仪。
根据另一方面，提出了一种确定设备在组织中的位置的方法，包括以下步骤：(i)确定沿着在感兴趣区域中识别的路径的组织类型的序列，(ii)确定在光导的远端处的组织类型，(iii)将所确定的组织类型与所述路径上的组织类型进行比较，并且(iv)确定和指示所述光导的所述远端在所述路径上的可能的位置。
根据实施例，所述方法还可以包括以下步骤：借助于跟踪设备来跟踪所述光导的所述远端。在这样的实施例中，对所插入的设备的可能的位置的确定也可以基于所跟踪的位置。
根据另一实施例，所述方法还可以包括以下步骤：生成所述感兴趣区域的可视化以及要被插入在所述感兴趣区域中的元件的虚拟表示，其中，所述元件的所述虚拟表示的所述远端被示出在所述路径上最可能的位置处。
所述方法可以是信息处理方法，其中，组合不同的信息的目的是提供新信息，该新信息可以帮助医生处置患者。因此，根据实施例的方法不包括通过手术处置人体或动物体的步骤。
根据另一方面，所述方法可以以计算机程序单元的指令集的形式来实施，所述指令集当在上述系统的处理单元上被运行时使所述系统执行上述方法。这样的计算机程序单元可以优选被加载到数据处理器的工作存储器中。因此要配备数据处理器以执行该方法。另外，本发明涉及一种计算机可读介质，例如，CD-ROM，计算机程序可以被存储在所述计算机可读介质中。然而，所述计算机程序也可以存在于诸如万维网之类的网络上，并且能够从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。
本发明的上述方面以及其他方面、特征和优点也可以从下文描述的实施例的示例中导出，并且参考实施例的示例进行解释。下文将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但本发明不限于此。
附图说明
图1示出了根据实施例的系统。
图2示出了克氏针以及插入设备。
图3示出了骨螺钉以及光学感测设备。
图4示出了被插入到椎骨中的椎弓根螺钉。
图5是利用根据实施例的设备观察椎骨的视图。
图6a和图6b示出了图示将椎弓根螺钉插入到脊柱的椎骨中的不同情况的图像和曲线图的序列。
图7是图示能基于计算机程序来执行的方法的步骤的流程图。
附图中的图示仅是示意性的而不是按比例绘制的。应当注意，如果合适，在不同的附图中为相似的元件提供相同的附图标记。
附图标记列表：
102 系统
104 X射线设备或系统
106 基架
108 轮子
110 C形臂
112 表
114 患者
116 第一轴
118 第二轴
120 X射线源
122 X射线探测器
124 相机
126 处理单元
128 监视器
130 另外的相机
202 克氏针
204 前端部分
206 尾端部分
208 器械
210 抓握部分
212 手柄
220 螺钉
222 主体
224 颈部
226 头部
230 工具
240 光学感测设备
242 探头或探针
244 光导或光纤
246 光学控制台
248 组织感测
250 设备
252 设备尖端
300 椎骨
302 松质骨
具体实施方式
图1是包括X射线设备104的系统102的示意图，X射线设备104用于提供患者内部的X射线图像。X射线设备104具有由轮子108支撑的基架106、可移动的C形臂110以及用于支撑患者114的患者台112。在该特定示例中，患者114是人，但患者114也可以是动物。C形臂110能相对于第一轴116旋转，第一轴116具有与手术台112的主取向相对应的方向，并且C形臂110能相对于第二轴118旋转，第二轴118垂直于第一轴并且平行于患者台112。X射线源120和X射线探测器122(优选是矩形且平坦的探测器)被安装在C形臂110上，使得X射线源与X射线探测器沿着轴118彼此相对地定位。用于提供患者外部的视频图像流的相机124被安装在X射线探测器122旁边的C形臂110上，其中，相机124可以响应于例如可见光谱中的第一波长范围。用于提供患者外部的另外的相机图像流的另外的相机130可以被额外地安装在X射线探测器122旁边的C形臂110上，其中，另外的相机130可以响应于其他波长，例如响应于可见光谱中的另一波长范围。额外地和/或替代地，相机124和130可以用于跟踪处于相机的视场中的设备处的示踪板。
该系统还包括处理单元126和用于对信息进行可视化的监视器128，其中，一方面，处理单元可以与X射线设备连接，使得处理单元可以控制X射线图像的生成，另一方面，处理单元可以与相机124和130连接以用于控制和接收来自相机的图像并且/或者用于跟踪设备。处理单元还可以连接到数据库，其中，处理单元可以从数据库接收先前生成的X射线数据以及特定组织的光谱信息，以用于与在将设备插入组织期间感测的光谱进行比较。
图2示出了可以被插入到感兴趣区域中的组织中的设备的实施例。在该实施例中，该设备是具有前端部分204和尾端部分206的克氏针202，其中，前端部分204可以被提供有尖锐的尖端和/或螺纹，其有助于将克氏针插入到诸如骨之类的硬组织中。克氏针202可以由具有抓握部分210和手柄212的器械208来插入，其中，手柄212朝向抓握部分的移动可以向前(即，在前端部分的方向上)推动克氏针。
图3示出了椎弓根螺钉220以及光学感测设备240。椎弓根螺钉220包括主体222、颈部224和头部226。主体222被提供有螺纹，该螺纹具有螺距以及外径和内径，使得螺纹深度是外径与内径之差。椎弓根螺钉220具有中空的轴杆，光学感测设备240的光学探头或探针242可以被插入到该中空的轴杆中，使得光学探头或探针242延伸到螺钉220的远侧尖端228。探针242和整个光学感测设备240包含诸如光纤244之类的波导，光纤244连接到能够发送和接收光的光学控制台246。对所接收的光进行光谱分析，从而允许辨别在螺钉220的尖端处的组织。例如，能够应用诸如漫反射光谱检查、荧光光谱检查、拉曼光谱检查、OCT之类的技术。具体地，所接收的光用于确定指示例如螺钉220和光学探头242的尖端前面的组织的脂肪含量的参数，在骨的情况下，所接收的光又用于确定组织是骨的(较)软部分的组织还是骨的(较)硬部分的组织，从而允许在将螺钉220放置在骨中时进行导航辅助。应当理解，光学控制台246可以与图1所示的系统的处理单元126连接。因此，光学控制台提供的信息也可以由处理单元来处理，并且可以与从诸如X射线设备或跟踪设备之类的系统的其他部分接收的信息进行组合。
图4示出了被放置在椎骨300中的两个椎弓根螺钉220以及用于将螺钉220拧入骨中的工具230。螺钉插入放置软件和螺钉放置可以示出椎骨和规划的插入线。额外地和/或替代地，可以示出由相机引导的螺钉插入放置。也可以示出规划的轨迹，并且可以基于导航系统来示出螺钉的位置。应当注意，可以基于身体内部的早期拍摄图像来示出身体内部，其中，椎骨的实际位置可能因身体内部结构相对于身体外表面的位移而不同。
在图5中图示了模型的示例，该模型示出了在插入设备期间可能遇到的组织结构。设备250应当位于椎骨300中，其中，尖端252位于松质骨302中。这种松质骨具有较高的脂肪含量。因此，例如，基于组织的脂肪含量构建查找表能够用于指导设备放置。脂肪含量是能够利用光谱组织感测248实时确定的参数。一种确定差异的方法是根据基于设备放置规划软件的预测脂肪含量并将该预测脂肪含量与基于根据光谱组织感测而实时确定的脂肪含量所得到的脂肪含量进行比较。
图6描绘了来自在螺钉插入期间采集的序列的四幅图像601、602、603、604以及采集的组织测量值的示例。在图像601、602中，能够观察到螺钉尖端被定位在具有较高脂肪含量的松质骨中，而在图像603、604中，螺钉尖端被定位在具有较低脂肪含量的皮质骨中。
当根据成像/导航系统所确定的位置时，螺钉尖端应当处于皮质骨中，此时由感测系统执行的光谱组织分析不能确认螺钉是否被认为偏离轨道并且可能生成对应的信号。对此，除了组织的脂肪含量之外，还能够使用其他参数。例如，散射也可以揭示从松质骨到皮质骨的明显转变，因此也能够使用散射。
作为示例，在图像601、602、603、604的右侧的曲线图605中呈现了由螺钉尖端周围的组织反射的接收光的光谱的部分。在这些曲线图中，在横轴上，以纳米(nm)表示波长(λ)，而在纵轴上，以任意单位表示强度(I)。对于图像601和602，椎体中的松质骨组织的相对较高的脂肪含量转换为1200nm的波长附近的反射光的光谱中相对明显的最小值。
处理单元126(其可以连接到数据存储设备)可以将由光探测器测量的光谱变换成指示源-探测器光纤组合的组织状态的生理参数。为了确定某个组织是否在探头(或可植入设备)前面，能够将源-探测器对的信号与查找表进行比较。另一种方法是将测量的参数转换成生理参数并且为每种组织类型限定这些参数的范围。并入参考文献：Duck,F.A的“Physical properties of tissue:A 30comprehensive reference book”(1990年，学术出版社，Harcourt Brace Jovanovich，出版商)，其中，描述了基于分类和回归树(CART)分析的方法来用于基于这些生理参数对组织进行分类。
通常，来自给定组织类型的光谱看起来相似。相应的组织“指纹”(特性光谱)可以用于辨别组织类型。通常，首先(例如通过适配特性生色团的浓度或者通过计算主成分)提取/增强指纹，然后使用这些导出的特征，基于典型的机器学习方法(例如，SVM、CART、截止值或k-最近邻)来辨别组织。例如，很明显，脂肪光谱具有与肌肉或骨组织不同的特性形状(或指纹)。例如，对于具有相对较高的脂肪含量的组织而言，在1200nm的波长附近的反射光的强度下降相对于肌肉或皮质骨组织几乎总是更明显(参见图6中的右列曲线图605)。
可以利用算法来产生在规划的螺钉插入期间可能遇到的组织性质的表。为了确定组织性质，能够使用两种方法：第一，可以使用分割算法来分割脊柱的椎骨。解剖模型(例如，如图5所示的模型)可以应用于经分割的脊柱并且可以用于计算预期的光谱组织测量值。第二，可以使用能够利用光谱组织感测检测的测量脂肪含量或其他组织性质的成像技术。可以在诸如术前MRI之类的流程之前获取成像技术，该术前MRI因此被配置到导航系统。随后，一个或多个图像序列可以用作针对计算预期光谱组织测量值的算法的输入。这些图像系列能够是来自MRI的相同解剖结构的多个对比结果或多种成像模态的组合。MR光谱成像也能够用作输入。应当理解，可以组合这两种方法。
参考图7，描述了一种方法，即，一种软件解决方案。图7中的流程图图示了根据实施例的位置确定的原理。应当理解，关于基于计算机的方法描述的步骤是主要步骤，其中，这些主要步骤可能被区分或分成若干子步骤。此外，这些主要步骤之间可能还有子步骤。只有子步骤对于理解根据本发明的方法的原理是重要的，才会提及该子步骤。
在步骤S1中，处理单元接收包括不同组织类型的感兴趣区域的信息。可以从存储先前生成的图像的数据库和/或从紧接在接收之前生成信息/数据的成像设备接收这样的信息。
在步骤S2中，接收识别通过感兴趣区域的路径的输入。这样的输入可以由用户借助于触摸屏、计算机鼠标或键盘，通过在图像中直接指示并且/或者通过限定坐标来完成。额外地和/或替代地，输入可以由处理单元基于等效的流程来自动生成，即，处理单元可以建议通过组织的路径。然后，用户可以根据需要单独调整路径。
在步骤S3中，确定沿着路径的组织类型的序列。步骤S1至S3的顺序可以被认为是规划方法。
在步骤S4中，在沿着所确定的路径将设备插入感兴趣区域期间，从设备的尖端处的光学感测单元接收光学信息。该步骤可以包括发出光，接收光和确定光谱的子步骤。在步骤S5中，基于所接收的光学信息来确定光导的这个远端处的组织类型。
在步骤S6中，将在步骤S5中确定的组织类型与(在步骤S3中确定的)路径上的预定组织类型进行比较。
另外，在步骤S7中，可以借助于跟踪设备来跟踪光导的远端。实际上，可以例如通过对示踪板进行成像的相机来跟踪光导的近端(即，尾端)的空间位置和取向。光导的已知几何形状连同所确定的近端位置和取向允许确定远端，即使该远端当前不可见也是如此。
在步骤S8中，基于组织类型的比较并且/或者基于所跟踪的位置来确定光导的远端在其通过组织的路径上的可能的位置。基于该确定，能够生成指示步骤S9中的可能的位置的信号。
任选地，可以在步骤S10中生成感兴趣区域的可视化以及要被插入到感兴趣区域中的元件的虚拟表示，其中，元件的虚拟表示的远端被示出在图像中的路径上最可能的位置处，图像中的路径可以是先前(即，在流程的规划阶段期间)生成的。
应当理解，如有必要，可以重复步骤S4至S10以控制将设备插入到感兴趣区域中。应当注意，在减少对患者的X射线曝光方面也能够看到这种方法实现的优点，这是因为控制所插入的设备的位置主要不是基于X射线信息。
最后，应当注意，组织感测不仅与螺钉插入有关，而且还与许多其他临床流程有关。例如，活组织检查、深部脑刺激放置、肿瘤消融等。能够设想到组织感测硬件用于在这些流程中使用的典型设备。通过使用高级成像和/或解剖建模，能够计算大多数解剖区域的预期光谱组织测量值。举例来说，以下临床应用将受益于本发明：(i)在颈椎、胸椎和腰椎中插入椎弓根螺钉，(ii)各种骨创伤中的骨折固定，以及(iii)髋关节和膝关节置换术中的椎板定位。
虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件，并且词语“一”或“一个”不排除多个。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种用于确定能被插入到组织中的设备(202、220、250)的位置的系统，包括：
光学感测设备(240)，其包括具有远端的光导(244)，所述光导被配置为被布置在可插入设备中，使得所述光导的所述远端与所述可插入设备的前端相邻，以及
处理单元(126)，其中，所述处理单元被配置为：
(i)接收包括不同组织类型的感兴趣区域的信息，
(ii)接收识别通过所述感兴趣区域的路径的输入，
(iii)确定沿着所述路径的组织类型的序列，
(iv)从光学感测单元接收光学信息，
(v)基于所接收的光学信息来确定在所述光导的所述远端处的组织类型，
(vi)将所确定的组织类型与所述路径上的组织类型进行比较，
(vii)基于对组织类型的所述比较来确定所述光导的所述远端在所述路径上的可能的位置，以及
(viii)生成指示所述可能的位置的信号。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括用于跟踪所述光导的所述远端相对于所述感兴趣区域的位置的跟踪设备(124、130)，其中，对所述可能的位置的确定还基于所跟踪的位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述跟踪设备(124、130)包括用于EM跟踪、光学跟踪和/或形状感测的元件。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，所述系统的所述处理单元(126)生成指示基于所接收的光学信息所确定的组织类型与沿着通过所述感兴趣区域的所述路径的位置的可能的组织类型之间不匹配的信号。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，所述处理单元(126)还被配置为生成所述感兴趣区域的可视化以及要被插入在感兴趣区域中的元件的虚拟表示，其中，所述元件的所述虚拟表示的所述远端被示出在所述路径上最可能的位置处。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，还包括用于对包括所述感兴趣区域的操作区进行成像的相机(124、130)，其中，所述处理单元(126)还被配置为生成所述操作区与所述感兴趣区域的内部结构的组合可视化。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，还包括用于生成包括不同组织类型的感兴趣区域的信息的成像系统，其中，所述成像系统是选自包括以下各项的组的医学成像系统：X射线成像系统(104)、MR成像系统、CT成像系统，以及超声成像系统。
8.根据权利要求2至7中的任一项所述的系统，还包括用于将所述元件插入到所述组织中的器械(208、230)，其中，所述器械的位置和取向能由所述跟踪设备来追踪，并且其中，所生成的可视化包括对所述器械与所述感兴趣区域的关系的指示。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的系统，其中，所述能被插入到组织中的设备是选自包括以下各项的组的设备：螺钉、克氏针、钻子，以及锥子。
10.一种确定能被插入到组织中的设备的位置的方法，所述方法包括以下步骤：
确定沿着在感兴趣区域中识别的路径的组织类型的序列，
确定光导(244)的远端处的组织类型，
将所确定的组织类型与所述路径上的组织类型进行比较，
确定和指示所述光导的所述远端在所述路径上的可能的位置。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：借助于跟踪设备(124、130)来跟踪所述光导的所述远端，并且进一步基于所跟踪的位置来确定所述可能的位置。
12.根据权利要求10和11中的任一项所述的方法，还包括以下步骤：生成所述感兴趣区域的可视化以及要被插入在所述感兴趣区域中的元件的虚拟表示，其中，可插入设备的所述虚拟表示的所述远端被示出在所述路径上最可能的位置处。
13.一种包括指令集的计算机程序产品，所述指令集当在根据权利要求1所述的系统的处理单元(126)上被运行时执行根据权利要求10所述的方法的步骤。
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