CN111053964A - 插入设备定位引导系统和方法 - Google Patents

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阮·科恩
盖伊·本·以斯拉
阿纳特·霍夫斯
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Abstract

本文提供了一种用于插入设备定位引导系统的系统和方法，包括：电磁场生成器，被配置为生成覆盖治疗区域的电磁场；板传感器，被配置为定位在治疗区域内的限定对象的方位的位置；参考传感器，被配置为在治疗区域内定位在对象的躯干上，参考传感器被配置为限定表示对象的躯干相对于场生成器的位置和方位的参考坐标系；配准传感器，被配置为相对于参考坐标系标记至少第一和第二解剖位置；以及处理器，被配置为操作场生成器，读取从板传感器、参考传感器和配准传感器获得的信号，计算其相对于场生成器的位置和方位，生成表示对象躯干以及第一和第二解剖位置的3D解剖图，处理器还被配置为促进在3D解剖图上可视化相对于第一和第二解剖位置的位于插入设备的远尖端部分中的尖端传感器的位置、方位和/或路径，而与对象的移动无关并且与场生成器的位置和/或方位的偏差无关，从而促进成功医疗手术的确定。

Description

插入设备定位引导系统和方法
技术领域
本公开的实施例涉及插入设备定位引导系统和方法。
背景技术
肠道喂饲通常用作不能另外给养的患者的营养支持。尽管许多益处与肠道喂饲的早期开始有关，但饲管的错置是相对常见的，并且可能导致患者不适和并发症。仅在管已经插入之后确认管的位置延迟了供养和水合作用或药物治疗的开始。用于鼻肠内饲管的引导放置的床边电磁(EM)系统是可用的，并且在手术期间由医务人员使用以避免饲管的错置。然而，仍然需要可靠的实时跟踪系统，其在医疗手术期间为关键工具定位提供增强的精度。
相关技术的前述示例和与其相关的限制旨在是说明性的而非排他性的。在阅读说明书和研究附图之后，相关技术的其它限制对于本领域技术人员将变得显而易见。
发明内容
结合系统、工具和方法描述和说明了下面的实施例及其方面，这些实施例和方面是示例性和说明性的，而不是对范围的限制。
通常与使用电磁定位引导系统插入饲管相关联的问题中的一个是在对象环境中难以获得可靠性，对象环境通常是动态的。例如，对象经常移动，并且床从一个地方移动到另一个地方。因此，本文提供了一种电磁定位引导系统，其可以可靠地操作而不管对象的移动或位置，并且不需要校准。
根据一些实施例，提供了一种插入设备定位引导系统，包括：电磁场生成器，被配置为生成覆盖治疗区域的电磁场；板传感器，被配置为定位在治疗区域内的限定对象的方位(具体地，垂直于对象胸部的矢量)的位置；参考传感器，被配置为在治疗区域内被定位在对象的躯干上，参考传感器被配置为限定表示对象的躯干相对于所述电磁场生成器的位置和方位的参考坐标系；配准传感器，被配置为相对于参考坐标系标记至少第一解剖位置和第二解剖位置；以及处理电路，被配置为操作所述电磁场生成器，读取从板传感器、所述参考传感器和所述配准传感器获得的信号，计算其相对于所述电磁场生成器的位置和方位，所述处理电路还被配置为生成表示对象的躯干以及第一解剖位置和第二解剖位置的解剖图，所述处理电路还被配置为，独立于对象的移动并且独立于所述电磁场生成器的位置和/或方位的偏差，促进在3D解剖图上可视化相对于第一解剖位置和第二解剖位置的位于插入设备的远尖端部分中的尖端传感器的位置、方位和路径，从而促进成功医疗手术的确定。
在一些实施例中，参考传感器被配置为定位在对象躯干的一侧，使得3D解剖图进一步描绘对象的身体轮廓。在一些实施例中，3D解剖图示出基本上平行于板传感器的对象的正面上视图。在一些实施例中，3D解剖图示出基本上垂直于板传感器的对象的侧视图。在一些实施例中，3D解剖图示出对象的轴向图。
在一些实施例中，系统还包括被配置为显示3D图的监视器。
根据一些实施例，本文公开的术语“解剖图”可以指一个或多个示意图、一个或多个2D解剖图、一个或多个3D解剖图或其任何组合。根据一些实施例，如本文公开的术语“解剖图”可以指图组(例如，2、3、4个或更多图)，每一个表示不同的视图(例如，主视图、正面上视图、侧视图、轴向图)。根据一些实施例，所述解剖图或图组可以指在手术之前获取的对象胸部图像、从在手术之前进行的CT或MRI扫描生成的上躯干的类X射线图像(例如，主视图或侧视图DRR-数字重建的射线照片)。这可以有利地允许用户在对象的扫描上监视插入管(例如饲管)的插入，该对象的扫描示出例如对象的肺和/或胃肠器官。
在一些实施例中，板传感器被配置为定位在对象的上躯干和/或颈部下方。
在一些实施例中，配准传感器是被配置为手动操作的触针。
在一些实施方式中，插入设备是胃肠管。
在一些实施例中，第一解剖位置是胸骨上切迹，第二解剖位置是剑突。在一些实施例中，胃肠管相对于第一和第二解剖位置的路径的主视图显示指示成功插入。在一些实施例中，胃肠管的显示路径(在主视图中)与第一和第二解剖位置之间的轴相交的位置指示成功插入。在一些实施例中，胃肠管的显示路径的实际形状指示成功插入。
根据一些实施例，提供了一种用于引导插入设备的方法，该方法包括：使用电磁场生成器，向治疗区域施加电磁场；将板传感器定位在治疗区域内的限定对象的方位的位置；在治疗区域内在对象的躯干上定位参考传感器，参考传感器限定表示对象的躯干相对于场生成器的位置和方位的参考坐标系；使用配准传感器，标记至少第一和第二解剖位置；使用处理电路，操作所述场生成器，读取从板传感器、参考传感器和配准传感器获得的信号，计算其相对于所述场生成器的位置和方位，生成表示对象的躯干以及第一和第二解剖位置的解剖图；以及独立于对象的移动并且独立于所述场生成器的位置和/或方位的偏差，在解剖图上显示插入设备的尖端传感器相对于第一和第二解剖位置的位置、方位和/或路径。
在一些实施例中，方法还包括在解剖图上显示插入设备的远尖端部分的路径的步骤，从而便于确定成功的医疗手术。
在一些实施例中，参考传感器的定位包括将其定位在对象躯干的一侧，使得解剖图进一步描绘对象的身体轮廓。
在一些实施例中，板传感器的定位包括将其定位在对象的上躯干和/或颈部下方。
在一些实施例中，配准传感器是手动操作的触针。
在一些实施例中，解剖图示出基本上平行于板传感器的对象的正面上视图。在一些实施例中，解剖图示出基本上垂直于板传感器的对象的侧视图。在一些实施例中，解剖标测图示出对象的轴向图。
在一些实施例中，插入设备是胃肠管。
在一些实施例中，第一解剖位置是胸骨上切迹，第二解剖位置是剑突。在一些实施例中，胃肠管相对于第一和第二解剖位置的路径显示指示成功插入。在一些实施例中，胃肠管的显示路径与第一和第二解剖位置之间的轴相交的位置指示成功插入。在一些实施例中，胃肠管的显示路径的实际形状指示成功插入。
在一些实施例中，电磁场生成器不与对象进行任何物理接触。在一些实施例中，电磁场生成器被设计成不与对象物理接触。在一些实施例中，电磁场生成器不被设计成与对象直接或间接物理接触。
在一些实施例中，处理器/处理电路可包括两个单元或两个子单元。第一个被配置为控制整个跟踪系统，例如，操作场生成器，读取从板传感器、参考传感器和配准传感器获得的信号，并计算其相对于所述场生成器的位置和方位。第二个被配置为从第一处理器接收所计算的位置和方位信息，并且使用该信息来生成表示对象的躯干以及第一和第二解剖位置的3D解剖图，并且允许在3D解剖图上独立于对象的移动并且独立于场生成器的位置和/或方位的偏差来可视化尖端传感器相对于第一和第二解剖位置的位置、方位和/或路径。
根据一些实施例，尖端传感器，其也可以被称为位置传感器，被定位在管/导管/探针的远端处或附近，并且帮助确定管/导管/探针的远端在对象中的位置。
根据一些实施例，可以使用诸如磁场传感器、基于阻抗的传感器或超声传感器的传感器(例如，位置传感器)来应用本文所述的系统和方法。根据一些实施例，位置传感器(例如，尖端传感器)可以指安装在导管/管/探针上的元件，其导致处理电路接收指示元件的坐标的信号。位置传感器可包括接收器，其基于由传感器(例如，从场生成器)接收的能量向处理电路/控制单元生成位置信号。根据一些实施例，传感器和处理单元之间的通信可以是无线的。
本发明及其实施例的更多细节和特征可以在说明书和附图中找到。
除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文所述的那些类似或等同的方法和材料可用于本发明的实践或测试中，但合适的方法和材料描述如下。在冲突的情况下，以专利说明书，包括定义为准。此外，材料、方法和实施例仅是说明性的，而不是限制性的。
附图说明
在参考的附图中示出示例性实施例。图中所示的部件和特征的尺寸通常是为了方便和清楚地表示而选择的，并且不必按比例示出。附图列出如下。
图1是根据一些实施例的插入设备定位引导系统的框图；
图2A示意性地示出根据一些实施例的医院环境中的插入设备定位引导系统；
图2B示出根据一些实施例的图2A的图示的放大部分；
图2C示出根据一些实施例的图2A的图示的侧视图；
图2D-E示意性地示出根据一些实施例的医院环境中的插入设备定位引导系统，其示出使用位于不同位置的触针、参考传感器和板传感器标记的解剖位置；
图3A示出根据一些实施例的插入设备的放置的“实时”显示的视图；
图3B示出根据一些实施例的插入设备的放置的“回放”显示的视图；以及
图4是根据一些实施例的用于引导插入医疗设备的位置的方法的步骤的流程图；
图5A示出在一些实施例中用作解剖图的上身体模仿真X射线的示例；
图5B示出根据一些实施例的在插入设备之前的位置的“实时”显示的视图，同时使用图5A的上身体模仿真X射线作为解剖图；
图5C示出根据一些实施例的插入设备的放置的“实时”显示的视图，同时使用来自图5A的上身体模仿真X射线作为解剖图。
具体实施方式
本文公开了一种用于引导可插入医疗设备(例如，管，诸如饲管)的插入的系统和方法。所公开的系统可以用作插入设备定位引导系统。该系统可以用于在插入过程期间实时跟踪和指示插入医疗设备的位置。作为一个示例，系统可以在饲管被插入到对象体内时跟踪和指示饲管的尖端的位置。有利地，这使得插入过程相当容易和安全，确保管被插入到正确的位置处。
根据一些实施例，提供了一种插入设备定位引导系统，包括：电磁场生成器，被配置为生成覆盖治疗区域的电磁场；板传感器，被配置为定位在治疗区域内的限定对象的方位(具体地，垂直于对象胸部的矢量)的位置中；参考传感器，被配置为在治疗区域内被定位在对象的躯干上，参考传感器被配置为限定表示对象的躯干相对于所述场生成器的位置和方位的参考坐标系；配准传感器，被配置为相对于所述参考坐标系标记至少第一和第二解剖位置；以及处理电路，被配置为操作所述场生成器，读取从所述板传感器、所述参考传感器和所述配准传感器获得的信号，计算其相对于所述场生成器的位置和方位，生成表示对象的躯干以及第一和第二解剖位置的解剖图，所述处理器/处理电路还被配置为，独立于对象的移动并且独立于所述场生成器的位置和/或方位的偏差，促进在解剖图上可视化位于插入设备的远尖端部分中的尖端传感器相对于所述第一和第二解剖位置的位置、方位和路径，从而便于确定成功的医疗手术。可选地，系统还包括被配置为显示图的监视器。
板传感器被配置为定位在治疗区域内的限定对象的方位(具体地，垂直于对象的胸部的矢量)的位置。对象的方位(具体地，垂直于对象的胸部的矢量)可以由被配置为定位在治疗区域内的板传感器指示。在非限制性示例中，板传感器被配置为定位在对象的上躯干和/或颈部下方。
表示对象的躯干相对于场生成器的位置和方位的参考坐标系可以由参考传感器指示，该参考传感器被配置为在治疗区域内定位在对象的躯干上。参考传感器可以定位在对象躯干的一侧，使得解剖图进一步描绘对象的身体轮廓。
第一和第二解剖位置可以由配准传感器指示，配准传感器被配置为相对于参考坐标系标记至少第一和第二解剖位置。可选地，配准传感器是配置为手动操作的触针。可选地，第一解剖位置是胸骨上切迹，第二解剖位置是剑突，并且胃肠管相对于第一和第二解剖位置的路径显示指示成功插入。
在用于将管放置在对象体内的手术的整个持续时间期间，电磁场生成器可以是静态的。在这种情况下，在将管放置在对象体内的手术的整个持续时间内，电磁场覆盖的区域是静态的/恒定的。有利地，静态电磁场可以有助于显示器的精度。
解剖图可以示出基本上平行于板传感器的对象的正面上视图和/或基本上垂直于板传感器的对象的侧视图和/或对象的轴向图。
适于用作上述电磁跟踪系统的硬件的一个示例是加拿大安大略省北方数字公司(Northern Digital Inc.)的
Figure BDA0002222333160000061
系统，该系统包括电磁场生成器和一个或多个传感器。
在以下描述中，设备的不同实施例的类似元件由相差100的整数倍的元件编号来表示。例如，图1的电磁场生成器由附图标记102表示，而与图1的电磁场生成器102相对应的图2的电磁场生成器由附图标记202表示。
现在参考图1，其是插入设备定位引导系统100的框图。系统100包括：电磁场生成器102，被配置为产生至少覆盖感兴趣区域103B(例如，诸如对象躯干的治疗区域)的电磁场103a；多个电磁传感器，诸如传感器104、106和108，以指示尖端传感器(位于插入设备的远尖端部分内)在感兴趣区域103b(通常是对象躯干)的解剖图(图3A-B)上的位置。系统100还包括处理器110，处理器110被配置为操作所述场生成器，读取从板传感器、参考传感器和配准传感器获得的信号，计算其相对于所述场生成器的位置和方位，并且生成表示对象躯干的解剖图。处理器110被配置为促进在解剖图上可视化相对于预先指定的解剖位置的尖端传感器的位置和路径，而与对象的移动无关并且与场生成器102的位置和/或方位的偏差无关。系统100还包括监视器112，监视器112可操作地连接到处理器110，并且被配置为在解剖图上显示从插入设备尖端到插入部位的路径和/或位置。在一些实施例中，监视器112可以与处理器110集成，诸如在一体化计算机的情况下。因此，可以确定成功的医疗手术(例如，将饲管插入到胃中而不是肺中)。
传感器108通常是被配置为定位在治疗区域内的限定对象的方位的位置的板传感器。可选地，位置指示对象的姿势。板传感器108可选地是6-DOF(自由度)电磁传感器。板传感器108可选地定位在对象的床上，并且被配置为通过标记床的位置来标记对象的姿势。可替换地，板传感器108可以附着到对象的身体。可选地，板传感器108定位在对象的背部下方。可选地，板传感器108定位在对象的上躯干和/或颈部下方。在板传感器108保持邻近对象背部的情况下，其可指示对象是躺着、躺着且其上体部分抬起还是坐着。参考传感器108可以是例如6-DOF电磁传感器，能够确定其相对于场生成器102的位置(XYZ轴)和姿态(滚动、偏转和俯仰)的6个轴。
传感器104通常是被配置为定位在对象的躯干上的参考传感器。参考传感器104被配置为限定表示对象的躯干相对于场生成器的位置和方位的参考坐标系。可选地，参考传感器104可以附着到对象的皮肤，例如在对象的躯干的一侧，诸如在对象的腋窝下。在这种情况下，解剖图进一步描绘了对象的身体轮廓。参考传感器104可以是例如6-DOF电磁传感器，能够确定其相对于场生成器102的位置(XYZ轴)和姿态(滚动、偏转和俯仰)的6个轴。
传感器106通常是被配置为定位在和/或标记对象身体(例如对象躯干)上的至少第一和第二解剖(胸部)位置的配准传感器。可以取决于所使用的手术类型、插入医疗设备的类型等来标记不同的解剖位置。解剖位置的标记可以是物理的，诸如附着标记/基准(例如粘贴标签)。可替换地，解剖位置的标记可以是虚拟的，诸如配准虚拟标记/基准。根据实施例，标记可以促进识别或指定对象体内或上的解剖位置，诸如在非限制性示例中，对象的胸骨上切迹和对象的剑突。
可选地，配准传感器106是被配置为手动操作以在由触针的操作者识别的对象身体上标记至少第一和第二解剖位置的触针传感器。仅作为示例，一旦触针传感器106被定位在对象身体上的期望点上，可以通过向软件指示(例如但不限于通过按压GUI按钮或语音激活)来做出标记。标记可以被通信到处理器110并由处理器110登记。
系统100被配置为与插入医疗设备(未示出)诸如饲管结合工作。插入医疗设备可包括一个或多个传感器以允许其在感兴趣区域103b内的跟踪。优选地，传感器位于插入医疗设备的尖端。在这种情况下，处理器110和监视器112被配置为计算和显示在通向插入部位/目标区域的指定解剖位置之间的插入医疗设备的尖端的位置和/或推进。
根据一些实施例，如本文所用，术语“插入设备”和“插入医疗设备”可指适于插入体内的任何设备/工具。插入设备可以是任何医疗插入设备或医疗外科设备。插入医疗设备的非限制性示例包括饲管，诸如胃肠管(例如鼻肠饲管)、气管内导管、气管造口术管、胃管、导管或环甲管。插入设备的其它示例在本领域中是公知的。
根据一些实施例，术语“处理电路”和“处理器”可以互换使用。
在一些实施方案中，插入设备是管。在一些实施例中，管是饲管。在一些实施例中，管是胃/肠饲管，诸如但不限于鼻胃饲管或鼻肠饲管。根据一些实施例，饲管可以具有设置在其中和/或其上的电磁传感器，例如在其远端处。
现在参考图2A-E，其示意性地示出根据一些实施例的在医院环境中的插入设备定位引导系统200。图2A示意性地示出根据一些实施例的医院环境中的插入设备定位引导系统，图2B示出根据一些实施例的图2A的视图的放大部分，图2C示出根据一些实施例的图2A的视图的侧视图，以及图2D-E示意性地示出根据一些实施例的医院环境中的插入设备定位引导系统，示出使用位于不同位置的触针、参考传感器(如图2A-C所示)和板传感器标记的解剖位置。
与图1的系统100类似，系统200包括电磁场生成器202和多个电磁传感器204、206和/或208。此外，系统200被配置为与插入医疗设备(未示出)一起工作，该插入医疗设备可包括一个或多个电磁传感器，该一个或多个电磁传感器被配置为感测和/或干扰由场生成器202产生的电磁场。可选地，系统200的监视器212与计算机集成，计算机对应于或包括图1的处理器110。
根据一些实施例，电磁场生成器202可以相对于对象以这样的角度和位置定位，以便使能所产生的电磁场覆盖外部和内部工作区域，或者换句话说，覆盖整个上躯干(至少从鼻部区域到十二指肠区域)。参考传感器204、板传感器208和触针传感器206都被覆盖在由场生成器202产生的场下方。饲管的尖端传感器被配置为在消化系统内移动，并且因此可以追踪其路径。参考传感器204可以附着到对象的皮肤和/或在对象的皮肤上，例如在对象的腋窝下。用于传感器的附着的合适手段在本领域中是公知的，例如，粘着剂、医疗胶等。参考传感器204可以用于基于由场生成器202发射的电磁场(未示出)来检测对象相对于场生成器202的位置(XYZ轴)和姿态(滚动、偏转和俯仰)。
如本文所讨论的，板传感器208可以定位在限定对象的方位(或至少是被治疗的身体部分的方位)的位置处。例如，如果医疗插入手术涉及对象的躯干，则平板传感器208可以定位在对象的床215的平行于躯干的部分上，如图2D所示。可替换地，如图2E所示，平板传感器308至少部分地插入在对象的背部和床215之间。
可以手动操作触针传感器206以在对象的皮肤上标记一个或多个解剖位置。例如，图2D和2E示出在对象的胸部上标记两个这样的解剖位置(在这些图中表示为“206a”和“206b”)。解剖位置206a标记在胸骨上切迹上，解剖位置206b标记在剑突上。标记可被传通信到计算机并由计算机登记。
可选地，计算机接收参考传感器204、板传感器208以及两个标记的解剖位置206a和206b的位置和姿势的信号，并计算代表对象躯干的解剖标记，此后医疗手术可以开始。在引导饲管的插入的示例性情况下，饲管的尖端配备有传感器。可选地，计算机从第二处理器接收传感器的实际位置和方位，第二处理器接收信号并计算传感器的位置。可选地，计算机从第二处理器接收实际位置和方位，第二处理器从传感器接收信号并计算它们的物理位置。
系统200操作如下：
电磁场生成器202被激活以向治疗区域施加电磁场，覆盖对象的躯干；
板传感器208/308被定位在治疗区域内，在限定对象的方位(或至少是被治疗的身体部分的方位)的位置，例如，在对象躯干下方的床上；
参考传感器204位于治疗区域内，在对象的躯干上，优选地在躯干的侧面。参考传感器204限定表示对象的躯干相对于场生成器的位置和方位的参考坐标系；
配准传感器206用于标记对象的躯干上的两个解剖位置(例如胸骨上切迹和剑突)；
使用处理器，生成表示躯干和两个解剖位置的解剖图，并在监视器212上显示解剖图和(饲管的)尖端传感器的位置和路径。可以相对于两个解剖位置和/或相对于在两个解剖位置之间经过并沿着躯干中心的纵轴来显示尖端传感器的路径。
现在参考图3A和图3B，图3A示出根据一些实施例的插入设备的放置的“实况”显示的视图，图3B示出根据一些实施例的插入设备的放置的“回放”显示的视图。这样的显示可以呈现在诸如监视器212的监视器上。左角包括一般信息和对象的详细资料，并且在图3B的显示中，还包括回放控制。
示意性地画出尖端的路径，使能护理人员看到管的整个插入路径，直到它到达期望的位置。可选地，如图3A和3B所示，箭头靠近路径的尖端，指示管指向的实际方向。这种(这些)箭头可以帮助使用者正确地插入管(或更好地理解管在何处移动以及向哪个方向移动)。图3A和3B的显示器都示出对象身体的三个视图：在监视器的右上侧示出的主视图，在监视器的左下侧示出的侧视图，以及在监视器的右下侧示出的轴向图。在一些实施例中，可以示出不同的和/或额外的视图。
插入插入医疗设备的护理人员可以观察监视器212上的指示，同时手动地将医疗器械移动到对象体内，以便将其引导到体内的期望位置。
现在参考图4，其是根据一些实施例的用于引导插入医疗设备的位置的方法的步骤的流程图。步骤420包括向治疗区域施加电磁场。可选地，定位电磁场生成器，例如图2的电磁场生成器202，使得电磁场覆盖治疗区域。将诸如图2A-D的板传感器208的板传感器定位在限定对象的方位(或至少是正被治疗的身体部分的方位)的位置(步骤422)。将诸如图2A-D的参考传感器204的参考传感器定位在治疗区域内的对象上，在对象的躯干上，参考传感器限定表示对象的躯干相对于场生成器的位置和方位的参考坐标系(步骤424)。可选地，参考传感器位于对象躯干的一侧，以便指示对象的身体轮廓。通过使用配准传感器来标记至少第一和第二解剖位置(步骤426)。可选地，手动操作诸如图2A-D的触针传感器206的触针传感器，以标记至少第一和第二解剖位置(例如206a和206b)。可替换地，一个或多个配准传感器定位在至少第一和第二解剖位置上。可选地，第一解剖位置是胸骨上切迹，第二解剖位置是剑突。参考传感器204、板传感器208以及两个标记的解剖位置206a和206b中的每一个都存在于感兴趣区域内。步骤420、422和424中的每一个可以同时执行或者以可互换的顺序执行。通过使用处理器生成表示对象躯干以及第一和第二解剖位置的解剖图(步骤428)。可以基于从参考传感器204、板传感器208和两个标记的解剖位置206a和206b接收的信号生成解剖图。在解剖图上显示插入设备的尖端传感器相对于第一和第二解剖位置的位置和方位，其独立于对象的移动并且独立于场生成器的位置和/或方位的偏差(步骤430)。这可以在所有传感器保持在场生成器的感测体积内时完成。可选地，方法还可包括选择和加载对象的术前外部图像(例如，胸部X射线(诸如图5A中所示的上身体模仿真X射线)、CT或MRI)(步骤432)，在加载的正面图像(在胸部C射线的情况下)或正面和侧面图像(从CT或MRI生成的DRR)上标记(自动或由用户手动标记)第一和第二解剖位置(步骤434)，并且覆盖一个图像(X射线)或多个图像(正面和侧面)，同时将标记的解剖位置与它们在它们各自视图上的预定位置对准(步骤436)。应当理解的是，除了步骤428-430之外，可以执行步骤432-436，并且可以在步骤428-430之后执行步骤432-436。可替换地，可以执行步骤432-436而不是步骤428-430。可选地，解剖图示出基本上平行于板传感器的对象的正面上视图、基本上垂直于板传感器的对象的侧视图、对象的轴向图。可选地，解剖图通过计算和显示插入设备相对于第一和第二解剖位置206a和206b的位置，使能插入设备(具有被配置为感测和/或干扰由场生成器产生的电磁场的电磁传感器)在对象体内的位置的可视化。可选地，计算可包括至少基于从参考传感器204和平板传感器208接收的信号来标准化位置，在手术期间连续地和/或实时地获得信号。
现在参考图5B，其示出根据一些实施例的在插入设备的插入之前的放置的“实时”显示的视图，同时使用图5A的胸部模拟X射线作为解剖图。应当理解的是，其他类型的图像同样可以被使用，因此在本公开的范围内。在X射线的上载之后，用户在加载的正面图像(或者当使用来自CT或MRI的DRR时在正面和侧面图像)上标记第一和第二解剖位置，从而使能覆盖X射线图像，同时将标记的解剖位置与它们在它们各自视图上的预定位置对准。
一旦完成对准，就可以在实际X射线图像上监视插入管(例如，饲管)的插入，如图5C所示，从而提供插入过程的对象特定视图。
本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可包括计算机可读存储介质(或媒体)，其上具有用于使处理器执行本发明的各方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是有形设备，其可以保存和存储由指令执行设备使用的指令。计算机可读存储介质可以是，例如，但不限于，电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举列表包括以下：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、其上记录有指令的机械编码设备，以及前述的任何合适的组合。如本文所使用的计算机可读存储介质本身不应被解释为瞬时信号，诸如无线电波或其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)或通过导线传输的电信号。相反，计算机可读存储介质是非瞬时(即，非易失性)介质。
在此描述的计算机可读程序指令可以经由网络，例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络，从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或者下载到外部计算机或外部存储设备。网络可包括铜传输电缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集体系结构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言，诸如Java、Smalltalk、C++等，以及传统的过程编程语言，诸如“C”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全在用户的计算机上执行，部分在用户的计算机上执行，作为独立的软件包执行，部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，使用因特网服务提供商通过因特网)。在一些实施例中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可以通过使用计算机可读程序指令的状态信息使电子电路个性化来执行计算机可读程序指令，从而执行本发明的各方面。
在此参考根据本发明的实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本发明的各方面。可以理解的是，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机可读程序指令来实现。
这些计算机可读程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的设备。这些计算机可读程序指令还可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可以引导计算机、可编程数据处理设备和/或其他设备以特定方式工作，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制造品，该制造品包括实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的各方面的指令。
计算机可读程序指令还可以被加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它设备上，以使得在计算机、其它可编程设备或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而在计算机、其它可编程设备或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。
附图中的流程图和框图示出根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以表示模块、段或指令的一部分，其包括用于实现指定的(一个或多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替换实施方式中，框中所注明的功能可不按图中所注明的次序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。还将注意到的是，框图和/或流程图的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以由执行指定功能或动作或执行专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的系统来实现。
为了说明的目的，已经给出了本发明的各种实施例的描述，但是这些描述不是穷举的或者限于所公开的实施例。在不背离所述实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。选择这里使用的术语是为了最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场上发现的技术改进，或者使本领域的其他普通技术人员能够理解本文公开的实施例。

Claims (21)

1.一种用于定位肠内管的引导系统，包括：
电磁场生成器，被配置为定位在对象的躯干的外部，所述电磁场生成器被配置为产生覆盖治疗区域的电磁场；
肠内管，包括电磁传感器，所述电磁传感器被配置为感测其相对于所述电磁场的位置和/或方位；
参考传感器，被配置为在所述治疗区域内被定位在所述对象的躯干上，所述参考传感器被配置为限定表示所述对象的躯干相对于所述场生成器的位置和方位的参考坐标系，所述参考传感器被配置为独立于所述肠内管的插入而被定位；
配准传感器，被配置为在所述对象的躯干上标记至少第一解剖位置和/或方位和第二解剖位置和/或方位；以及
处理电路，被配置为
读取从所述参考传感器和所述配准传感器获得的信号，并基于所述信号计算所述对象相对于所述场生成器的方位；
选择并加载所述对象的术前外部图像到显示器上；
在所述术前外部图像上标记所述第一解剖位置和所述第二解剖位置的位置；
在所述术前外部图像上示出肠内管插入相对于所述第一解剖位置和所述第二解剖位置的路径；其中，根据在肠内管的插入期间由尖端传感器感测的电磁场的强度的变化来生成所述路径。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述处理电路还被配置为加载表示躯干的预定义解剖图；以及在选择和加载所述术前外部图像之前，基于由所述配准传感器标记的所述第一解剖位置和第二解剖位置以及所计算的所述对象的方位来对准所述解剖图。
3.如权利要求1所述的系统，还包括被配置为定位在所述治疗区域内的限定对象的方位的位置处的板传感器，所述板传感器被配置为独立于所述肠内管的插入而被定位；以及其中所述处理电路还被配置为读取从所述板传感器获得的信号，并且其中计算所述对象的方位还基于板传感器信号。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述板传感器被配置为定位在所述对象的上躯干和/或颈部的下方或上方。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述参考传感器被配置为定位在所述对象的躯干的一侧。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述解剖图示出所述对象的正面上视图、所述对象的侧视图、所述对象的轴向图或者其组合。
7.如权利要求1所述的系统，还包括被配置为显示所述术前外部图像的监视器。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述配准传感器被并入配置为手动操作的触针的尖端中。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述第一解剖位置是胸骨上切迹，所述第二解剖位置是剑突，以及其中所述肠内管相对于所述第一解剖位置和第二解剖位置的路径显示指示成功插入。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述肠内管是饲管。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述电磁传感器被定位在所述肠内管的远尖端处。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述电磁传感器是被配置为可移除地定位在所述肠内管内的独立单元。
13.一种用于引导肠内管的插入的方法，所述方法包括：
使用外部电磁场生成器以施加覆盖治疗区域的电磁场；
在所述治疗区域内将参考传感器定位在对象的躯干上，其中所述参考传感器限定表示对象的躯干相对于所述电磁场生成器的方位的参考坐标系，其中所述参考传感器被配置为独立于肠内管的插入而被定位；
使用配准传感器标记至少第一解剖位置和第二解剖位置；
使用处理电路来：
选择并加载所述对象的术前外部图像到显示器上；
在所述术前外部图像上标记所述第一解剖位置和第二解剖位置的位置；
将肠内管插入到所述对象中，所述肠内管包括被配置为感测其相对于所述电磁场生成器的位置和/或方位的尖端传感器；以及
在术前外部图像上示出肠内管插入的路径；其中根据在所述肠内管的插入期间由所述尖端传感器感测的所述电磁场的强度的变化来生成所述路径。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：加载表示躯干的预定义解剖图；以及在选择和加载所述术前外部图像之前，基于由所述配准传感器标记的所述第一解剖位置和第二解剖位置以及所限定的参考坐标系来对准所述解剖图。
15.如权利要求13所述的方法，还包括独立于所述肠内管的插入将板传感器定位在所述治疗区域内的限定对象的方位的位置；以及其中所述处理电路还用于至少基于从所述板传感器获得的信号来计算所述对象相对于所述电磁场生成器的方位。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述板传感器的定位包括将其定位在所述对象的上躯干和/或颈部下方或上方。
17.如权利要求13所述的方法，其中定位所述参考传感器包括将其定位在所述对象的躯干的一侧。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述解剖图示出所述对象的正面上视图、所述对象的侧视图、所述对象的轴向图或者其组合。
19.如权利要求13所述的方法，其中，所述配准传感器被并入手动操作的触针的尖端中。
20.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一解剖位置是胸骨上切迹，所述第二解剖位置是剑突，以及其中所述肠内管相对于所述第一解剖位置和第二解剖位置的路径显示指示成功插入。
21.如权利要求13所述的方法，其中所述肠内管是饲管。
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