CN113905685A - 具有不透射线标签的探头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种医疗手术系统，该医疗手术系统包括医疗器械，该医疗器械用于插入身体部位中并且包括提供位置信号的位置跟踪换能器、远侧端部和至少一个不透射线标记；位置跟踪子系统，该位置跟踪子系统响应于该位置信号而计算该远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的至少一个定位和取向的位置；荧光镜，该荧光镜用于捕获该身体部位的内部和该不透射线标记的荧光镜图像；以及配准子系统，该配准子系统被配置成将所捕获的荧光镜图像渲染到显示器，所捕获的荧光镜图像包括该不透射线标记的至少一个标记图像和指示所计算的该远侧端部的位置的至少一个图形表示，接收将该图形表示与该标记图像对准的用户对准输入，以及响应于所接收的用户对准输入而将该位置跟踪子系统坐标系与该荧光镜的坐标系配准。

Description

具有不透射线标签的探头
相关申请信息
本申请要求2019年5月23日提交的发明人为Govari等人的美国临时专利申请62/852,272的权益。
技术领域
本发明涉及医疗器械，并且具体地但并非唯一地涉及跟踪医疗器械的位置。
背景技术
通常在医疗手术之前捕获医学图像诸如CT扫描，并且然后将其与医疗器械的位置跟踪坐标系统配准，使得医疗器械可与医学扫描一起显示以帮助医师在身体部位中导航该医疗器械。
以示例的方式，授予Graumann等人的美国专利6,317,621描述了一种用于在三维血管树曝光中进行导管导航的方法和设备，特别是用于颅内应用，检测导管位置并将其混合到在导航计算机中重建的术前扫描的血管树的3D图像中，并且在介入之前，使用放置在患者身体上的多个标记在3D图像坐标系统上进行3D患者坐标系统的成像(配准)，这些标记的位置被导管配准。在至少两个2D投影图像中检测用于3D血管造影的C形臂x射线装置的标记，从该投影图像中计算出3D血管造影照片，并且在导航计算机中将该标记投影回成像受检者上，并且使用应用于相应的2D投影图像上的投影矩阵将该标记与患者坐标系统中的标记坐标相关联，已经确定了这些矩阵用于重建血管树的3D体积集。
Bar-tal等人的美国专利公布2014/0114173描述了一种坐标系统配准模块，该坐标系统配准模块包括以固定的预先确定图案布置并且响应于不透射线元件生成荧光镜图像而配置的不透射线元件，以在参考荧光镜坐标系统中限定模块的位置。该模块进一步包括一个或多个连接件，该一个或多个连接件被配置成在相对于磁场透射垫的预先确定定位和取向处将该模块固定地连接到该垫，以便表征配准模块在由磁场透射垫限定的磁参考坐标系统中的位置。
发明内容
根据本公开的实施方案，提供了一种医疗手术系统，该医疗手术系统包括：医疗器械，该医疗器械被配置成被插入活体受检者的身体部位中并且包括被配置成提供位置信号的位置跟踪换能器、轴、远侧端部和至少一个不透射线标记；位置跟踪子系统，该位置跟踪子系统被配置成响应于位置信号而计算包括医疗器械的远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的至少一个定位和取向的位置；荧光镜，该荧光镜被配置成捕获身体部位的内部和医疗器械的至少一个不透射线标记随时间的荧光镜图像；显示器；以及配准子系统，该配准子系统被配置成将所捕获的荧光镜图像渲染到显示器，所捕获的荧光镜图像包括至少一个不透射线标记的至少一个标记图像和指示所计算的远侧端部的位置的至少一个图形表示，接收用户对准输入，该用户对准输入将至少一个图形表示与至少一个标记图像对准，以及响应于所接收的用户对准输入而将位置跟踪子系统坐标系与荧光镜的坐标系配准。
进一步根据本公开的实施方案，远侧端部包括被配置成远离轴的轴线延伸的元件；至少一个不透射线标记包括被设置在轴上的第一不透射线标记和被设置在被配置成远离轴的轴线延伸的元件上的第二不透射线标记；位置跟踪子系统被配置成响应于位置信号中的至少一个而计算包括医疗器械的远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的第一定位和取向的第一位置，以及响应于位置信号中的至少一个而计算包括医疗器械的远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的第二定位的第二位置，并且配准子系统被配置成将包括第一不透射线标记的第一标记图像、第二不透射线标记的第二标记图像、指示所计算的远侧端部的第一位置的第一图形表示和指示所计算的远侧端部的第二位置的第二图形表示的所捕获的荧光镜图像渲染到显示器，接收将第一图形表示与第一标记图像对准并且将第二图形表示与第二标记图像对准的用户对准输入。
仍进一步根据本公开的实施方案，位置跟踪换能器包括与轴同轴设置的第一线圈。
另外，根据本公开的实施方案，第一不透射线标记包括不透射线圆柱体。
此外，根据本公开的实施方案，第一线圈被缠绕在不透射线圆柱体上。
进一步根据本公开的实施方案，位置跟踪换能器包括与第一线圈正交设置的第二线圈。
仍进一步根据本公开的实施方案，被配置成远离轴的轴线延伸的元件被包括在可充胀球囊中。
另外，根据本公开的实施方案，第一不透射线标记包括不透射线圆柱体，第一线圈被缠绕在该不透射线圆柱体上，并且位置跟踪换能器包括与第一线圈正交设置的第二线圈。
此外，根据本公开的实施方案，被配置成远离轴的轴线延伸的元件被包括在包括电极的细长元件中。
进一步根据本公开的实施方案，位置跟踪换能器包括电极。
仍进一步根据本公开的实施方案，第二不透射线标记与电极被共同定位。
另外，根据本公开的实施方案，至少一个不透射线标记包括具有纵向间隙的圆柱体。
根据本公开的另一实施方案，还提供了一种医疗手术方法，该方法包括：将医疗器械插入活体受检者的身体部位中，响应于由医疗器械的位置跟踪换能器提供的位置信号而计算包括医疗器械的远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的至少一个定位和取向的位置，使用荧光镜捕获身体部位的内部和医疗器械的至少一个不透射线标记随时间的荧光镜图像，将包括至少一个不透射线标记的至少一个标记图像和指示所计算的远侧端部的位置的至少一个图形表示的所捕获的荧光镜图像渲染到显示器，接收将至少一个图形表示与至少一个标记图像对准的用户对准输入，以及响应于所接收的用户对准输入而将位置跟踪子系统坐标系与荧光镜的坐标系配准。
此外，根据本公开的实施方案，远侧端部包括被配置成远离医疗器械的轴的轴线延伸的元件；至少一个不透射线标记包括被设置在轴上的第一不透射线标记和被设置在被配置成远离轴的轴线延伸的元件上的第二不透射线标记；该方法该包括：响应于位置信号中的至少一个而计算包括医疗器械的远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的第一定位和取向的第一位置，响应于位置信号中的至少一个而计算包括医疗器械的远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的第二定位的第二位置，将包括第一不透射线标记的第一标记图像、第二不透射线标记的第二标记图像、指示所计算的远侧端部的第一位置的第一图形表示和指示所计算的远侧端部的第二位置的第二图形表示的所捕获的荧光镜图像渲染到显示器，以及接收将第一图形表示与第一标记图像对准并且将第二图形表示与第二标记图像对准的用户对准输入。
进一步根据本公开的实施方案，位置跟踪换能器包括与轴同轴设置的第一线圈。
仍进一步根据本公开的实施方案，第一不透射线标记包括不透射线圆柱体。
另外，根据本公开的实施方案，第一线圈被缠绕在不透射线圆柱体上。
此外，根据本公开的实施方案，位置跟踪换能器包括与第一线圈正交设置的第二线圈。
进一步根据本公开的实施方案，被配置成远离轴的轴线延伸的元件被包括在可充胀球囊中。
仍进一步根据本公开的实施方案，第一不透射线标记包括不透射线圆柱体，第一线圈被缠绕在该不透射线圆柱体上，并且位置跟踪换能器包括与第一线圈正交设置的第二线圈。
另外，根据本公开的实施方案，被配置成远离轴的轴线延伸的元件被包括在包括电极的细长元件中。
此外，进一步根据本公开的实施方案，位置跟踪换能器包括电极。
进一步根据本公开的实施方案，第二不透射线标记与电极被共同定位。
仍进一步根据本公开的实施方案，至少一个不透射线标记包括具有纵向间隙的圆柱体。
附图说明
根据以下详细说明结合附图将理解本发明，其中：
图1是根据本发明的实施方案构造和操作的医疗手术系统的部分示意的部分框图；
图2是图1的系统的处理器的框图；
图3是图1的系统的插入活体受检者的身体部位中的医疗器械的示意图；
图4是图3的医疗器械的示意图，示出了医疗器械的导丝延伸到身体部位中；
图5是在图4的导丝上延伸的球囊装置的示意图；
图6是图5的球囊装置的可充胀球囊正充胀的示意图；
图7是图6的医疗器械的示意图，包括医疗器械的换能器的横截面视图；
图8是用户界面屏幕的示意图，该用户界面屏幕包括捕获的荧光镜图像和指示计算的医疗器械远侧端部的位置的图形表示；
图9是图8的在图形表示的初始用户对准之后的用户界面屏幕的示意图；
图10是图9的在图形表示的进一步用户对准之后的用户界面屏幕的示意图；
图11是图10的在图形表示的再进一步用户对准之后的用户界面屏幕的示意图；
图12是包括用于图1的系统中的配准方法中的示例性步骤的流程图；
图13是用于与图1的系统一起使用的多叉探头的示意图；和
图14是用于图1的系统中的另选不透射线标记的示意图。
具体实施方式
概述
如先前所提及的，通常在医疗手术之前捕获医学图像诸如CT扫描，并且然后将其与医疗器械的位置跟踪坐标系统配准，使得医疗器械可与医学扫描一起显示以帮助医师在身体部位导航该医疗器械。
在一些情况下，例如，由于医疗手术变得比最初预期的更复杂，或出于其他原因，医师可能希望在医疗手术期间引入荧光镜来捕获荧光镜图像。为了看到身体部位如何相对于医疗工具移动，荧光镜的坐标系需要与正在跟踪医疗器械的跟踪系统的坐标系配准。中间手术配准可能是有问题的。例如，如何可以快速且准确地执行配准以免增加医疗手术的延迟并提供相对于移动的医疗器械的身体部位的准确图片。
本发明的实施方案提供了一种医疗手术系统，该医疗手术系统具有能够引入荧光镜中间手术并且快速且准确地将荧光镜的坐标系与位置跟踪子系统的坐标系配准，该位置跟踪子系统正在使用换能器跟踪医疗器械。一旦已经成功地配准了两个坐标系，就可以显示荧光镜图像，其中医疗器械的表示叠加在该荧光镜图像上，以准确地示出移动的医疗器械相对于身体部位的实时荧光镜图像的位置。
医疗器械包括不透射线标记，该不透射线标记在医疗器械的位置跟踪换能器的给定特定关系内被放置在医疗器械上，并且使得能够配准包括两个坐标系的滚动的定位和取向两者，如下文将更详细地描述的。
当引入荧光镜时，在捕获的荧光镜图像中看到不透射线标记。不透射线标记提供足够的信息以指示包括荧光镜图像中医疗器械的滚动的定位和取向。医疗器械的位置还由位置跟踪换能器提供的位置信号计算，并且提供包括医疗器械在位置跟踪子系统的坐标系中的滚动的至少一个定位和取向。
在一个实施方案中，医疗器械包括轴和可充胀球囊。该轴包括被缠绕在不透射线圆柱体上的与轴同轴的第一线圈和与该第一线圈正交设置的第二线圈。球囊包括被设置在其上的不透射线标记。不透射线圆柱体指示荧光镜图像中医疗器械的定位和取向(排除滚动)。被设置在球囊上的不透射线标记指示荧光镜图像中医疗器械的滚动。第一线圈和第二线圈一起提供指示轴的定位和取向(包括滚动)的信号。由第一线圈的定位和取向限定的圆柱体叠加在荧光镜图像中的一个荧光镜图像上。由被第二线圈的信号计算的滚动限定的元件也叠加在荧光镜图像上。然后，用户操纵叠加后的圆柱体和元件以将这两者分别与不透射线圆柱体和球囊不透射线标记的图像对准。用户对准输入限定荧光镜坐标系与位置跟踪子系统坐标系之间的差异。然后使用用户对准输入将两个坐标系彼此配准。
在其他实施方案中，线圈不缠绕在不透射线圆柱体上，但该线圈被缠绕在医疗器械的另一部分上并且与不透射线圆柱体具有已知的空间关系。
在另一个实施方案中，可使用具有轴和从该轴延伸的叉状物的探头。探头包括被缠绕在设置在轴中的不透射线圆柱体上的通常与轴同轴的线圈。来自线圈的信号可用于计算探头的定位和取向(排除滚动)。该叉状物也包括多个电极。电极中的一个电极可用于确定探头的滚动。不透射线标记也可以被设置在叉状物的一个叉状物上，例如，与用于确定探头的滚动的电极相邻或被共同定位。另选地，可使用与上述线圈正交设置的第二线圈来确定滚动，该第二线圈被缠绕在不透射线圆柱体上。由同轴线圈的定位和取向限定的圆柱体叠加在荧光镜图像上。由被第二线圈的信号计算的滚动限定的元件也叠加在荧光镜图像上。然后，用户操纵叠加后的圆柱体和元件以将这两者分别与不透射线圆柱体和叉状物不透射线标记的图像对准。用户对准输入限定荧光镜坐标系与位置跟踪子系统坐标系之间的差异。然后使用用户对准输入将两个坐标系彼此配准。
医疗器械不限于包括球囊或多个叉状物，但是可包括具有远侧端部的任何医疗器械，该远侧端部具有远离轴的轴线延伸的元件，以便基于被设置在远离轴的轴线的元件上的不透射线标记提供关于医疗器械的滚动的有意义数据。元件需要远离轴的轴线延伸的程度可取决于期望的配准准确度。
在一些实施方案中，单个不透射线标记可用于对准包括滚动的定位和取向。例如，不透射线标记可包括具有纵向间隙的圆柱体。将具有由被同轴线圈和正交放置的线圈提供的信号计算的定位和取向(包括滚动)限定的类似尺寸的纵向间隙的圆柱体叠加在荧光镜图像的一个荧光镜图像上。然后用户操纵叠加的圆柱体，使不透射线圆柱体的图像对准包括圆柱体的纵向间隙的圆柱体。用户对准输入限定荧光镜坐标系与位置跟踪子系统坐标系之间的差异。然后使用用户对准输入将两个坐标系彼此配准。
系统描述
以引用方式并入本文的文献将被视为本申请的整体部分，不同的是，就任何术语在这些并入文献中以与本说明书中明确或隐含地作出的定义矛盾的方式定义而言，应仅考虑本说明书中的定义。
现在转向附图，现在参见图1，该图是根据本发明的实施方案构造和操作的医疗手术系统20的部分示意的部分框图，并且参见图2，该图是图1的系统的处理器的框图。医疗手术系统20通常在对患者22的鼻窦或其他身体部位(诸如大脑或心脏)的侵入式和/或探索式手术期间使用。
对于该手术，可例如通过将磁场辐射组件24固定到患者22所躺着的床23上而将组件24定位在患者22的头部后面和/或周围。图示示例中的磁场辐射组件24包括固定在马蹄形框架中的五个磁场辐射器26，该框架被定位在患者22下面或周围，使得磁场辐射器26围绕患者22的头部。另选地，可使用呈以各种不同配置的更小或更大数量的辐射器26。磁场辐射器26被配置成将相应频率下的交变磁场辐射到身体部分所在的区域30中，该区域邻近磁场辐射组件24并且包括患者22的头部。
交变磁场在位置跟踪换能器32中感应出信号。位置跟踪换能器32被示为被设置在医疗器械28上，以便跟踪医疗器械28的位置。在一些实施方案中，医疗器械28可包括可充胀球囊60。仅作为示例，医疗器械28可包括下列中的任何一者或多者：用于插入身体部分中的探头、内窥镜以及/或者外科工具诸如ENT工具、抽吸工具、微清创器、剃刀和/或抓紧器。
可使用位置跟踪子系统64跟踪医疗器械28的远侧端部62的位置，该位置跟踪子系统跟踪安装在远侧端部62处的位置跟踪换能器32的定位和取向坐标。位置跟踪换能器32被配置成输出指示换能器32的位置的信号。该信号由在处理器38上运行的位置跟踪子系统64处理以跟踪医疗器械28的远侧端部62的位置。在其中位置跟踪子系统64是磁跟踪子系统的实施方案中，位置跟踪换能器32包括至少一个线圈，并且通常包括两个或三个正交放置的线圈。在其他实施方案中，位置跟踪子系统64可以是基于电的跟踪子系统，其使用多个头部表面电极来基于医疗器械28的至少一个电极(包括在位置跟踪换能器32中)发射的信号来跟踪医疗器械28的位置。位置跟踪子系统64可使用任何合适的位置跟踪子系统来实现，例如但不限于基于超声的跟踪系统，其中位置跟踪换能器32包括至少一个超声换能器。使用位置跟踪子系统64，医师54将医疗器械28的远侧端部62推进到身体部位中，如下文更详细地描述的。
如下文更详细地描述的，位置跟踪换能器32附连到医疗器械28，并且位置跟踪换能器32的定位和取向的确定使得能够跟踪医疗器械28的远侧端部62(或其他位置)的定位和取向，该医疗器械可以可逆地插入患者22(活体受检者)的身体部位中。
使用磁场辐射器(诸如磁场辐射器26)跟踪插入患者中的实体的系统在Govari等人的美国专利公布2016/0007842中有所描述，该专利以引用的方式并入本文。此外，由Biosense Webster(33Technology Drive,Irvine,CA92618USA)生产的
Figure BDA0003369619790000091
系统使用与本文所述的跟踪系统类似的跟踪系统在受磁场辐照的区域中找到线圈的定位和取向。
包括辐射器26的系统20的元件可由处理器38控制，该处理器包括与一个或多个存储器42通信的处理单元。通常，元件可通过缆线连接到处理器38，例如，辐射器26可通过缆线58连接到处理器38。另选地或除此之外，元件可以无线方式联接到处理器38。处理器38可安装在控制台50中，该控制台包括操作控件51，该操作控件通常包括小键盘和/或指向装置诸如鼠标或轨迹球。控制台50还经由缆线19连接到医疗手术系统20的其他元件，诸如医疗器械28的近侧端部52。医师54使用操作控件51与处理器38交互，同时执行手术，并且处理器38可将系统20产生的结果呈现在显示器56上。
在一些实施方案中，在执行医疗过程之前，采集患者22的CT图像。CT图像被存储在存储器42中，以供处理器38后续检索。在图1中，显示器56被示出为显示先前CT扫描(或其他合适扫描)的视图59，其可用作医师54将医疗器械28引导在身体部位中的辅助。可将CT图像与磁坐标系统配准，使得医疗器械28的表示可在显示器56上与CT图像一起显示。
在实践中，处理器38的这些功能中的一些或全部功能可组合在单个物理部件中，或者另选地，使用多个物理部件来实现。这些物理部件可包括硬连线或可编程装置，或这两者的组合。在一些实施方案中，处理器的功能中的至少一些可由可编程处理器在合适软件的控制下实施。该软件可以通过(例如)网络以电子形式下载到装置中。另选地或除此之外，该软件可以储存在有形的非暂态计算机可读存储介质中，诸如光学、磁或电子存储器。
医疗手术系统20还可包括用于捕获荧光镜图像的荧光镜40。医疗手术系统20还包括在处理器38上运行的配准子系统44。下文参见图7至图14更详细地描述荧光镜40和配准子系统44。
现在参见图3，该图是图1的系统20的插入活体受检者的身体部位中的医疗器械28的示意图。医疗器械28的远侧端部62被示出为正插入患者22的窦腔中。图3示出了医疗器械28包括引导件46。引导件46可以从直的到多个弯曲结构的多个构型固定。
现在参见图4，该图是图3的医疗器械28的示意图，示出了医疗器械28的导丝48延伸到身体部位中。导丝48从引导件46内延伸到身体部位中。导丝48通常沿引导件46的远侧端部固定的方向延伸。
现在参见图5，该图是医疗器械28的球囊装置66在图4的导丝48上延伸的示意图。在图5中，示出了其中其球囊收缩的球囊装置66。下文参见图6和图7更详细地描述了球囊装置66。
现在参见图6，该图是图5的球囊装置66的正在充胀的可充胀球囊60的示意图。可充胀球囊60可充胀以用于任何合适的医疗手术。在图6的示例中，可充胀球囊60充胀以执行窦扩张。可充胀球囊60可以使用任何合适的方法充胀，例如，使用空气或液体诸如盐水。用于医疗器械28的合适的基础设计可基于由美国加利福尼亚州欧文市的Acclarent公司生产的RELIEVA
Figure BDA0003369619790000101
多窦扩张系统。医疗器械28在本文中已被描述为具有可充胀球囊60的ENT工具。医疗器械28可以是用于活体受检者的任何合适的身体部位的任何合适的医疗器械。
现在参见图7，该图是图6的医疗器械28的示意图，包括医疗器械28的换能器32的横截面视图72。图7包括标记为72-1和72-2的两个横截面视图72。横截面视图72-1都是纵向截面视图，示出了医疗器械28的各个层。
医疗器械28包括两个位置跟踪换能器32(标记为32-1和32-2)。位置跟踪换能器32-1可以是与医疗器械28的轴68同轴设置的线圈。可以是线圈的位置跟踪换能器32-2与位置跟踪换能器32-1正交设置。位置跟踪换能器32-1、32-2一起提供可用于计算包括医疗器械28的远侧端部62的滚动的定位和取向的信号。位置跟踪换能器32被示出为被设置在可充胀球囊60的远侧端部处。在一些实施方案中，位置跟踪换能器32可被设置在医疗器械28上的任何合适的位置处，例如，轴68的任何合适的定位。
医疗器械28包括被设置在轴68上的不透射线标记70。在一些实施方案中，不透射线标记70包括不透射线圆柱体，如图7所示。在一些实施方案中，位置跟踪换能器32-1是被缠绕在不透射线圆柱体上的线圈。
医疗器械28还包括被设置在远侧端部62的被配置成远离轴68的轴线延伸的元件(例如，包含在可充胀球囊60中)上的不透射线标记74。
不透射线标记70、74可由任何合适的不透射线材料构成，例如但不限于不锈钢或铁，该不透射线材料适当地涂覆有生物相容性材料。
横截面视图72-1、72-1示出了导丝48被设置在引导件46中，并且引导件46被球囊装置66的内层76和外层78包围，其中位置跟踪换能器32夹置在内层76与外层78之间。
横截面视图72-1示出了围绕内层76的不透射线标记70(例如，不透射线圆柱体)，其中位置跟踪换能器32-1的线圈与轴68同轴地缠绕在不透射线标记70上。横截面视图72-2示出了与位置跟踪换能器32-1的线圈正交地缠绕的位置跟踪换能器32-2的线圈。
不透射线标记70可方便地被设置在与位置跟踪换能器32-1相同的定位，以更容易地计算下文描述的配准。在一些实施方案中，位置跟踪换能器32-1可被设置在与不透射线标记70不同的定位中，并且当执行配准计算时考虑不透射线标记70与位置跟踪换能器32-1之间的给定空间关系之间的补偿。
现在参见图8，该图是用户界面屏幕80的示意图，该用户界面屏幕包括捕获的荧光镜图像82和计算的指示医疗器械28远侧端部62的位置的图形表示84(标记为84-1和84-2)。还参见图7。所捕获的荧光镜图像82包括不透射线标记70的标记图像86和不透射线标记74的标记图像88。图形表示84-1在用户界面屏幕80中的定位对应于基于由位置跟踪换能器32-1提供的信号的计算的不透射线标记70的定位和取向。图形表示84-2在用户界面屏幕80中的定位对应于基于由位置跟踪换能器32-2提供的信号的计算的不透射线标记74的定位。可根据计算的位置跟踪换能器32-2的滚动基于可充胀球囊60的圆周周围的位置来计算不透射线标记74的定位，其中圆周也穿过不透射线标记74。
作为配准过程的一部分，医师54使用操作控件51操纵图形表示84，使得图形表示84-1和图形表示84-2分别与标记图像86和标记图像88对准。医师54可通过在任何合适的方向(向上、向下、向左、向右、沿对角线等)上跨用户界面屏幕80移动图形表示84，向后移动它们，向前移动它们以及改变图形表示84的取向和旋转(滚动)来操纵它们。由于图形表示84对应于同一项目(例如，医疗器械28)上的不同位置(例如，不透射线标记70和不透射线标记74)，图形表示84自动地移动到一起，以维持图形表示84之间的相同空间关系。然而，对于医师54来说，尝试最初对准圆柱体(例如，将图形表示84-1与标记图像86对准)并且然后之后将图形表示84-2与标记图像88对准可能是更直观的。
现在参见图9，该图是图8的在图形表示84的初始用户对准之后的用户界面屏幕80的示意图。图9示出了图形表示84已经移动更靠近标记图像86和标记图像88。
现在参见图10，该图是图9的在图形表示84的进一步用户对准之后的用户界面屏幕80的示意图。图10示出了图形表示84-1已经顺时针旋转并且几乎与标记图像86对准，但是图形表示84-2仍然与标记图像88未对准。
现在参见图11，该图是图10的在图形表示84的再进一步用户对准之后的用户界面屏幕80的示意图。图形表示84已经围绕图形表示84-1的轴线旋转，直到图形表示84-2与标记图像88几乎对准。一旦图形表示84-1、84-2分别与标记图像86和标记图像88对准，用户对准输入用于将荧光镜40的坐标系与位置跟踪子系统64的坐标系配准(图2)。
现在参见图12，该图是包括用于图1的系统20中的配准方法中的示例性步骤的流程图90。位置跟踪子系统64(图2)被配置成响应于由位置跟踪换能器32(图7)提供的位置信号而计算(框92)包括医疗器械28的远侧端部62在位置跟踪子系统坐标系中的至少一个定位和取向(包括滚动)的位置。
在一些实施方案中，位置跟踪子系统64被配置成：响应于由位置跟踪换能器32-1提供的位置信号而计算包括医疗器械28的远侧端部62在位置跟踪子系统坐标系中的第一定位和取向(例如，不透射线标记70的第一定位和取向)的第一位置；以及响应于由位置跟踪换能器32-2提供的位置信号而计算包括医疗器械28的远侧端部62在位置跟踪子系统坐标系中的第二定位(例如，不透射线标记74的第二定位)的第二位置。
荧光镜40被引入并且被配置成捕获(框94)身体部位的内部和医疗器械28的不透射线标记70、74随时间的荧光镜图像。
配准子系统44被配置成将捕获的荧光镜图像渲染(框96)到显示器56以及叠加在荧光镜图像上，所捕获的荧光镜图像包括不透射线标记70的标记图像86和不透射线标记74的标记图像88，以及在指示计算的远侧端部62的位置的位置处的图形表示84(例如，在第一计算位置处的图形表示84-1和第二计算位置处的图形表示84-2)。
配准子系统44被配置成接收(框98)将相应的图形表示84与标记图像86、88中的相应一者对准(例如，将图形表示84-1与标记图像86对准以及将图形表示84-2与标记图像88对准)的用户对准输入。配准子系统44被配置成根据所接收的用户对准输入相对于用户界面屏幕80(图8至图11)上的标记图像86、88移动(框100)图形表示84。框98和框100的步骤可重复以允许对图形表示84在用户界面屏幕80上的移动的多个更新。
配准子系统44被配置成响应于所接收的用户对准输入而将位置跟踪子系统坐标系与荧光镜40的坐标系配准(框102)，所接收的用户对准输入将图形表示84从其原始位置引入到与标记图像86、88对准的最终位置。
一旦位置跟踪子系统坐标系与荧光镜40的坐标系配准，处理器38被配置成将其上具有医疗器械28的表示的荧光镜图像渲染到显示器56。
现在参见图13，该图是用于与图1的系统20一起使用的多叉探头104的示意图。多叉探头104包括轴106和多个叉状物108，叉状物108中的每个叉状物包括多个电极110。为了简单起见，已仅标记电极110中的一些电极。多叉探头104的示例是由Biosense Webster(33Technology Drive,Irvine,CA 92618USA)生产的CARTO
Figure BDA0003369619790000131
导管。多叉探头104包括被缠绕在不透射线圆柱形标记114上的线圈112，该线圈被设置在轴106上并与轴106同轴。线圈112覆盖有外层116。线圈112被配置成作为位置跟踪换能器并且向位置跟踪子系统64提供位置信号(图2)，以便计算不透射线圆柱体114的定位和取向。
叉状物108中的一个叉状物(叉状物108-1)的电极110中的一个电极(电极110-1)被设置在叉状物108-1上方的不透射线层标记118上方，并且因此与不透射线层标记118被共同定位。叉状物108-1是被配置成远离轴106的轴线延伸的细长元件。电极110-1可用作位置跟踪换能器以向位置跟踪子系统64提供位置信号，以便计算允许对多叉探头104的滚动进行配准的不透射线层118的位置(例如，定位)。
现在参见图14，该图是用于图1的系统20中的另选不透射线标记120的示意图。在一些实施方案中，单个不透射线标记120替换图7的圆柱形不透射线标记，并且可以用于对准包括滚动的定位和取向。例如，单个不透射线标记120可包括具有纵向间隙122的圆柱体。将具有由被同轴线圈32-1(图7)和正交放置的线圈32-2(图7)提供的信号计算的定位和取向(包括滚动)限定的类似尺寸的纵向间隙的圆柱体叠加在用户界面屏幕80(图8至图11)中的荧光镜图像的一个荧光镜图像上。然后医师54相对于不透射线圆柱体的标记图像操纵叠加的圆柱体，以便对准包括圆柱体的纵向间隙的圆柱体。用户对准输入限定荧光镜坐标系与位置跟踪子系统坐标系之间相对于包括滚动的定位和取向的差异。然后使用用户对准输入将两个坐标系彼此配准。
为清晰起见，在独立实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征部也可在单个实施方案中组合提供。相反地，为简明起见，本发明的各种特征部在单个实施方案的上下文中进行描述，也可单独地或以任何合适的子组合形式提供。
上述实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不受上文具体示出和描述的内容的限制。相反，本发明的范围包括上述各种特征部的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述说明时应当想到该变型和修改，并且该变型和修改并未在现有技术中公开。

Claims (24)

1.一种医疗规程系统，包括：
医疗器械，所述医疗器械被配置成被插入活体受检者的身体部位中，并且包括：位置跟踪换能器，所述位置跟踪换能器被配置成提供位置信号；轴；远侧端部；和至少一个不透射线标记；
位置跟踪子系统，所述位置跟踪子系统被配置成响应于所述位置信号而计算包括所述医疗器械的所述远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的至少一个定位和取向的位置；
荧光镜，所述荧光镜被配置成捕获所述身体部位的内部和所述医疗器械的所述至少一个不透射线标记随时间的荧光镜图像；
显示器；和
配准子系统，所述配准子系统被配置成：
将所捕获的荧光镜图像渲染到所述显示器，所捕获的荧光镜图像包括所述至少一个不透射线标记的至少一个标记图像和指示所计算的所述远侧端部的位置的至少一个图形表示；
接收将所述至少一个图形表示与所述至少一个标记图像对准的用户对准输入；以及
响应于所接收的用户对准输入而将所述位置跟踪子系统坐标系与所述荧光镜的坐标系配准。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述远侧端部包括被配置成远离所述轴的轴线延伸的元件；
所述至少一个不透射线标记包括：
第一不透射线标记，所述第一不透射线标记被设置在所述轴上；和
第二不透射线标记，所述第二不透射线标记被设置在所述元件上，所述第二不透射线标记被配置成远离所述轴的所述轴线延伸；
所述位置跟踪子系统被配置成：
响应于所述位置信号中的至少一个位置信号而计算包括所述医疗器械的所述远侧端部在所述位置跟踪子系统坐标系中的第一定位和取向的第一位置；以及
响应于所述位置信号中的至少一个位置信号而计算包括所述医疗器械的所述远侧端部在所述位置跟踪子系统坐标系中的第二定位的第二位置；并且
所述配准子系统被配置成：
将所捕获的荧光镜图像渲染到所述显示器，所捕获的荧光镜图像包括所述第一不透射线标记的第一标记图像、所述第二不透射线标记的第二标记图像、指示所计算的所述远侧端部的第一位置的第一图形表示和指示所计算的所述远侧端部的第二位置的第二图形表示；
接收将所述第一图形表示与所述第一标记图像对准并且将所述第二图形表示与所述第二标记图像对准的用户对准输入。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述位置跟踪换能器包括与所述轴同轴设置的第一线圈。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一不透射线标记包括不透射线圆柱体。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一线圈被缠绕在所述不透射线圆柱体上。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述位置跟踪换能器包括与所述第一线圈正交设置的第二线圈。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，被配置成远离所述轴的所述轴线延伸的所述元件被包括在可充胀球囊中。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一不透射线标记包括不透射线圆柱体，所述第一线圈被缠绕在所述不透射线圆柱体上，并且所述位置跟踪换能器包括与所述第一线圈正交设置的第二线圈。
9.根据权利要求3所述的系统，其中，被配置成远离所述轴的所述轴线延伸的所述元件被包括在包括电极的细长元件中。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述位置跟踪换能器包括所述电极。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第二不透射线标记与所述电极被共同定位。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个不透射线标记包括具有纵向间隙的圆柱体。
13.一种医疗规程方法，包括：
将医疗器械插入活体受检者的身体部位中；
响应于由所述医疗器械的位置跟踪换能器提供的位置信号而计算包括所述医疗器械的远侧端部在位置跟踪子系统坐标系中的至少一个定位和取向的位置；
使用荧光镜捕获所述身体部位的内部和所述医疗器械的至少一个不透射线标记随时间的荧光镜图像；
将所捕获的荧光镜图像渲染到显示器，所捕获的荧光镜图像包括所述至少一个不透射线标记的至少一个标记图像和指示所计算的所述远侧端部的位置的至少一个图形表示；
接收将所述至少一个图形表示与所述至少一个标记图像对准的用户对准输入；以及
响应于所接收的用户对准输入而将所述位置跟踪子系统坐标系与所述荧光镜的坐标系配准。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
所述远侧端部包括被配置成远离所述医疗器械的轴的轴线延伸的元件；
所述至少一个不透射线标记包括：
第一不透射线标记，所述第一不透射线标记被设置在所述轴上；和
第二不透射线标记，所述第二不透射线标记被设置在所述元件上，所述第二不透射线标记被配置成远离所述轴的所述轴线延伸；
所述方法还包括：
响应于所述位置信号中的至少一个位置信号而计算包括所述医疗器械的所述远侧端部在所述位置跟踪子系统坐标系中的第一定位和取向的第一位置；
响应于所述位置信号中的至少一个位置信号而计算包括所述医疗器械的所述远侧端部在所述位置跟踪子系统坐标系中的第二定位的第二位置；
将所捕获的荧光镜图像渲染到所述显示器，所捕获的荧光镜图像包括所述第一不透射线标记的第一标记图像、所述第二不透射线标记的第二标记图像、指示所计算的所述远侧端部的第一位置的第一图形表示和指示所计算的所述远侧端部的第二位置的第二图形表示；以及
接收将所述第一图形表示与所述第一标记图像对准并且将所述第二图形表示与所述第二标记图像对准的用户对准输入。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述位置跟踪换能器包括与所述轴同轴设置的第一线圈。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一不透射线标记包括不透射线圆柱体。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一线圈被缠绕在所述不透射线圆柱体上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述位置跟踪换能器包括与所述第一线圈正交设置的第二线圈。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，被配置成远离所述轴的所述轴线延伸的所述元件被包括在可充胀球囊中。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一不透射线标记包括不透射线圆柱体，所述第一线圈被缠绕在所述不透射线圆柱体上，并且所述位置跟踪换能器包括与所述第一线圈正交设置的第二线圈。
21.根据权利要求15所述的方法，其中，被配置成远离所述轴的所述轴线延伸的所述元件被包括在包括电极的细长元件中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述位置跟踪换能器包括所述电极。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二不透射线标记与所述电极被共同定位。
24.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个不透射线标记包括具有纵向间隙的圆柱体。
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