CN117323003A - 用于创建通向肺部中目标的导航路径的锥形束计算机断层摄影集成及导航到目标的方法 - Google Patents

用于创建通向肺部中目标的导航路径的锥形束计算机断层摄影集成及导航到目标的方法 Download PDF

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Abstract

一种执行外科手术的方法包括：在使患者镇静时，使用锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的图像；在由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像中标识感兴趣区域；使用由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像来标识通向所标识的感兴趣区域的路径；以及使用所标识的路径将导管在该患者的气道内导航到所标识的感兴趣区域。

Description

用于创建通向肺部中目标的导航路径的锥形束计算机断层摄 影集成及导航到目标的方法
技术领域
本公开涉及在患者体内导航医疗装置的领域，并且具体地，涉及计划通过患者的管腔网络的路径并且将医疗装置导航到目标。
背景技术
存在几种用于治疗影响器官的各种疾病的通常应用的医疗方法(诸如内窥镜术或微创手术)，这些器官包含肝脏、大脑、心脏、肺部、胆囊、肾和骨骼。通常，临床医生采用一种或多种成像方式，诸如磁共振成像(MRI)、超声成像、计算机断层摄影(CT)、锥形束计算机断层摄影(CBCT)或荧光透视(包括3D荧光透视)等，来标识并导航到患者体内的感兴趣区域并且最终标识并导航到目标以进行活检或治疗。在一些手术中，可以利用术前扫描来进行目标标识和术中引导。然而，可能需要实时成像来获得目标区域的更准确的且当前的图像。此外，可能需要显示医疗装置相对于目标的当前位置以及其周围的实时图像数据，来以安全且准确的方式(例如，在不会引起对其他器官或组织的损害的情况下)将医疗装置导航到目标。
例如，已经证明内窥镜方法在导航到患者体内的感兴趣区域方面是有用的。为了实现内窥镜方法，已经开发了内窥镜导航系统，该内窥镜导航系统使用先前获取的MRI数据或CT图像数据来生成特定身体部位(诸如肺部)的三维(3D)渲染、模型或体积。
在一些应用中，所获取的MRI数据或CT图像数据可在手术期间(手术前后)获取。然后利用从MRI扫描或CT扫描生成的结果体积来创建导航计划，以促进内窥镜(或其他合适的医疗装置)在患者的解剖结构内前进到感兴趣区域。在一些情况下，所生成的体积可用于更新先前创建的导航计划。定位或跟踪系统(诸如电磁(EM)跟踪系统或光纤形状感测系统)可与例如CT数据结合使用，以促进将内窥镜引导至感兴趣区域。
然而，CT与身体的趋异度可能导致使用定位或跟踪系统进行导航的不准确性，从而导致使用荧光透视导航来标识医疗装置的当前定位并且在3D模型中校正医疗装置的位置。如可理解的，这些不准确性可导致增加外科手术时间以在3D模型内校正医疗装置的实时定位，并且使用荧光透视导致附加设置时间和辐射暴露。
发明内容
根据本公开，一种执行外科手术的方法包括：在使患者镇静时，使用锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的图像；在由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像中标识感兴趣区域；使用由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像来标识通向所标识的感兴趣区域的路径；以及将导管在该患者的气道内导航到所标识的感兴趣区域。
在各方面，获得该患者的解剖结构的图像可包括：在使患者镇静时，使用固定锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的图像。
在其他方面，获得该患者的解剖结构的图像可包括：在使患者镇静时，使用移动锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的图像。
在某些方面，该方法还可包括：根据由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像生成该患者的解剖结构的三维模型。
在各方面，标识该感兴趣区域可包括：在该患者的解剖结构的该三维模型内标识该感兴趣区域。
在某些方面，该方法还可包括：将该导管在该患者的解剖结构内的位置配准到由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像。
在其他方面，获得该患者的解剖结构的图像可包括：在使该患者镇静时并且在使该导管在该患者的体腔内前进之前，使用该锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的图像。
根据本公开的另一方面，一种执行外科手术的方法包括：将导管导航到患者的包括感兴趣区域的肺叶；使用锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的图像；在由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像中标识该感兴趣区域；使用由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像来标识通向该感兴趣区域的路径；以及使用所标识的路径将该导管导航到该感兴趣区域。
在各方面，获得该患者的解剖结构的图像可包括：使用固定锥形束计算机断层摄影机获得患者的解剖结构的图像。
在其他方面，获得该患者的解剖结构的图像可包括：使用移动锥形束计算机断层摄影机获得患者的解剖结构的图像。
在某些方面，该方法还可包括：根据由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像生成该患者的解剖结构的三维模型。
在其他方面，标识该感兴趣区域可包括：在该患者的解剖结构的该三维模型内标识该感兴趣区域。
在各方面，该方法还可包括：将该导管在该患者的解剖结构内的位置配准到由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像。
在某些方面，该方法可包括：使用该锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的前后图像，以及标识该锥形束计算机断层摄影机在获得该前后图像时的角度。
在其他方面，该方法可包括：在由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像内标识该导管的一部分的位置。
在各方面，该方法可包括：将该导管的所标识的位置配准到由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像。
根据本公开的另一方面，一种用于执行外科手术的系统包括：锥形束计算机断层摄影机；导管，该导管被配置为在患者的气道内导航；以及控制器，该控制器可操作地耦接到该锥形束计算机断层摄影机，该控制器包括存储器和处理器，该存储器存储指令，这些指令在由该处理器执行时使该处理器：在使患者镇静时，使用该锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的图像；在由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像中标识感兴趣区域；使用由该锥形束计算机断层摄影机获得的图像来标识通向所标识的感兴趣区域的路径；以及使用所标识的路径帮助将该导管在该患者的气道内导航到所标识的感兴趣区域。
在各方面，该锥形束计算机断层摄影机是固定锥形束计算机断层摄影机。
在其他方面，该锥形束计算机断层摄影机是移动锥形束计算机断层摄影机。
在某些方面，这些指令在由该处理器执行时可使该处理器：在使该患者镇静时并且在使该导管在该患者的体腔内前进之前，使用该锥形束计算机断层摄影机获得该患者的解剖结构的图像。
附图说明
在下文中参考附图描述了本公开的各个方面和实施方案，在附图中：
图1是根据本公开提供的外科系统的示意图；
图2是图1的外科系统的控制器的示意图；
图3是根据本公开的标记物的二维网格结构的示意图；
图4是包括图3的二维网格结构的手术部位的示例性图像，该二维网格结构被示出为在手术部位中捕获；
图5是示出根据本公开的方面的执行外科手术的方法的流程图；
图6是示出根据本公开的方面的执行外科手术的另一方法的流程图；
图7是示出根据本公开的方面的执行外科手术的另一方法的流程图；
图8是示出根据本公开的方面的执行外科手术的另一方法的流程图；
图9是示出根据本公开的方面的执行外科手术的另一方法的流程图；
图10是示出根据本公开的方面的执行外科手术的另一方法的流程图；
图11是示出根据本公开的方面的执行外科手术的另一方法的流程图；并且
图12是示出根据本公开的方面的执行外科手术的另一方法的流程图。
具体实施方式
本公开涉及外科成像系统，并且更具体地，涉及用于辅助临床医生将内窥镜、导管和工具导航到患者体内的感兴趣区域或目标以进行活检和治疗、同时减少患者必须被成像的次数并且提高导航模型的准确性的系统和方法。该系统和方法包括利用固定或移动锥形束计算机断层摄影(CBCT)机来获得患者解剖结构的术中图像。术中图像可用于代替术前图像或以其他方式更新使用术前图像生成的模型、路径和/或计划。可以设想，可在用户界面上进行输入以在术中图像内标识内窥镜和/或感兴趣区域的定位，从而提高内窥镜和/或感兴趣区域的定位之间在根据术中图像生成的模型内的配准的准确性。尽管通常参考肺部进行描述，但是可以预期，本文所述的系统和方法可用于患者体内的任何结构，诸如肝脏、肾、前列腺、妇科疾病器官等。
现在转到附图，图1示出了根据本公开的用于将外科器械导航到感兴趣区域的外科系统，并且该外科系统总体上由附图标号10标识。外科系统10包括内窥镜或导管100、可操作地耦接到内窥镜或导管100的工作站20、以及可操作地耦接到工作站20的锥形束计算机断层摄影(CBCT)机50。患者被示出为平躺在手术台60上，其中内窥镜或导管100穿过患者嘴巴插入到患者气道中，但是可以预期，内窥镜或导管100可被插入到患者的任何合适的体腔中，这取决于正在执行的手术。
继续图1并且另外参考图2，工作站20包括计算机22和被配置为显示一个或多个用户界面26和28的显示器24。工作站20可以是台式计算机或具有显示器24的塔式配置，或者可以是膝上型计算机或其他计算装置。工作站20包括执行存储在存储器32中的软件的处理器30。存储器32可存储由内窥镜或导管100捕获的视频或其他成像数据或来自例如计算机断层摄影(CT)扫描、正电子发射断层显像(PET)、磁共振成像(MRI)、锥形束CT等的术前图像。另外，存储器32可存储待在处理器30上执行的一个或多个应用程序34。尽管未明确示出，但是显示器24可结合到头戴式显示器中，诸如增强现实(AR)头戴式装置，诸如由微软公司提供的HoloLens。
网络接口36使得工作站20能够经由互联网与各种其他装置和系统进行通信。网络接口36可经由有线或无线连接将工作站20连接到互联网。附加地或另选地，通信可以是经由允许与广域网(WAN)和/或局域网(LAN)进行通信的自组织或无线网络进行的。网络接口36可以经由一个或多个网关、路由器和网络地址转换(NAT)装置连接到互联网。网络接口36可与云存储系统38进行通信，可在其中存储其他的图像数据和视频。云存储系统38可以远离医院或在医院楼宇中，诸如在控制或医院信息技术室中。输入装置40从输入装置诸如键盘、鼠标、语音命令等接收输入。输出模块42将处理器30和存储器32连接到各种输出装置，诸如显示器24。可以设想，输出模块42可包括任何连接端口或总线，诸如例如并行端口、串行端口、通用串行总线(USB)或本领域技术人员已知的任何其他类似的连接端口。在实施方案中，工作站20可包括其自身的显示器44，该显示器可以是触摸屏显示器。
在实施方案中，网络接口36可将工作站20耦接到医院信息系统(HIS)以使得能够查看患者信息。这样，工作站20包括直接或通过云计算网络经由硬连线连接或无线地与HIS通信的合成器。系统可访问的信息包括存储在图片存档和通信系统(PACS)、放射科信息系统(RIS)、电子病历系统(EMR)、实验室信息系统(LIS)以及在实施方案中存储在成本和库存系统(CIS)上的信息，其中的每一者均与HIS通信。尽管通常描述为利用HIS，但是可以设想，患者信息可从任何其他合适的源诸如私人办公室、光盘(CD)或其他存储介质等获得。
系统10包括使得能够与HIS及其相关联的数据库进行通信的患者/外科医生界面系统或合成器。使用从HIS收集的信息，能够标识示出肺部疾病影响的感兴趣区域(AOI)，并且在实施方案中，与合成器相关联的软件应用程序可能能够自动标识感兴趣区域，并且经由用户界面26将这些标识的区域呈现给临床医生以供查看。在实施方案中，由软件应用程序处理从HIS收集的术前图像数据以生成患者肺部的三维(3D)重建，并且使用从HIS收集的医学信息，诸如例如先前的外科手术、常见肺部病症诸如慢性阻塞性肺疾病(COPD)的诊断以及患者体腔内常见结构的位置，软件应用程序生成结合有该信息的患者肺部的3D模型。在实施方案中，系统10可促进使用电磁导航(EMN)使医疗装置接近目标区域并且用于确定医疗装置相对于AOI的位置。一种这样的EMN系统是目前美敦力公司销售的ILLUMISITE系统，尽管用于管腔内导航的其它系统被认为在本公开的范围内，包括检测导管远侧部分的形状并将该形状与3D模型中的管腔网络的形状相匹配的形状感测技术。
在实施方案中，CBCT机50可以是固定CBCT机或移动CBCT机。在一个实施方案中，固定CBCT机50用于在外科手术期间但在将内窥镜或导管100插入患者气道内之前扫描患者。以此方式，使患者镇静或以其他方式使其处于麻醉状态以确保患者在由固定CBCT机50执行的扫描期间总体上是不动的。一旦扫描已完成，由固定CBCT机50捕获的图像就被保存在与固定CBCT机50相关联的存储器上。可以设想，由固定CBCT机50捕获的并且保存在存储器上的图像可经由任何合适的手段传送到工作站20，诸如经由互联网或内联网(例如，PACS等)、经由计算机可读存储介质(例如，存储棒、CD-ROM等)等等。
在工作站20接收到由固定CBCT机50捕获的图像的情况下，计划阶段用于生成和查看患者解剖结构的3D模型，使得能够在3D模型上标识目标组织(“TT”)(自动地、半自动地或手动地)，并且在实施方案中，允许选择通过患者解剖结构到达目标组织的路径(“PW”)。此类应用程序的一个示例是Medtronic目前销售的计划和导航套件。3D模型可以在显示器24或与控制器20相关联的另一个合适的显示器(未示出)上显示，或以任何其他合适的方式显示。使用控制器20，可以提供3D模型的各种视图和/或可以操纵3D模型以便于标识3D模型上的靶标组织和/或选择通向靶标组织的合适路径。在选择了通向目标组织的路径的情况下，将内窥镜或导管100插入患者气道内，并且将所检测到的内窥镜或导管100在患者气道内的位置和/或由该内窥镜或导管获得的图像自动配准到3D模型。
在实施方案中，根据由固定CBCT机50获取的图像生成的3D模型可用于更新或以其他方式校正根据术前图像生成的3D模型。以此方式，将内窥镜或导管100导航到目标组织使用关于患者肺部病症的最新信息来完成，并且减少了在导航到目标组织期间和/或在治疗目标组织之前执行附加术中成像以验证内窥镜或导管100在患者气道内的位置的需要。可以设想，由固定CBCT机50获得的3D模型或图像可与术中图像(例如，固定CBCT机50图像、由内窥镜或导管100捕获的图像、荧光透视图像等)重叠或以其他方式相关联。
在另一实施方案中，在外科手术开始之前，软件应用程序利用存储在存储器32上或经由HIS并且由软件应用程序处理的术前图像数据生成患者肺部的三维(3D)重建，在3D模型上标识目标组织(自动地、半自动地或手动地)，并且在实施方案中，允许选择通过患者解剖结构到达目标组织的路径(“PW”)。在选择了通向目标组织的路径的情况下，将内窥镜或导管100插入到患者气道内，并且将所检测到的内窥镜或导管100在患者气道内的位置自动配准到3D模型。然后将内窥镜或导管100导航至目标组织所在的患者肺叶的一部分。尽管总体上描述为利用3D模型来帮助将内窥镜或导管100导航到目标组织所在的叶，但是可以设想，内窥镜或导管100可在无需导航工具帮助的情况下手动导航到目标组织所在的叶。
一旦内窥镜位于目标组织所在的叶内，就从移动CBCT机50获得术中图像并将其传送到工作站20。该应用程序使用从移动CBCT机50获得的术中图像生成患者解剖结构的3D模型。软件应用程序使得用户能够进入计划阶段以在3D模型上标识目标组织(“TT”)(自动地、半自动地或手动地)，并且在实施方案中，可允许选择通过患者解剖结构到达目标组织的路径(“PW”)。在选择了通向目标组织的路径的情况下，根据由移动CBCT机50获得的图像生成的3D模型被配准(手动地或自动地)到由内窥镜或导管100获得的实时图像，或者在实施方案中，更新或以其他方式替换根据术前图像数据生成的3D模型，并且使用更新的3D模型来完成到目标组织的导航。
在实施方案中，软件应用程序允许用户在根据由术中移动CBCT机50获得的图像生成的3D模型内选择和/或标记内窥镜的位置，以更新和/或校正根据术前图像生成的初始3D模型和由移动CBCT机50获得的术中图像之间的差异。
另外参考图3和图4，在一个实施方案中，患者平躺在球标记的二维(2D)网格结构220上，该2D网格结构包括以二维网格图案布置的球形标记，诸如球标记230a和230b。在不使用到目标组织所在的患者肺叶(目标叶)的3D导航的情况下，在患者气道内手动导航内窥镜或导管100。一旦内窥镜或导管100位于目标叶内，就利用移动CBCT机50从前后(AP)方向捕获患者肺部的图像，以标识移动CBCT机50相对于手术台60的角度。如可理解的，CBCT机50(固定的或移动的)包括与荧光透视成像的扫描角度相比更窄的扫描角度，并且因此可以设想，2D网格结构可包括更少的球标记230a、230b，从而减少了存在于根据由移动CBCT机50获得的图像生成的3D模型内的伪影的数量。在已知移动CBCT机50相对于手术台60的角度的情况下，利用移动CBCT机50来获得患者解剖结构的多个图像并生成3D模型，如上文所述。可在用户界面26上向用户显示3D模型，并且允许用户在由移动CBCT机50获得的图像内标记或以其他方式指示内窥镜或导管100的定位。尽管总体上描述为手动执行，但是可以设想，在由移动CBCT机50获得的术中图像内标记内窥镜或导管100的位置可通过软件应用程序自动化。
在于由移动CBCT机50获得的术中图像内标识了内窥镜或导管100的位置的情况下，将内窥镜或导管100的定位配准到3D模型(手动地或自动地)，并且继续导航到目标组织。在实施方案中，通过移动CBCT机50进行一次或多次进一步的扫描以进一步更新和/或确认内窥镜或导管100在患者气道内或相对于目标组织的定位。
在实施方案中，不是将内窥镜或导管100手动导航到目标叶，而是可以设想，可利用根据由系统10获得的术前图像形成的3D模型将内窥镜或导管100导航到目标叶，如上文进一步详细描述的。可以设想，用户可选择将内窥镜或导管100手动导航到目标叶，或者可利用使用根据术前图像生成的3D模型的导航辅助。
在一些实施方案中，在使用由术前图像构造的3D模型在患者气道内导航内窥镜或导管100期间，可利用移动CBCT机50捕获外科手术部位的术中2D视频并利用断层合成生成复合物。利用根据2D视频的断层合成重建的体积，标识(手动地或自动地)导管在图像内的位置并完成配准。在实施方案中，由移动CBCT机50捕获的2D视频可在利用使用术前图像生成的3D模型将内窥镜或导管100导航通过患者气道期间捕获。在导航期间向用户持续显示2D视频，以提供对在3D模型上显示的内窥镜或导管100的位置的实时校正。可以设想，用户可能能够在用户界面26上提供输入以标识通过患者气道到达目标组织的路径。以此方式，软件应用程序利用用户输入来创建对应于用户在用户界面26上的输入的通过患者气道的路径。
转到图5，示出了将外科器械导航到感兴趣区域的方法，并且该方法总体上由附图标号300标识。初始地，在步骤302中，在使患者镇静或以其他方式使其处于麻醉状态时，使用CBCT机50获得患者肺部的图像。在步骤304中，使用由CBCT机50获得的图像生成患者气道和/或肺部的3D模型。在步骤306中，使用所生成的3D模型，在3D模型内标识目标组织，并且标识通向目标组织的路径，并且在用户界面26上向用户显示该路径。在生成了3D模型并且选择了通向目标组织的路径的情况下，在步骤308中，使内窥镜或导管100在患者气道内前进。在步骤310中，将内窥镜或导管100的位置配准到3D模型，并且在步骤312中，将内窥镜或导管100导航到感兴趣区域。
参考图6，示出了将外科器械导航到感兴趣区域的方法的另一实施方案，并且该方法总体上由附图标号400标识。初始地，在步骤402中，使用术前图像在患者肺部内标识感兴趣区域。在步骤404中，使内窥镜或导管100在患者气道内前进到感兴趣区域所在的患者肺叶。一旦定位在目标叶内，就在步骤406中使用CBCT机50对患者进行成像。在步骤408中，使用由CBCT机50获得的图像，生成患者肺部的3D模型，并且选择通向所标识的感兴趣区域的路径。此时，在步骤410中，将内窥镜或导管100在目标叶内的定位配准到3D模型，并且在步骤412中，将内窥镜或导管100导航到感兴趣区域。
转到图7，示出了将外科器械导航到感兴趣区域的方法的另一实施方案，并且该方法总体上由附图标号500标识。在步骤502中，根据术前图像生成患者肺部的3D模型，并且在3D模型内标识感兴趣区域。在步骤504中，使内窥镜或导管100在患者气道内前进并且将其导航到所标识的感兴趣区域。在内窥镜或导管100位于感兴趣区域附近的情况下，在步骤506中，利用CBCT机50对患者解剖结构进行成像。查看由CBCT机50捕获的图像，并且在步骤508中，在用户界面26中标记或以其他方式标识内窥镜或导管100和感兴趣区域的位置。在步骤510中，系统使用内窥镜或导管100和感兴趣区域的标记位置来校正利用术前图像生成的3D模型，并且在步骤512中，相对于感兴趣区域重新定位内窥镜并且治疗感兴趣区域。
参考图8，示出了将外科器械导航到感兴趣区域的方法的另一实施方案，并且该方法总体上由附图标号600标识。初始地，在步骤602中，手动地并且在没有引导辅助的情况下将内窥镜或导管100导航到目标叶。在步骤604中，通过CBCT机50获得患者肺部的前后图像，并且在步骤606中，使CBCT机50居中，并且使用球标记220的(2D)网格结构来标识CBCT机50相对于床60的角度。在步骤608中，使用CBCT机50对患者肺部进行成像。在步骤610中，查看由CBCT机50捕获的术中图像，并且在用户界面26中在术中图像内标记或以其他方式指示内窥镜或导管100和感兴趣区域的定位。在步骤612中，将内窥镜或导管100和感兴趣区域的定位配准到根据术中图像生成的3D模型，并且在步骤614中，使用3D模型将内窥镜或导管100导航到感兴趣区域。在步骤616中，确定是否需要使用CBCT机50进行进一步的术中扫描，并且如果需要，则在步骤618中，使用CBCT机50对患者解剖结构进行第二次成像，以确认内窥镜或导管100相对于感兴趣区域的位置。在确认了内窥镜或导管100相对于感兴趣区域的位置的情况下，在步骤620中，治疗感兴趣区域。如果不需要进一步的扫描，则跳过步骤618，并且在步骤620中，治疗感兴趣区域。
转到图9，示出了将外科器械导航到感兴趣区域的方法的另一实施方案，并且该方法总体上由附图标号700标识。初始地，在步骤702中，根据术前图像生成3D模型，并且在3D模型中标识感兴趣区域和通向感兴趣区域的路径。在步骤704中，通过CBCT机50获得患者肺部的前后图像，并且在步骤706中，使CBCT机50居中，并且使用球标记220的(2D)网格结构来标识CBCT机50相对于床60的角度。在步骤708中，使用CBCT机50对患者的肺部进行成像。在步骤710中，使用用户界面26在由CBCT机50捕获的术中图像中标记或以其他方式标识内窥镜或导管100和感兴趣区域的位置。在步骤712中，将术前图像和术中图像彼此配准，并且在步骤714中，将内窥镜或导管100导航到感兴趣区域。在步骤716中，确定是否需要使用CBCT机50进行进一步的术中扫描，并且如果需要，则在步骤718中，使用CBCT机50对患者解剖结构进行第二次成像，以确认内窥镜或导管100相对于感兴趣区域的位置。在确认了内窥镜或导管100相对于感兴趣区域的位置的情况下，在步骤720中，治疗感兴趣区域。如果不需要进一步的扫描，则跳过步骤718，并且在步骤720中，治疗感兴趣区域。
参考图10，示出了将外科器械导航到感兴趣区域的方法的另一实施方案，并且该方法总体上由附图标号800标识。在步骤802中，根据术前图像生成3D模型，并且在3D模型中标识感兴趣区域和通向感兴趣区域的路径。在步骤804中，使用在步骤802中生成的计划在患者气道内导航内窥镜或导管100。在步骤806中，通过CBCT机50捕获2D视频流并且将其传输到用户界面26以供用户查看。在步骤808中，使用2D视频流生成患者解剖结构的3D体积，并且在步骤810中，使用用户界面26在3D体积中标记或以其他方式指示内窥镜或导管100和感兴趣区域的位置。在步骤812中，将内窥镜或导管100和感兴趣区域的位置局部配准到3D体积。
参考图11，示出了将外科器械导航到感兴趣区域的方法的另一实施方案，并且该方法总体上由附图标号900标识。在步骤902中，根据术前CT图像生成患者肺部的3D模型，并且在3D模型中标识感兴趣区域和通向感兴趣区域的路径。在步骤904中，通过CBCT机50捕获2D视频流并且将其传输到用户界面26以供用户查看。在步骤906中，利用患者肺部的3D模型和由CBCT机50捕获的2D视频流，在患者气道内将内窥镜或导管100导航到感兴趣区域。
转到图12，示出了将外科器械导航到感兴趣区域的方法的另一实施方案，并且该方法总体上由附图标号1000标识。在步骤1002中，根据术前CT图像生成患者肺部的3D模型，并且在3D模型中标识感兴趣区域和通向感兴趣区域的路径。在步骤1004中，使用患者肺部的3D模型在患者肺部内导航内窥镜或导管100。在步骤1006中，使用CBCT机50扫描患者，并且在步骤1008中，在用户界面26上显示由CBCT机50捕获的术中图像。在步骤1008中，使用用户界面26，利用用户界面上的输入来标识通过患者的管腔网络从内窥镜或导管100在术中图像内的所标识的位置到感兴趣区域的路径。在步骤1010中，在用户界面26上使用在术中图像中标识的路径将内窥镜或导管100导航到接口区域。
尽管在上文中一般地描述，但是可以设想，存储器32可包括用于存储数据和/或软件的任何非暂态计算机可读存储介质，该数据和/或软件包括可由处理器30执行并且控制控制器20的操作的指令，并且在一些实施方案中，还可控制内窥镜或导管100的操作。在一个实施方案中，存储器32可包括一个或多个存储装置，诸如固态存储装置，例如闪存芯片。另选地，或除了所述一个或多个固态存储装置之外，存储器32可包括通过大容量存储控制器(未示出)和通信总线(未示出)连接到处理器30的一个或多个大容量存储装置。
尽管本文所含的对计算机可读介质的描述是指固态存储设备，但是本领域技术人员应当理解，计算机可读存储介质可以是处理器30可访问的任何可用介质。即，计算机可读存储介质可包括以用于存储信息诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的任何方法或技术实现的非暂态、易失性和非易失性、可移动和不可移动的介质。例如，计算机可读存储介质可包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储器技术、CD-ROM、DVD、蓝光或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可用于存储期望信息且控制器20可以访问的任何其他介质。
虽然已经在附图中示出了本公开的若干实施方案，但并不希望将本公开限于此，因为希望使本公开与所属领域所允许的范围一样广泛并且应以同样的方式阅读本说明书。因此，以上描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为实施方案的例证。本领域的技术人员能够设想在本文所附权利要求书的范围和实质内的其他修改。

Claims (20)

1.一种执行外科手术的方法，包括：
在使患者镇静时，使用锥形束计算机断层摄影机获得所述患者的解剖结构的图像；
在由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像中标识感兴趣区域；
使用由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像来标识通向所标识的感兴趣区域的路径；以及
使用所标识的路径将导管在所述患者的气道内导航到所标识的感兴趣区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述患者的解剖结构的所述图像包括：在使患者镇静时，使用固定锥形束计算机断层摄影机获得所述患者的解剖结构的所述图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述患者的解剖结构的所述图像包括：在使患者镇静时，使用移动锥形束计算机断层摄影机获得所述患者的解剖结构的所述图像。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像生成所述患者的解剖结构的三维模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其中标识所述感兴趣区域包括：在所述患者的解剖结构的所述三维模型内标识所述感兴趣区域。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述导管在所述患者的解剖结构内的位置配准到由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像。
7.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述患者的解剖结构的图像包括：在使所述患者镇静时并且在使所述导管在所述患者的体腔内前进之前，使用所述锥形束计算机断层摄影机获得所述患者的解剖结构的图像。
8.一种执行外科手术的方法，包括：
将导管导航到患者的包括感兴趣区域的肺叶；
使用锥形束计算机断层摄影机获得所述患者的解剖结构的图像；
在由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像中标识所述感兴趣区域；
使用由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像来标识通向所述感兴趣区域的路径；以及
使用所标识的路径将所述导管导航到所述感兴趣区域。
9.根据权利要求8所述的方法，其中获得所述患者的解剖结构的所述图像包括：使用固定锥形束计算机断层摄影机获得患者的解剖结构的所述图像。
10.根据权利要求8所述的方法，其中获得所述患者的解剖结构的所述图像包括：使用移动锥形束计算机断层摄影机获得患者的解剖结构的所述图像。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：根据由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像生成所述患者的解剖结构的三维模型。
12.根据权利要求11所述的方法，其中标识所述感兴趣区域包括：在所述患者的解剖结构的所述三维模型内标识所述感兴趣区域。
13.根据权利要求8所述的方法，还包括：将所述导管在所述患者的解剖结构内的位置配准到由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像。
14.根据权利要求8所述的方法，还包括：使用所述锥形束计算机断层摄影机获得所述患者的解剖结构的前后图像，以及标识所述锥形束计算机断层摄影机在获得所述前后图像时的角度。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：在由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像内标识所述导管的一部分的位置。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：将所述导管的所标识的位置配准到由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像。
17.一种用于执行外科手术的系统，包括：
锥形束计算机断层摄影机；
导管，所述导管被配置为在患者的气道内导航；和
控制器，所述控制器能够操作地耦接到所述锥形束计算机断层摄影机，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器：
在使患者镇静时，使用所述锥形束计算机断层摄影机获得所述患者的解剖结构的图像；
在由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像中标识感兴趣区域；
使用由所述锥形束计算机断层摄影机获得的所述图像来标识通向所标识的感兴趣区域的路径；以及
使用所标识的路径帮助将所述导管在所述患者的气道内导航到所标识的感兴趣区域。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述锥形束计算机断层摄影机是固定锥形束计算机断层摄影机。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述锥形束计算机断层摄影机是移动锥形束计算机断层摄影机。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器：在使所述患者镇静时并且在使所述导管在所述患者的体腔内前进之前，使用所述锥形束计算机断层摄影机获得所述患者的解剖结构的图像。
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