CN204351930U - 示踪定位探头 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种示踪定位探头，包括探头本体以及设置在探头本体内的电磁定位传感器和超声探头。通过电磁定位传感器对示踪定位探头的当前位置进行定位以及超声探头获取当前位置周围环境的超声影像，从而在示踪定位探头的导航过程中，可以确认电磁定位传感器是否确实到达病变位置，而提升导航的精确性。

Description

示踪定位探头

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种示踪定位探头。

背景技术

目前基于电磁导航技术的经肺部自然气道的介入式医疗技术，首先导入病人的肺部计算机断层摄影(computed tomography,CT)影像数据，接着划定病变区域，并重建出主气管和支气管的三维模型。之后，根据主气管和支气管的三维模型，从主气管朝向支气管的方向计算经各级支气管到达病变位置的路径。在术中阶段，首先将带有电磁传感器的指引导管插入支气管镜中，使用支气管镜到达导航软件要求的几个关键部位并标记；根据这些标记位置计算出重建的主气管和支气管树三维模型与肺部在实际电磁导航空间中的位置的对应关系，即规划路径与实际位置的配准；最后，再根据之前从主气管朝支气管方向建立的导航路径引导电磁传感器经各级支气管接近和到达病变位置。

然而，现有技术中存在以下缺陷：首先，由CT影像数据重建的主气管和支气管的三维模型不够精确，其中若为了保证准确，则无法重建出下级支气管树结构，反之，若提高下级支气管树结构的级数，则无法保证重建出的三维模型的准确性。其次，通过上述从主气管朝向支气管方式所获得的路径规划结果，如果病变位置在较深位置，则缺乏下级支气管信息，无法准确建立经自然气道的导航路径，只能通过定位信息不断尝试接近病变位置。再者，配准算法可能有误差，越进入肺部深处误差越明显，可能导致导航路径偏移至自然气道外的肺部组织里，并且在导航软件中显示到达病变位置后仍无法保证电磁传感器在肺部内确实到达病变位置，必需藉助其他手段来进行确认，例如通过X光影像或CT等显像技术来达成，徒增操作上的不便和增加X射线对医生和患者身体的辐射损害。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种示踪定位探头，从而解决了无法确认支气管镜的电磁传感器是否确实到达病变位置的问题。

为了解决上述问题，本申请揭示了一种示踪定位探头，适用于支气管镜。示踪定位探头包括探头本体、电磁定位传感器和超声探头。电磁定位传感器设置于探头本体的一端，用以发送示踪定位探头在电磁场内的当前位置的位置坐标信息。超声探头与电磁定位传感器设置于探头本体的同一端，用以发送当前位置的超声影像信息。

进一步地，上述的示踪定位探头还包括导管鞘。示踪定位探头的探头本体穿设于导管鞘内，且探头本体设置有电磁定位传感器和超声探头的一端可以伸出至导管鞘外或缩回导管鞘内，其中导管鞘预先设置弯曲角度，以通过导管鞘的旋转来引导探头本体的前进方向。

进一步地，在上述的示踪定位探头中，电磁定位传感器为6自由度电磁定位传感器。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

本申请的示踪定位探头，通过电磁定位传感器在导航过程中实时的获取真实路径在电磁场中的位置坐标，并且通过预先规划的导航路径与真实路径的比对，对预先规划的导航路径可以不断的进行配准和修正，从而提高导航路径的精确性。同时，通过在示踪定位探头上配置超声探头的方式，让示踪定位探头在导航的过程中，可以通过超声影像来确定电磁定位传感器是否已确实到达产生病变的目标位置，从而解决了无法确认电磁定位传感器是否确实到达病变位置的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例的医疗导航系统的方块示意图；

图2是本申请实施例的示踪定位探头的平面示意图；

图3是本申请方法实施例的医疗导航方法流程图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”或“电性连接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其它装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者系统中还存在另外的相同要素。

实施例描述

本申请的示踪定位探头应用于医疗导航系统中，适于在肺部区域的CT图像和/或支气管树三维影像的基础上，配合支气管镜进行支气管路径的导航操作。

如图1所示，本申请实施例所揭露的医疗导航系统1包括实时导航定位模块10、定位配准模块20以及显示模块30，其中实时导航定位模块10包括电磁场发射单元110、示踪定位探头120以及系统控制单元130。

请参照图1和图2，电磁场发射单元110用以发生电磁场。示踪定位探头120耦接于系统控制单元130，且示踪定位探头120包括探头本体121、电磁定位传感器122和超声探头123。示踪定位探头120可以在肺部区域的支气管树内跟随支气管镜自由位移或者是独立的在肺部区域的支气管树内自由位移。电磁定位传感器122和超声探头123分别设置于探头本体121的同一端，例如探头本体121相对端点中的前端，其中电磁定位传感器122可以是但并不局限于6自由度电磁定位传感器，用以在电磁场发射单元110发生电磁场的情况下，发送示踪定位探头121在电磁场的作用范围内位于支气管树中的当前位置的位置坐标信息，例如在支形管树中的主气管或各级支气管中的位置坐标信息，而超声探头123用以发送示踪定位探头121当前位置的超声影像信息到显示模块，也就是将电磁定位传感器122在当前位置下，所处位置及其周围环境的超声影像发送到显示模块130。此外，示踪定位探头120还可以选择性的包括导管鞘124，探头本体121连同电磁定位传感器122和超声探头123穿设于定位导管124内，并且，探头本体121设置有电磁定位传感器122和超声探头123的一端可以伸出至导管鞘124外或缩回导管鞘124内，其中导管鞘124可以预先设置弯曲角度，使探头本体121可以随着导管鞘124的旋转来变换前进方向，而被导引进入支气管树内不同的支气管分叉，从而在肺部区域的支气管树内探索位移，同时通过探头本体121伸出至导管鞘124外，让电磁定位传感器122和超声探头123实时侦测导管鞘124外的周围环境信息，也就是支气管树内相应位置的位置坐标信息和超声影像信息。

系统控制单元130耦接于电磁场发射单元110，用以控制电磁场发射单元110发生电磁场，以及分別從电磁定位传感器122和超声探头123接收位置坐标信息和超声影像信息。同时，系统控制单元130还可以根据位置坐标信息在电磁场上建立相应的位置坐标图像。

定位配准模块20耦接于实时导航定位模块10的系统控制单元130，用以接收支气管树三维影像的图像坐标信息，以及从系统控制单元130接收位置坐标信息和位置坐标图像，并且比对图像坐标信息与位置坐标信息，以及根据比对结果校正CT图像上的导航路径与位置坐标图像之间的配准关系。

显示模块30分别耦接于实时导航定位模块10、定位配准模块20和支气管镜，用以接收并显示CT图像、导航路径、支气管树三维影像、图像坐标信息位置坐标信息、超声影像信息以及位置坐标图像等。同时，显示模块30还用以接收通过支气管镜观察的真实影像。

以下通过一方法实施例对本申请第一实施例所揭露的医疗导航系统对医疗器械进行导航的方式做进一步说明。

如图3所示，本申请第一方法实施例所揭露的医疗导航方法适于在肺部区域的CT图像和/或支气管树三维影像的基础上，配合支气管镜进行支气管路径的导航操作，此医疗导航方法包括以下步骤：

步骤S101，在CT图像和/或支气管树三维影像上绘制肺部区域的主气管至多级支气管的导航路径，其中导航路径上具有多个隆突标记；

步骤S102，根据导航路径，通过示踪定位探头碰触主气管和多级支气管的隆突位置，并且通过示踪定位探头内的电磁定位传感器将各个隆突位置在电磁场的位置坐标图像上标示对应的定位标记；

步骤S103，根据各个隆突标记与定位标记进行位置坐标图像与导航路径的初步配准及修正；

步骤S104，通过初步配准及修正的导航路径引导示踪定位探头通过相应的支气管；

步骤S105，根据初步配准及修正的导航路径中标示的各个隆突标记和其上级、下级隆突标记的相对位置，通过电磁定位传感器在位置坐标图像上将每个支气管的隆突位置的下级支气管识别为支气管路径的分叉位置和方向；

步骤S106，根据各个隆突标记的相对位置和支气管路径的分叉位置和方向，进行导航路径的再次配准及修正；

步骤S107，通过再次配准及修正的导航路径引导示踪定位探头通过相应的支气管，直至目标位置；以及

步骤S108，通过示踪定位探头内的超声探头获得目标位置的超声影像信息。

请参照图1至图3，在本申请第一方法实施例所揭露的医疗导航方法中，首先，在CT图像和/或支气管树三维影像上绘制导航路径(S101)，此导航路径可以是但并不局限于在此步骤之前或者是在此步骤之中，根据支气管树中的主气管和多级支气管的各别走向以及与病变位置在空间位置上的相对关系，通过相应的自动或手动方式在CT图像和/或支气管树三维影像上绘制而成的。在本实施例中，对于导航路径的形成方式不加以限制。此外，在此步骤中，还可以在CT图像和/或支气管树三维影像上进行关键点标记，例如在主气管与各级支气管的隆突位置或者是在病变位置处进行预测标记。因此，在导航路径上具有标示隆突的预测位置的多个隆突标记。

接着，通过实时导航定位模块10的系统控制单元130控制电磁场发射接收单元110产生电磁场，以便于让设置在示踪定位探头120内的电磁定位传感器122在电磁场的作用范围内的位移轨迹与所在位置显示在电磁场的位置坐标图像上，并且在显示模块30上显示示踪定位探头120与导航路径之间的相对位置。然后，根据导航路径，通过示踪定位探头120在主气管与各级支气管的自然气道内跟随支气管镜或具有弯曲角度的导管鞘124的导引或者是独立的朝向病变位置前进(也就是朝向导航路径终点的目标位置前进)，并且在通过主气管与各级支气管的分叉处时，一并碰触主气管和各级支气管的隆突位置，并且通过设置于示踪定位探头内120的电磁定位传感器122将各个隆突位置在空间上的实际位置在电磁场的位置坐标图像上标示对应的定位标记(S102)。

之后，根据多个隆突标记与定位标记之间的相对位置，进行位置坐标图像与导航路径的初步配准及修正，其中，通过定位配准模块20将代表各个隆突实际位置的定位标记与导航路径上用来预测隆突位置的隆突标记进行比对，也就是将电磁定位传感器122在电磁场内的当前位置的位置坐标信息与支气管树三维影像的图像坐标信息进行比对。并且，根据比对结果对导航路径与位置坐标图像之间的配准关系进行初步配准及修正，使各个定位标记落入导航路径上，并且与相应位置的隆突标记相互重叠，以便于校正导航路径上的预测标记与实际位置的偏差度(S103)。

接着，通过初步配准及修正的导航路径引导示踪定位探头120通过相应的支气管(S104)，并且通过示踪定位探头120碰触每个支气管的隆突，以便于获得每个支气管的隆突的实际位置。然后，根据初步配准及修正的导航路径中标示的各个隆突标记和其上级、下级隆突标记的相对位置，通过电磁定位传感器122在位置坐标图像上将每个支气管的隆突位置的下级支气管识别为支气管路径的分叉位置和方向(S105)。之后，定位配准模块20即可以根据这些隆突标记的相对位置和支气管路径的分叉位置和方向进行导航路径的再次配准及修正(S106)。

接着，通过再次配准及修正的导航路径引导示踪定位探头120通过相应的支气管，直至目标位置(S107)。并且，当示踪定位探头120到达目标位置后，通过示踪定位探头120内的超声探头获得目标位置的超声影像信息(S108)，以及根据此超声影像信息在显示模块30上呈现出目标位置和/或其周围环境的超声影像。如此一来，除了让示踪定位探头120可以顺利的抵达产生病变的目标位置外，还可以同时获得目标位置的超声影像，而确认示踪定位探头120的电磁定位传感器122确实到达产生病变的目标位置，从而提高了医疗器械的导航和定位的精确性。

值得说明的是，为了提高示踪定位的准确性，在本申请的一些实施例所揭露的医疗导航方法中，在根据各个隆突标记进行导航路径的初步配准及修正的操作以及通过初步配准及修正的导航路径引导示踪定位探头120通过相应的支气管的操作之间，还可以通过支气管镜获得各个隆突位置的真实影像，并且根据各个隆突位置的真实影像调整隆突位置在CT图像和/或支气管树三维影像中的相应位置，使各个隆突位置在真实影像和支气管树三维影像中的位置一致，从而让示踪定位探头120在CT图像、导航路径和/或支气管树三维影像上所显现的映像位置可以极为接近真实位置或恰好对应于真实位置。

此外，在本申请的另一些实施例所揭露的医疗导航方法中，还可以在示踪定位探头120通过导航路径的过程中，让示踪定位探头120在各级支气管的分叉处分别进入不同分叉的相邻的两个支气管内一段预定距离后，再退回分叉处，通过这种方式，让电磁定位传感器122可以获得各级支气管的分叉点信息、位置信息以及走向信息，并且通过系统控制单元130提供给定位配准模块20，让定位配准模块20可以进一步根据分叉点信息、位置信息以及走向信息对导航路径进行配准及修正。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种示踪定位探头，适用于支气管镜，其特征在于，所述示踪定位探头包括：

探头本体；

电磁定位传感器，设置于所述探头本体的一端，用以发送所述示踪定位探头在电磁场内部的当前位置的位置坐标信息；以及

超声探头，与所述电磁定位传感器设置于所述探头本体的同一端，用以发送所述当前位置的超声影像信息。

2.如权利要求1所述的示踪定位探头，其特征在于，还包括导管鞘，所述探头本体穿设于所述导管鞘内，且所述探头本体设置有所述电磁定位传感器和所述超声探头的一端可以伸出至所述导管鞘外或缩回所述导管鞘内，其中所述导管鞘预先设置弯曲角度，以通过所述导管鞘的旋转来引导所述探头本体的前进方向。

3.如权利要求1所述的示踪定位探头，其特征在于，所述电磁定位传感器为6自由度电磁定位传感器。