RU2434579C2 - Улучшенный способ калибровки системы слежения за катетером, использующей медицинские данные отображения - Google Patents

Улучшенный способ калибровки системы слежения за катетером, использующей медицинские данные отображения Download PDF

Info

Publication number
RU2434579C2
RU2434579C2 RU2008146503/14A RU2008146503A RU2434579C2 RU 2434579 C2 RU2434579 C2 RU 2434579C2 RU 2008146503/14 A RU2008146503/14 A RU 2008146503/14A RU 2008146503 A RU2008146503 A RU 2008146503A RU 2434579 C2 RU2434579 C2 RU 2434579C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catheter
tracking
electromagnetic
space
acoustic
Prior art date
Application number
RU2008146503/14A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008146503A (ru
Inventor
Роберт МАНКЦЕ (US)
Роберт МАНКЦЕ
Рэймонд ЧАН (US)
Рэймонд ЧАН
Шунмугавелу СОККА (US)
Шунмугавелу СОККА
Фолькер РАШЕ (US)
Фолькер РАШЕ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Publication of RU2008146503A publication Critical patent/RU2008146503A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2434579C2 publication Critical patent/RU2434579C2/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A61B5/063—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using impedance measurements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/46—Arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B6/461—Displaying means of special interest
    • A61B6/466—Displaying means of special interest adapted to display 3D data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A61B8/0841—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00681—Aspects not otherwise provided for
    • A61B2017/00725—Calibration or performance testing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2051—Electromagnetic tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3925—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers ultrasonic
    • A61B2090/3929—Active markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/503—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of the heart
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/504—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0891—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of blood vessels

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретения относятся к области медицины. Способ включает получение до или во время вмешательства блока данных изображения для измеряемого пространства конкретного пациента посредством медицинского сканирующего устройства; сегментацию данных изображения в соответствии с областями тканей для создания медицинского изображения каждой области ткани из областей тканей; получение электромагнитных или акустических данных для каждой области ткани; обработку электромагнитных или акустических данных для создания электромагнитной или акустической модели для одной или более областей тканей, перекрывающей моделируемое пространство, соответствующей измеряемой области конкретного пациента и области слежения за катетером. При этом модель используют для прогнозирования электромагнитного или акустического поля в пределах областей тканей; приведения в соответствие моделируемого пространства с пространством слежения за катетером; измерения электромагнитного или акустического поля катетера во время вмешательства для ссылки на прогнозируемое электромагнитное или акустическое поле модели для определения ошибок слежения за катетером; и коррекции положения катетера во время слежения для минимизации ошибок слежения за катетером. Применение изобретений позволит улучшить слежение за катетером. 2 н. и 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способу улучшения калибровки и слежения за катетерами при кардиологическом вмешательстве с использованием предварительно полученных медицинских данных изображения.
В современном здравоохранении представлены медицинские диагностические и изображающие системы. Такие системы являются неоценимыми инструментами для определения, диагностики и лечения физических состояний и значительно уменьшают необходимость в хирургических диагностических вмешательствах. Во многих случаях окончательная диагностика и лечение проводятся только после того, как лечащий врач или рентгенолог дополнили общепринятые исследования подробным изображением соответствующих областей и тканей посредством одной или более методик изображения.
Увеличение использования минимально инвазивных хирургических методик в медицинской диагностике и терапии требует нового способа дистанционного размещения катетеров и слежения за катетерами или другими медицинскими инструментами внутри человеческого тела или тела животного. В настоящий момент рентгеновское флюороскопическое изображение представляет собой стандартную методику слежения за катетерами. Однако чрезмерное воздействие рентгеновского излучения может быть вредно и для врача, и для пациента. Следовательно, необходимы альтернативные способы слежения за катетерами.
Опубликованы некоторые альтернативные способы, включающие способы, которые используют ультразвуковые преобразователи и преобразователи, в которых используют измерения магнитного поля.
Один известный способ катетерной локализации использует один или более источников магнитного поля, которые фиксированы один относительно другого и определяют систему пространственных ориентиров, и один или более магнитных датчиков, закрепленных на наконечнике катетера. Датчики измеряют поля, создаваемые источниками, и данные измерения затем используют для определения расположения наконечника относительно пространственных ориентиров. Такой же результат может быть достигнут посредством источников, замененных датчиками, и датчиками, замененными источниками.
Описанная методика основана на точном предварительном изучении взаимного расположения источников и пространственных форм указанных магнитных полей и взаимного расположения и чувствительности датчиков. Так как невозможно изготавливать источники и датчики с идеальными свойствами, исключительно теоретические вычисления таких свойств вероятно неверны, и значит, они должны быть определены калибровкой. Одно преимущество использования магнитных полей для отслеживания катетера внутри тела человека или животного представляет собой то, что поля практически не испытывают влияния со стороны тела. Указанное является следствием очень низкой магнитной восприимчивости тканей тела. В отличие от описанного электрические или акустические поля значительно изменяются тканями тела. В результате калибровочные измерения следящей системы, основанной на магнитном поле, могут быть выполнены вне тела, до операции.
Ограничивающее условие для катетеров представляет собой то, что они должны быть достаточно маленькими в диаметре и достаточно гибкими для введения в соответствующую часть тела. Например, диаметры кардиальных катетеров должны быть приблизительно 2 мм, и гибкость их должна быть достаточной для изгибания до радиуса 10 мм и менее. Перечисленные условия и необходимость жестко закреплять датчики, установленные на катетерах, закрывать верхнюю часть катетера требуют того, что указанные датчики должны размещаться в маленьком объеме.
На сегодняшний день системы слежения за катетерами, основанные на электрическом поле, такие как NavX (ESI, St. Jude) и Localisa system (Medtronic), или следящие системы, основанные на времени прохождения ультразвука, базируются на допущении однородности и линейности электромагнитных полей или равномерности распределения скорости звука в средостении во время калибровки и процессов сбора данных. Однако пространственное распределение электрической проводимости и акустических характеристик в человеческой грудной клетке изменяется в зависимости от анатомии пациента и динамических воздействий, таких как дыхание. Следовательно, внутригрудные электромагнитные и акустические поля не являются гомогенными и линейными, приводя к большим неточностям во время слежения за катетером. В настоящий момент такие следящие устройства используют только в анатомических структурах, в которых электромагнитные и акустические поля приблизительно гомогенны, такие как кровь, содержащаяся в камерах сердца. Простые линейные способы калибровки использованы для выполнения слежения за катетером в зависимости от измерения или электрического поля или времени прохождения ультразвука в организме посредством элетромагнитных или ультразвуковых датчиков на катетере. Указанные методики еще не применялись успешно в других анатомических структурах, таких как коронарные вены, в которых неоднородное и нелинейное поле исключает достоверное слежение современными методиками калибровки с использованием линейного поля.
Системы слежения за катетерами и калибровочные системы описаны в Патенте США 5697377, опубликованном 16 декабря 1997; Патентных Заявках США 20050080328, опубликованной 14 апреля 2005; 20060058643, опубликованной 16 марта 2006; и 20050197568, опубликованной 8 сентября 2005; Патенте США 6226547, опубликованном 1 мая 2001; Международной публикации номер WO 2005/048841, опубликованной 2 июня 2005; и в опубликованной статье «A System for Real-Time XMR Guided Cardiovascular Intervention», K.S.Rhode et al., IEEE Trans. Medical Imaging, 24, (11), Nov 2005, стр.1428-1440.
Однако проблема с данными методиками еще существует. На сегодняшний день системы слежения за катетерами, основанные на электрическом поле, такие как NavX (ESI, St.Jude) и Localisa system (Medtronic) базируются на допущении однородности и линейности электрических полей во время калибровки и процессов сбора данных. Однако электрическая проводимость внутри человеческого организма, особенно в грудной клетке, изменяется в зависимости от специфики анатомии пациента и других динамических влияний, таких как акт дыхания. Электрическое поле, таким образом, не гомогенное и нелинейное, что приводит к значительным ошибкам во время слежения за катетерами. Также основанное на ультразвуке определение местоположения предполагает равномерность скорости звука в пределах ткани. Неоднородное распределение скорости звука в грудной клетке искажает определяемое ультразвуком местоположение и измерение ориентации, приводя к погрешностям локализации в пределах объема.
В соответствии с настоящим изобретением предложен новый подход, который использует специфичные для пациента данные отображения, полученные MDCT или MR для сегментации главных медиастинальных структур и построения многомерных электропроводных или акустических моделей, которые могут быть затем использованы для подсчета электрического или акустического поля для улучшения процесса калибровки и слежения за катетерами.
Задача настоящего изобретения - создать способ улучшения калибровки и слежения за электромагнитным или акустическим катетером в пределах области слежения за катетером с целью использования при кардиологическом вмешательстве для отдельного пациента, включающий: получение до или во время вмешательства блока данных изображения, относящихся к сердцу, для измеряемой области пациента посредством медицинского сканирующего устройства; сегментацию данных изображения в соответствии с областью тканей для получения медицинских изображений каждой области тканей; получение электромагнитных или акустических данных каждой области тканей; обработку электромагнитных или акустических данных для построения электромагнитной или акустической модели для одной или более сегментированных областей тканей, включающих в себя моделируемое пространство, соответствующее измеряемой области пациента и области слежения за катетером; в котором модель указывает одну или более областей искажения сигнала в пределах области слежения за катетером, что повышает точность данных; приведение в соответствие моделируемого пространства с пространством слежения за катетерами; оценку поведения катетера при слежении во время вмешательства и, с помощью ссылки на модель определение ошибок слежения за катетером вследствие влияний, искажающих сигнал; и коррекцию положения катетера во время слежения для минимизации влияний, искажающих сигнал.
Другой задачей является создание способа, в котором получение до вмешательства блока данных изображения, относящихся к сердечной деятельности, дополнительно включает: получение до вмешательства блока данных изображения, относящихся к сердечной деятельности, используя по меньшей мере одну СТ систему, MR систему, ультразвуковую систему, 3D флюороскопическую систему и PET систему.
Другой задачей является создание способа, в котором область тела дополнительно включает: по меньшей мере, одну из кардиальных вен, кардиальных артерий или аорту.
Другой задачей является создание способа, в котором обработка электромагнитных данных для создания электромагнитной модели дополнительно включает: обработку электромагнитных данных для создания 4D модели с использованием электропроводности.
Еще одной задачей является создание способа, в котором обработка акустических данных для создания акустической модели дополнительно включает в себя: обработку акустических данных для создания 3D модели с использованием скорости звука.
Еще одной задачей является создание способа, в котором приведение в соответствие моделируемого пространства с пространством слежения за катетером включает в себя: приведение в соответствие моделируемого пространства с пространством слежения за катетером, используя электромагнитные или акустические видимые поверхностные маркеры, прикрепленные к пациенту в пределах моделируемого пространства, причем положение каждого поверхностного маркера соответствует расположению базовых участков, расположенных в отмеченных положениях в пространстве слежения за катетером во время калибровки или слежения за катетером.
Перечисленные и другие аспекты изобретения изложены более подробно посредством ссылок на нижеуказанные варианты осуществления и ссылкой на чертеж, который иллюстрирует медицинское изображение и сегментированное медицинское изображение, приводящее к модели проводимости для улучшенного слежения за катетером.
Сердечно-сосудистые катетерные вмешательства традиционно выполняют направлением катетера под рентгеновским контролем. Такой тип направления обладает некоторыми недостатками. Во-первых, так как изображения созданы двухмерными (т.е. 2D), необходимо несколько картинок под разными углами для реконструкции трехмерного (т.е. 3D) изображения объекта, который отображают с характерными неточностями, появляющимися при визуализации 3D сегмента катетера. Во-вторых, рентген неточно улавливает изображения областей мягких тканей, таких как сердце и кровеносные сосуды. В-третьих, при рентгеновском изображении оператор и пациент подвергаются дозам радиации, которые с течением времени могут вызвать значительные проблемы со здоровьем.
На сегодняшний день системы слежения за катетерами, основанные на электрическом поле, такие как NavX (ESI, St.Jude) и Localisa system (Medtronic), базируются на допущении однородности и линейности электрических полей во время калибровки и процессов сбора данных. Однако электрическая проводимость внутри человеческого организма, особенно в грудной клетке, изменяется в зависимости от специфики анатомии пациента и других динамических влияний, таких как акт дыхания. Таким образом, электрическое поле является негомогенным и нелинейным, что приводит к значительным ошибкам во время слежения за катетерами. Таким же образом, основанное на ультразвуке определение местоположения предполагает равномерность скорости звука в пределах ткани. Неоднородное распределение скорости звука в грудной клетке искажает определяемое ультразвуком местоположение и оценки ориентации, приводя к погрешностям позиционирования в пределах объема.
В соответствие с предшествующим уровнем техники системы, такие как St. NavX, основаны на слежении за катетером в электромагнитном поле. Таким образом, 3 ортогональные поля накладывают на пациента с помощью поверхностных электродов, как описано, например, в Патенте США 5697377 Wittkampf. Так как сопротивление в организме изменяется (легкие, различные типы тканей и т.д.) электрическое поле в организме резко нелинейно. Следящий катетер может быть точно ориентирован для соответствующих положений, но точное измерение не может быть выполнено. В результате математические модели анатомических структур, созданные через облака точек отслеживаемого катетера, искажены. Также слежение могут выполнять в некоторых анатомических областях, таких как камеры сердца. В таком случае результаты слежения в кровеносных сосудах или артериях скомпрометированы большими погрешностями вследствие неоднородности среды и выраженного искажения поля.
В настоящем изобретении представлен новаторский подход, который использует данные изображения, специфичные для пациента из MDCT или MR для сегментации основных медиастинальных образований и построения многомерных моделей проводимости или акустических моделей, которые затем могут быть использованы для вычисления электрических или акустических полей с целью улучшения процесса калибровки и слежения за катетером.
В настоящем изобретении данные изображения могут быть использованы для выполнения операции, обратной свертке такого нелинейного пространства и для выполнения более точного слежения, реализуемого также в других анатомических областях, таких как кровеносные сосуды. В клинических технологических процессах данные изображения могут быть получены, например, в начале вмешательства, такие данные соотносят с обычными сопротивлениями тела и в дальнейшем используют для коррекции области слежения за катетерами. Если изображение во время вмешательства доступно, искажения могут быть скорректированы в соответствии с такими данными. Дооперативные данные могут быть получены такими методиками, как CT/MRI/рентген/US соответствующими установками для сбора таких кардиологических данных.
Настоящее изобретение предлагает использовать предварительно полученные, многомерные, специфические для пациента данные, полученные применением MRI или СТ, 3D флюороскопической системы или PET системы для построения моделей электропроводности или скорости звука для улучшения калибровки катетерных следящих систем. Модели электропроводности уже используют в области электроимпедансной томографии. Достоверное слежение в областях с быстрым изменением свойств электромагнитного или акустического полей, таких как сердечные вены и артерии, аорта и т.д., может стать возможным, используя улучшенную стратегию калибровки и слежения, основанную на использовании таких специфических для пациента моделей. Динамические влияния, такие как дыхание (изменения объема легких приводят к анатомическим изменениям и к связанным с ними изменениям проводимости и распространении звука), могут быть учтены для использования четырехмерной модели грудной клетки, полученной на основе медицинских данных изображения.
Многомерные модели электропроводности или скорости звука, например грудной клетки, получены на основе медицинских данных изображения, как показано на чертеже. Указанные данные использованы для предсказания электромагнитного и акустического полей в пределах интересующей анатомической области. Калибровка системы слежения за катетерами, основанной на электромагнитном и акустическом полях, улучшена, используя описанные, специфические для пациента модели, и слежение может быть выполнено более достоверно в областях с искажением поля вследствие быстрого изменения анатомического строения и свойств ткани. Движение пациента может быть учтено для уменьшения ошибок слежения.
Хотя настоящее изобретение описано касательно его специфических вариантов осуществления, специалистом в данной области может быть обнаружено множество модификаций, улучшений и/или изменений, которые могут быть достигнуты в объеме настоящего изобретения. Таким образом, очевидно, что изобретение ограничено только формулой изобретения.

Claims (8)

1. Способ калибровки системы слежения за катетером и слежения за катетером в переделах пространства слежения за катетером для использования в системе слежения за катетером при кардиологическом вмешательстве для конкретного пациента, включающий: получение до или во время вмешательства блока данных изображения для измеряемого пространства конкретного пациента посредством медицинского сканирующего устройства; сегментацию данных изображения в соответствии с областями тканей для создания медицинского изображения каждой области ткани из областей тканей; получение электромагнитных или акустических данных для каждой области ткани; обработку электромагнитных или акустических данных для создания электромагнитной или акустической модели для одной или более областей тканей, перекрывающей моделируемое пространство, соответствующей измеряемой области конкретного пациента и области слежения за катетером; при этом модель используют для прогнозирования электромагнитного или акустического поля в пределах областей тканей; приведение в соответствие моделируемого пространства с пространством слежения за катетером; измерение электромагнитного или акустического поля катетера во время вмешательства для ссылки на прогнозируемое электромагнитное или акустическое поле модели для определения ошибок слежения за катетером; и коррекцию положения катетера во время слежения для минимизации ошибок слежения за катетером.
2. Способ по п.1, в котором получение до или во время вмешательства блока данных изображения дополнительно включает: получение до вмешательства блока данных изображения, используя, по меньшей мере, одно из СТ системы, MR системы, ультразвуковой системы, 3D флюороскопической системы и PET системы.
3. Способ по п.1, в котором область ткани включает: по меньшей мере кардиальные вены, кардиальные артерии и аорту.
4. Способ по п.1, в котором модель включает 4D модель, основанную на электропроводности, одной или более областей ткани.
5. Способ по п.1, в котором модель включает 3D модель, основанную на скорости звука, одной или более областей ткани.
6. Способ по п.1, в котором приведение в соответствие моделируемого пространства с пространством слежения за катетером включает: приведение в соответствие моделируемого пространства с пространством слежения за катетером, используя электромагнитные или акустические видимые поверхностные маркеры, прикрепленные к конкретному пациенту в пределах моделируемого пространства, причем положение каждого поверхностного маркера соответствует расположению базовых участков, расположенных в отмеченных положениях в пространстве слежения за катетером во время калибровки или слежения.
7. Способ по п.1, в котором катетер является электромагнитным катетером или акустическим катетером.
8. Система слежения за катетером для слежения за катетером в пространстве слежения за катетером при вмешательстве для конкретного пациента, при этом система слежения за катетером сконфигурирована с возможностью выполнения следующих этапов: получение до или во время вмешательства блока данных изображения для измеряемого пространства конкретного пациента посредством медицинского сканирующего устройства; сегментацию данных изображения в соответствии с областями тканей для создания медицинского изображения каждой области ткани из областей тканей; получение электромагнитных или акустических данных для каждой области ткани; обработку электромагнитных или акустических данных для создания электромагнитного или акустического отображения для одной или более областей тканей, перекрывающей моделируемое пространство, соответствующее измеряемой области конкретного пациента и области слежения за катетером; при этом отображение указывает одну или более областей искажения сигнала в пределах области слежения за катетером, влияющего на точность электромагнитных или акустических данных; приведение в соответствие моделируемого пространства с пространством слежения за катетером; измерение слежения за катетером во время вмешательства со ссылкой на отображение для определения ошибок слежения за катетером; и коррекцию положения катетера во время слежения для минимизации ошибок слежения за катетером.
RU2008146503/14A 2006-05-26 2007-04-10 Улучшенный способ калибровки системы слежения за катетером, использующей медицинские данные отображения RU2434579C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80324706P 2006-05-26 2006-05-26
US60/803,247 2006-05-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008146503A RU2008146503A (ru) 2010-05-27
RU2434579C2 true RU2434579C2 (ru) 2011-11-27

Family

ID=38779058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008146503/14A RU2434579C2 (ru) 2006-05-26 2007-04-10 Улучшенный способ калибровки системы слежения за катетером, использующей медицинские данные отображения

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20090306497A1 (ru)
EP (1) EP2029012A2 (ru)
JP (1) JP5238693B2 (ru)
KR (1) KR20090010995A (ru)
CN (1) CN101453946A (ru)
RU (1) RU2434579C2 (ru)
TW (1) TW200806255A (ru)
WO (1) WO2007138492A2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640564C2 (ru) * 2012-08-02 2018-01-09 Бард Периферэл Васкьюлар Ультразвуковая катетерная система
RU2647331C2 (ru) * 2013-03-13 2018-03-15 Лабори Медикал Текнолоджис Канада УЛК. Блок катетера

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8977018B2 (en) * 2009-07-17 2015-03-10 Koninklijke Philips N.V. Multi-modality breast imaging
CN103327892B (zh) * 2011-01-27 2017-02-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 形状感测设备特有的信息存储和检索
EP2723240B1 (en) * 2011-06-27 2018-08-08 Koninklijke Philips N.V. Live 3d angiogram using registration of a surgical tool curve to an x-ray image
DE102011080333A1 (de) * 2011-08-03 2013-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Ansteuerung einer medizintechnischen Anlage, medizintechnische Anlage, Bilddatenverarbeitungsstation sowie Computerprogrammprodukt
EP2771712B1 (en) 2011-10-28 2023-03-22 Decision Sciences International Corporation Spread spectrum coded waveforms in ultrasound imaging
WO2013098768A2 (en) 2011-12-27 2013-07-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Intra-operative quality monitoring of tracking systems
US9247992B2 (en) * 2012-08-07 2016-02-02 Covidien, LP Microwave ablation catheter and method of utilizing the same
RU2530220C1 (ru) * 2013-03-18 2014-10-10 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Система и способ для автоматической регистрации анатомических точек в объемных медицинских изображениях
US10610196B2 (en) * 2013-06-28 2020-04-07 Koninklijke Philips N.V. Shape injection into ultrasound image to calibrate beam patterns in real-time
US9844359B2 (en) 2013-09-13 2017-12-19 Decision Sciences Medical Company, LLC Coherent spread-spectrum coded waveforms in synthetic aperture image formation
US9696131B2 (en) 2013-12-24 2017-07-04 Biosense Webster (Israel) Ltd. Adaptive fluoroscope location for the application of field compensation
KR102266904B1 (ko) 2014-05-09 2021-06-18 삼성전자주식회사 의료 영상 장치의 의료 영상 제공 방법 및 그 의료 영상 장치
CN106999146B (zh) 2014-11-18 2020-11-10 C·R·巴德公司 具有自动图像呈现的超声成像系统
CN112716521B (zh) 2014-11-18 2024-03-01 C·R·巴德公司 具有自动图像呈现的超声成像系统
US10307078B2 (en) * 2015-02-13 2019-06-04 Biosense Webster (Israel) Ltd Training of impedance based location system using registered catheter images
US10105117B2 (en) 2015-02-13 2018-10-23 Biosense Webster (Israel) Ltd. Compensation for heart movement using coronary sinus catheter images
KR20180096493A (ko) 2015-02-25 2018-08-29 디시전 사이선씨즈 메디컬 컴패니, 엘엘씨 음향 신호 전송 접촉매질 및 결합 매체
WO2017062890A1 (en) 2015-10-08 2017-04-13 Decision Sciences Medical Company, LLC Acoustic orthopedic tracking system and methods
US11103222B2 (en) * 2016-12-21 2021-08-31 Koninklijke Philips N.V. System and method for fast and automated ultrasound probe calibration
EP3332730B1 (de) * 2017-08-08 2021-11-03 Siemens Healthcare GmbH Verfahren und trackingsystem zum nachverfolgen eines medizinischen objekts
EP3501397B8 (en) * 2017-12-22 2024-02-28 Siemens Healthineers AG Method for calibrating a medical imaging device, method for performing a 2d3d-registration, and system comprising a medical imaging device
CA3130104A1 (en) 2019-03-06 2020-09-10 Decision Sciences Medical Company, LLC Methods for manufacturing and distributing semi-rigid acoustic coupling articles and packaging for ultrasound imaging
US11596471B2 (en) * 2019-03-22 2023-03-07 Boston Scientific Scimed, Inc. Tracking catheters based on a model of an impedance tracking field
US11154274B2 (en) 2019-04-23 2021-10-26 Decision Sciences Medical Company, LLC Semi-rigid acoustic coupling articles for ultrasound diagnostic and treatment applications
CA3202517A1 (en) 2020-11-13 2022-05-19 Decision Sciences Medical Company, LLC Systems and methods for synthetic aperture ultrasound imaging of an object

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485849A (en) * 1994-01-31 1996-01-23 Ep Technologies, Inc. System and methods for matching electrical characteristics and propagation velocities in cardiac tissue
US5697377A (en) * 1995-11-22 1997-12-16 Medtronic, Inc. Catheter mapping system and method
GB2331807B (en) * 1997-11-15 2002-05-29 Roke Manor Research Catheter tracking system
US20030093067A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-15 Scimed Life Systems, Inc. Systems and methods for guiding catheters using registered images
US7499743B2 (en) * 2002-03-15 2009-03-03 General Electric Company Method and system for registration of 3D images within an interventional system
US7778686B2 (en) * 2002-06-04 2010-08-17 General Electric Company Method and apparatus for medical intervention procedure planning and location and navigation of an intervention tool
AU2003278465A1 (en) * 2002-11-13 2004-06-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Medical viewing system and method for detecting boundary structures
JP2007502186A (ja) * 2003-05-21 2007-02-08 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 体の臓器の動作を記録する機器及び方法
US20050107687A1 (en) * 2003-11-14 2005-05-19 Anderson Peter T. System and method for distortion reduction in an electromagnetic tracker
US7769438B2 (en) * 2004-10-15 2010-08-03 Brainlab Ag Method and device for determining the location of electrical activity of nerve cells

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640564C2 (ru) * 2012-08-02 2018-01-09 Бард Периферэл Васкьюлар Ультразвуковая катетерная система
RU2647331C2 (ru) * 2013-03-13 2018-03-15 Лабори Медикал Текнолоджис Канада УЛК. Блок катетера
US10433741B2 (en) 2013-03-13 2019-10-08 Laborie Medical Technologies Canada Ulc Catheter assembly
US11457830B2 (en) 2013-03-13 2022-10-04 Laborie Medical Technologies Canada Ulc Catheter assembly

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007138492A8 (en) 2008-05-29
CN101453946A (zh) 2009-06-10
RU2008146503A (ru) 2010-05-27
JP2009538168A (ja) 2009-11-05
KR20090010995A (ko) 2009-01-30
WO2007138492A2 (en) 2007-12-06
US20090306497A1 (en) 2009-12-10
EP2029012A2 (en) 2009-03-04
JP5238693B2 (ja) 2013-07-17
TW200806255A (en) 2008-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2434579C2 (ru) Улучшенный способ калибровки системы слежения за катетером, использующей медицинские данные отображения
JP6662829B2 (ja) 手術中の位置調整および誘導を容易にするシステム
CN109419501B (zh) 用于检测电流位置标测图(cpm)标测中的孔的高级电流位置(acl)自动标测图旋转
US7778689B2 (en) Method for localizing a medical instrument introduced into the body of an examination object
US11160537B2 (en) Apparatus and method for real-time tracking of tissue structures
JP5291619B2 (ja) 座標系レジストレーション
US8275445B2 (en) System and method for determining the position of an instrument
US9271664B2 (en) Combined field location and MRI tracking
JP2007523699A (ja) 脈管系におけるカテーテルの位置の確定に対する装置及び方法
JP2008537691A (ja) 診断用精密検査におけるイメージング・ソフトウエアの領域を拡張する方法
JP2008528165A (ja) 電気生理学的介入においてカテーテルを誘導するシステム及び方法
EP3430999B1 (en) Improving impedance-based position tracking performance
WO2007066096A2 (en) Interventional device location method and apparatus
Timinger et al. Motion compensation for interventional navigation on 3D static roadmaps based on an affine model and gating
EP3505061B1 (en) Improving impedance-based position tracking performance using principal component analysis
JP6703470B2 (ja) データ処理装置及びデータ処理方法
EP4193908A1 (en) Improving mapping of an anatomical cavity and/or location tracking in the anatomical cavity
EP4129168A1 (en) System and method for automatic localization of the spatial position of electrodes on a conductive body

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120411

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160411