路徑規(guī)劃系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于規(guī)劃通過病人的解剖內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑的系統(tǒng)和方法，包括：儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)器，所述計(jì)算機(jī)程序配置為分析和操縱CT圖像；配置為運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序的處理器；以及配置為顯示所述計(jì)算機(jī)程序的用戶界面的顯示設(shè)備。所述用戶界面包括：CT圖像窗口，配置為顯示CT圖像數(shù)據(jù)的切片；定位器窗口，配置為顯示至少一個(gè)肺的圖像，所述定位器窗口包括配置為標(biāo)識(shí)所顯示的切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置的定位器；以及目標(biāo)選擇元件，配置為響應(yīng)于用戶輸入從所顯示的CT圖像數(shù)據(jù)的切片選擇目標(biāo)。
【專利說明】路徑規(guī)劃系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于規(guī)劃通過病人的解剖內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在外科手術(shù)過程中，臨床醫(yī)生常使用CT圖像來確定經(jīng)過病人的內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑。然而，臨床醫(yī)生通常難以僅基于CT圖像來有效地規(guī)劃路徑，特別是在支氣管樹的較小分支中，在那里CT圖像通常不能提供用于準(zhǔn)確導(dǎo)航的足夠分辨率。
[0003]為了協(xié)助臨床醫(yī)生規(guī)劃通過內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化路徑規(guī)劃系統(tǒng)和方法，它們自動(dòng)地生成從CT圖像上指定的目標(biāo)到病人的入口點(diǎn)(例如，病人的嘴、鼻子、其他天然入口點(diǎn)或人工入口點(diǎn)，例如切口)的路徑。自動(dòng)化路徑規(guī)劃系統(tǒng)和方法的一個(gè)示例可見于美國專利N0.8218846中，其通過引用整體合并于此。
[0004]然而，當(dāng)使用完全自動(dòng)化的路徑規(guī)劃系統(tǒng)時(shí)，醫(yī)療設(shè)備可能在醫(yī)療設(shè)備的工作末端不朝向目標(biāo)取向的方向上到達(dá)路徑末端。在此示例中，醫(yī)療設(shè)備的側(cè)面可能取向?yàn)槌蚰繕?biāo)而不是工作末端，臨床醫(yī)生可能很難或者不可能用工作末端到達(dá)目標(biāo)。特別地，在導(dǎo)航通過支氣管樹的小氣道時(shí)，當(dāng)目標(biāo)垂直于醫(yī)療設(shè)備在小氣道中行進(jìn)的路徑時(shí)，可能難以或者甚至不可能朝向目標(biāo)彎曲或轉(zhuǎn)向醫(yī)療設(shè)備的工作末端。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供了用于規(guī)劃通過病人的解剖內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑的系統(tǒng)和方法。
[0006]在本公開的一個(gè)方面，公開了一種用于規(guī)劃通過病人的解剖內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑的系統(tǒng)，包括:儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)器，所述計(jì)算機(jī)程序配置為分析和操縱CT圖像；配置為運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序的處理器；以及配置為顯示所述計(jì)算機(jī)程序的用戶界面的顯示設(shè)備。所述用戶界面包括:CT圖像窗口，配置為顯示CT圖像數(shù)據(jù)的切片；定位器窗口，配置為顯示至少一個(gè)肺的圖像，所述定位器窗口包括配置為標(biāo)識(shí)所顯示的切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置的定位器；以及目標(biāo)選擇元件，配置為響應(yīng)于用戶輸入從所顯示的CT圖像數(shù)據(jù)的切片選擇目標(biāo)。
[0007]在本公開的一個(gè)方面，所述CT圖像窗口配置為響應(yīng)于用戶輸入，顯示所述CT圖像數(shù)據(jù)的至少一個(gè)其他切片，所述定位器配置為相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的所述圖像移動(dòng)，以標(biāo)識(shí)所顯示的至少一個(gè)其他切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置。
[0008]在本公開的一個(gè)方面，所述CT圖像窗口配置為響應(yīng)于用戶輸入順序地顯示所述CT圖像數(shù)據(jù)的切片。
[0009]在本公開的一個(gè)方面，所述CT圖像窗口配置為顯不來自軸方向、冠方向和矢方向之一的所述CT圖像數(shù)據(jù)的切片。
[0010]在本公開的一個(gè)方面，所述定位器窗口配置為顯示來自軸方向、冠方向和矢方向之一的所述至少一個(gè)肺的圖像。
[0011]在本公開的一個(gè)方面，所述至少一個(gè)肺的圖像是類似于熒光鏡檢查的圖像。
[0012]在本公開的一個(gè)方面，所述用戶界面還配置為顯示編輯目標(biāo)窗口，所述編輯目標(biāo)窗口包括來自軸方向、冠方向和矢方向之一的CT切片，每個(gè)CT切片配置為顯不定位于所述目標(biāo)上方且能響應(yīng)于用戶輸入而調(diào)整大小的目標(biāo)大小調(diào)整元件。
[0013]在本公開的一個(gè)方面，公開了一種用于規(guī)劃通過病人的解剖內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑的方法，所述方法包括下列步驟:在CT圖像窗口中顯示CT圖像數(shù)據(jù)的第一切片；在定位器窗口中顯示至少一個(gè)肺的圖像；將至少一個(gè)肺的圖像上的所述定位器窗口的位置元件設(shè)置在與所述第一切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置對(duì)應(yīng)的第一位置處；接收用戶輸入；響應(yīng)于用戶輸入，在所述CT圖像窗口中顯示CT圖像數(shù)據(jù)的第二切片；以及將所述至少一個(gè)肺的圖像上的所述定位器窗口的位置元件設(shè)置在與所述第二切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置對(duì)應(yīng)的第二位置處。
[0014]在本公開的一個(gè)方面，所述CT圖像窗口響應(yīng)于用戶輸入順序地顯示所述CT圖像數(shù)據(jù)的切片。
[0015]在本公開的一個(gè)方面，所述方法還包括以下步驟:接收標(biāo)識(shí)所述第一切片或所述第二切片中的至少一個(gè)上的目標(biāo)的用戶輸入；以及響應(yīng)于用戶輸入，將所述目標(biāo)設(shè)置為用于路徑規(guī)劃的目標(biāo)。
[0016]在本公開的一個(gè)方面，設(shè)置所述目標(biāo)包括將目標(biāo)選擇元件定位在所述目標(biāo)上方。
[0017]在本公開的一個(gè)方面，所述方法還包括下列步驟:顯示來自軸方向、冠方向和矢方向中的每個(gè)方向的CT圖像數(shù)據(jù)的切片，每個(gè)切片包括在其上的所述目標(biāo)和設(shè)置于所述目標(biāo)上方的大小可調(diào)的目標(biāo)大小調(diào)整元件。
[0018]在本公開的一個(gè)方面，所述方法還包括下列步驟:響應(yīng)于用戶輸入，在所顯示的軸方向、冠方向和矢方向切片中的一個(gè)或多個(gè)中調(diào)整所述目標(biāo)大小調(diào)整元件的尺寸。
[0019]在本公開的一個(gè)方面，所述用戶輸入選自以下各項(xiàng)構(gòu)成的組:在所顯示的軸方向、冠方向和矢方向切片中的至少一個(gè)中操縱所述目標(biāo)大小調(diào)整元件的一部分，以及輸入尺寸變量。
[0020]在本公開的一個(gè)方面，公開了一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，其編碼有程序，所述程序在由處理器運(yùn)行時(shí)使用戶界面執(zhí)行下列步驟:在CT圖像窗口中顯示CT圖像數(shù)據(jù)的第一切片；在定位器窗口中顯示至少一個(gè)肺的圖像；將至少一個(gè)肺的圖像上的所述定位器窗口的位置元件設(shè)置在與所述第一切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置對(duì)應(yīng)的第一位置處；接收用戶輸入；響應(yīng)于用戶輸入，在所述CT圖像窗口中顯示CT圖像數(shù)據(jù)的第二切片；以及將所述至少一個(gè)肺的圖像上的所述定位器窗口的位置元件設(shè)置在與所述第二切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置對(duì)應(yīng)的第二位置處。
[0021]在本公開的一個(gè)方面，所述CT圖像窗口響應(yīng)于用戶輸入順序地顯示所述CT圖像數(shù)據(jù)的切片。
[0022]在本公開的一個(gè)方面，所述程序還使所述用戶界面執(zhí)行以下步驟:接收標(biāo)識(shí)所述第一切片或所述第二切片中的至少一個(gè)上的目標(biāo)的用戶輸入；以及響應(yīng)于用戶輸入，將所述目標(biāo)設(shè)置為用于路徑規(guī)劃的目標(biāo)。
[0023]在本公開的一個(gè)方面，設(shè)置所述目標(biāo)包括將目標(biāo)選擇元件定位在所述目標(biāo)上方。
[0024]在本公開的一個(gè)方面，所述程序還使所述用戶界面執(zhí)行以下步驟:顯示來自軸方向、冠方向和矢方向中的每個(gè)方向的CT圖像數(shù)據(jù)的切片，每個(gè)切片包括在其上的所述目標(biāo)和設(shè)置于所述目標(biāo)上方的大小可調(diào)的目標(biāo)大小調(diào)整元件。
[0025]在本公開的一個(gè)方面，所述程序還使所述用戶界面執(zhí)行以下步驟:響應(yīng)于用戶輸入，在所顯示的軸方向、冠方向和矢方向切片中的一個(gè)或多個(gè)中調(diào)整所述目標(biāo)大小調(diào)整元件的尺寸。
[0026]在不偏離本公開的范圍的情況下，可以組合本公開的任何以上方面和實(shí)施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]當(dāng)參考附圖來閱讀對(duì)各實(shí)施例的描述時(shí)，當(dāng)前公開的系統(tǒng)和方法的目標(biāo)和特征將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見，附圖中:
[0028]圖1是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于路徑規(guī)劃的計(jì)算設(shè)備的示意圖；
[0029]圖2A是根據(jù)本公開一實(shí)施例的從軸方向(Axial direct1n)獲取的病人的肺的CT掃描圖像的視圖；
[0030]圖2B是根據(jù)本公開一實(shí)施例的示出軸方向的病人身體的透視圖；
[0031]圖2C是根據(jù)本公開一實(shí)施例的從冠方向(Coronal direct1n)獲取的病人的肺的CT掃描圖像的視圖；
[0032]圖2D是根據(jù)本公開一實(shí)施例的示出冠方向的病人身體的透視圖；
[0033]圖2E是根據(jù)本公開一實(shí)施例的從矢方向(Sagittal direct1n)獲取的病人的肺的CT掃描圖像的視圖；
[0034]圖2F是根據(jù)本公開一實(shí)施例的示出矢方向的病人身體的透視圖；
[0035]圖3是示出根據(jù)本公開一實(shí)施例的路徑規(guī)劃的四個(gè)階段的流程圖；
[0036]圖4是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于選擇病人數(shù)據(jù)的用戶界面的圖示；
[0037]圖5是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于選擇病人數(shù)據(jù)的方法的流程圖；
[0038]圖6是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于將目標(biāo)添加到路徑規(guī)劃中的用戶界面的圖示；
[0039]圖7是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于將目標(biāo)添加到路徑規(guī)劃中的方法的流程圖；
[0040]圖8是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于編輯所添加的目標(biāo)的目標(biāo)細(xì)節(jié)的用戶界面的圖示；
[0041]圖9是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于查看3D圖的用戶界面的圖示；
[0042]圖10是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于檢查3D圖的方法的流程圖；
[0043]圖1lA是用于查找從目標(biāo)到病人的入口點(diǎn)的路徑的用戶界面的圖示；
[0044]圖1lB是在用戶界面的CT圖像繞初始軸旋轉(zhuǎn)之后圖1lA的用戶界面的圖示；
[0045]圖1lC是根據(jù)本公開一實(shí)施例的示出了初始旋轉(zhuǎn)軸的病人的支氣管樹的3D模型的透視圖；
[0046]圖1ID是在添加了中途點(diǎn)并且創(chuàng)建了目標(biāo)和中途點(diǎn)之間的路徑之后圖1lB的用戶界面的圖示，CT圖像繞作為軸的所述路徑旋轉(zhuǎn)了 ；
[0047]圖1lE是在添加了第二中途點(diǎn)并且創(chuàng)建了中途點(diǎn)和第二中途點(diǎn)之間的第二路徑之后圖1lD的用戶界面的圖示；
[0048]圖1lF是在CT圖像繞作為軸的第二路徑旋轉(zhuǎn)以顯示已知?dú)獾乐髨D1lE的用戶界面的圖示；
[0049]圖1lG是在已知?dú)獾纼?nèi)添加了第三中途點(diǎn)并且自動(dòng)完成路徑之后圖1lF的用戶界面的圖示；
[0050]圖12是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于查找已知?dú)獾啦⑶覄?chuàng)建路徑的方法的流程圖；
[0051]圖13是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于查看路徑的用戶界面的圖示；
[0052]圖14是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于查看路徑的方法的流程圖；
[0053]圖15是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于查看目標(biāo)和路徑并且用于創(chuàng)建附加目標(biāo)和路徑的用戶界面的圖示；
[0054]圖16是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于查看和導(dǎo)出路徑規(guī)劃的用戶界面的圖示；以及
[0055]圖17是根據(jù)本公開一實(shí)施例的用于查看和導(dǎo)出目標(biāo)、路徑以及路徑規(guī)劃的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0056]雖然將關(guān)于特定實(shí)施例來描述本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易意識(shí)到，在不偏離本公開的思想的情況下，可以作出各種修改、重新布置和替換。本公開的范圍由所附權(quán)利要求來定義。
[0057]現(xiàn)在參考圖1，本公開總體上涉及用于規(guī)劃通過病人的解剖內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑以供在手術(shù)期間使用的路徑規(guī)劃系統(tǒng)10和方法。路徑規(guī)劃系統(tǒng)10可以包括計(jì)算設(shè)備100，諸如，例如膝上型計(jì)算機(jī)、桌面型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)或其他類似設(shè)備，其具有顯示器102、存儲(chǔ)器104、一個(gè)或多個(gè)處理器106和/或常見于計(jì)算設(shè)備中的其他類型組件。顯示器102可以是觸敏的和/或語音激活的，使顯示器102能充當(dāng)輸入和輸出設(shè)備。替選地，可以使用鍵盤(未示出)、鼠標(biāo)(未示出)或其他數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。
[0058]存儲(chǔ)器104包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或可由處理器106執(zhí)行并且控制計(jì)算設(shè)備100的操作的軟件的任何非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。在一實(shí)施例中，存儲(chǔ)器104可以包括諸如閃存芯片之類的一個(gè)或多個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備。在替選實(shí)施例中，存儲(chǔ)器104可以是通過大容量存儲(chǔ)控制器(未示出)和通信總線(未示出)連接到處理器106的大容量存儲(chǔ)器。雖然此處包含的對(duì)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的描述引用了固態(tài)存儲(chǔ)器，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以是可被處理器106訪問的任何可用介質(zhì)。即，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括以任何信息存儲(chǔ)方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的非暫時(shí)性、易失性和非易失性、可移動(dòng)和不可移動(dòng)的介質(zhì)，所述信息諸如為計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。例如，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括RAM、R0M、EPR0M、EEPR0M、閃存或其它固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)，CD-ROM、DVD或其它光學(xué)存儲(chǔ)，磁盒、磁帶、磁盤存儲(chǔ)或其它磁存儲(chǔ)設(shè)備，或能用于存儲(chǔ)所需信息并且可由計(jì)算設(shè)備100訪問的任何其它介質(zhì)。
[0059]計(jì)算設(shè)備100還可包括通過有線或無線連接連接到分布式網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模塊108，以用于來往于其他源進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。例如，計(jì)算設(shè)備100可以從服務(wù)器(例如醫(yī)院服務(wù)器、因特網(wǎng)服務(wù)器或其他類似服務(wù)器)接收計(jì)算機(jī)層析(CT)圖像，以供在路徑規(guī)劃期間使用。也可以通過可移動(dòng)存儲(chǔ)器104向計(jì)算設(shè)備100提供病人的CT圖像。
[0060]路徑規(guī)劃模塊200包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器104中并且由計(jì)算設(shè)備100的處理器106執(zhí)行的軟件程序。如下面將更詳細(xì)地描述的那樣，路徑規(guī)劃模塊200引導(dǎo)臨床醫(yī)生完成一系列步驟以制定路徑規(guī)劃，用于供稍后在醫(yī)療過程中使用。路徑規(guī)劃模塊200與用戶界面模塊202進(jìn)行通信，以便在顯示器102上向臨床醫(yī)生顯示可視交互特征，并且接收臨床醫(yī)生的輸入。
[0061]這里使用時(shí)，術(shù)語“臨床醫(yī)生”指的是在規(guī)劃、執(zhí)行、監(jiān)視和/或監(jiān)督涉及使用此處描述的實(shí)施例的醫(yī)療過程中涉及的任何醫(yī)務(wù)專業(yè)人員(即，醫(yī)生、外科醫(yī)生、護(hù)士等)或路徑規(guī)劃系統(tǒng)10的其他用戶。
[0062]臨時(shí)參考圖2A-2F，實(shí)際上，標(biāo)識(shí)目標(biāo)的最有效的方法涉及使用計(jì)算機(jī)層析(CT)圖像。作為引言，使用CT圖像作為診斷工具已經(jīng)成為慣例，CT結(jié)果通常是臨床醫(yī)生關(guān)于病變、腫瘤或其他類似關(guān)注目標(biāo)的大小和位置的主要信息來源。臨床醫(yī)生使用該信息用于規(guī)劃諸如活組織檢查之類的手術(shù)過程，但是其只可作為“離線”信息獲得，一般必須在開始手術(shù)過程之前盡醫(yī)生的最大能力記住。CT圖像通常通過沿軸方向、冠方向和矢方向中的每個(gè)以切片方式對(duì)病人進(jìn)行數(shù)字成像來獲得。例如，圖2A示出了從軸方向獲取的一片CT圖像，即，好像看起來平行于病人的脊柱，如圖2B所示。圖2C示出了從冠方向，即，如圖2D所示從病人的鳥瞰視圖，獲取的一片CT圖像。圖2E示出了從矢方向，S卩，如圖2F所示從病人的側(cè)面，獲取的一片CT圖像。臨床醫(yī)生在嘗試識(shí)別或定位目標(biāo)時(shí)，可以從每個(gè)方向逐個(gè)切片地查看CT圖像數(shù)據(jù)。
[0063]現(xiàn)在參考圖3，在一實(shí)施例中，使用路徑規(guī)劃模塊200的路徑規(guī)劃可以以四個(gè)單獨(dú)階段來執(zhí)行。在第一階段SI，臨床醫(yī)生選擇用于路徑規(guī)劃的病人。在第二階段S2，臨床醫(yī)生添加目標(biāo)。在第三階段S3，臨床醫(yī)生創(chuàng)建到目標(biāo)的路徑。最后，在第四階段S4，臨床醫(yī)生查看和接受規(guī)劃，并且可以導(dǎo)出規(guī)劃以供在醫(yī)療過程期間使用。臨床醫(yī)生可以根據(jù)需要重復(fù)第二和第三階段S2和S3中的任何一個(gè)或者兩者，以針對(duì)特定病人選擇附加目標(biāo)和/或創(chuàng)建附加路徑。例如，臨床醫(yī)生可以選擇附加目標(biāo)，并且可以創(chuàng)建到每個(gè)目標(biāo)的路徑。臨床醫(yī)生也可以或者替代地創(chuàng)建同一目標(biāo)的多個(gè)路徑?，F(xiàn)在將參考圖4-16來更詳細(xì)地描述階段S1-S4中的每一個(gè)。
[0064]這里使用時(shí)，術(shù)語“窗口”指的是由用戶界面202在顯示器102上投影或提供的任何屏幕、圖像、圖層、用戶界面、或它們的組合，并且涵蓋實(shí)現(xiàn)這些元素的功能的部件、組件、裝置、模塊等。
[0065]現(xiàn)在參考圖4和5，在階段SI，用戶界面202向臨床醫(yī)生呈現(xiàn)用于選擇要對(duì)其執(zhí)行路徑規(guī)劃的病人數(shù)據(jù)212的窗口 210。圖4示出包括窗口 210的用戶界面202，圖5示出根據(jù)本公開一實(shí)施例的選擇病人數(shù)據(jù)的方法。用戶界面202最初在步驟S500通過打開窗口210供臨床醫(yī)生查看來開始選擇病人數(shù)據(jù)的方法。窗口 210包括可選擇的源位置菜單214，菜單214為臨床醫(yī)生提供選擇從其接收病人數(shù)據(jù)212以用于路徑規(guī)劃的源的能力。在步驟S510中，臨床醫(yī)生從若干儲(chǔ)存器或存儲(chǔ)設(shè)備中進(jìn)行選擇，儲(chǔ)存器或存儲(chǔ)設(shè)備包括例如Cd、dvd、藍(lán)光、其他可插入光學(xué)介質(zhì)、通用串行總線(USB)存儲(chǔ)設(shè)備、外部或內(nèi)部硬驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備、或者連接到計(jì)算設(shè)備100或與計(jì)算設(shè)備100進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的任何其他類型的存儲(chǔ)器或儲(chǔ)存器104，如上文描述的那樣。窗口 210還可以提供對(duì)存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程位置諸如網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)上的服務(wù)器中的病人數(shù)據(jù)212的訪問。源位置菜單214可允許臨床醫(yī)生選擇單個(gè)病人數(shù)據(jù)源，或者可允許臨床醫(yī)生同時(shí)選擇多個(gè)病人數(shù)據(jù)源。源位置菜單214還可以包括列出來自所有源的病人的選項(xiàng)。在步驟S504中，臨床醫(yī)生可以搜索病人的列表，或者可以在搜索框216中輸入搜索項(xiàng)，以將病人的列表縮限到符合選擇標(biāo)準(zhǔn)(例如，病人的姓或名、ID號(hào)、出生日期或其他類似標(biāo)準(zhǔn))的那些病人。一旦臨床醫(yī)生選擇了所需的病人，臨床醫(yī)生前進(jìn)到步驟S506。
[0066]在步驟S506中，一旦臨床醫(yī)生選擇了病人，就顯示病人的下拉菜單218，包括病人的可用CT圖像220的列表，以及先前為每幅CT圖像220創(chuàng)建的所選病人的任何路徑規(guī)劃222。臨床醫(yī)生可以通過選擇創(chuàng)建新規(guī)劃選項(xiàng)224并且前進(jìn)到步驟S510來選擇基于CT圖像創(chuàng)建新規(guī)劃，或者如果對(duì)于所選CT圖像220存在以前創(chuàng)建的規(guī)劃的話，則可以通過選擇打開規(guī)劃選項(xiàng)226并且前進(jìn)到步驟S514來打開以前創(chuàng)建的規(guī)劃。當(dāng)選擇創(chuàng)建新規(guī)劃選項(xiàng)224時(shí)，CT圖像220優(yōu)選以DICOM格式導(dǎo)入到路徑規(guī)劃模塊200中。計(jì)算設(shè)備100處理CT圖像220，并且通過按照CT圖像220的拍攝順序來排列CT圖像220，以及根據(jù)拍攝它們時(shí)CT掃描設(shè)備上設(shè)置的切片之間的距離將它們分隔開，而將CT圖像220組裝成三維CT體積(volume)。路徑規(guī)劃模塊200可以執(zhí)行數(shù)據(jù)填充功能以創(chuàng)建病人的支氣管樹的無縫三維(3D)模型或CT體積。路徑規(guī)劃模塊200使用新構(gòu)建的CT體積來生成支氣管樹中的氣道的三維圖。三維圖可以是精簡(jiǎn)的，使得每個(gè)氣道表示為線，或者它可以包括具有尺寸的氣道,尺寸表示氣道相應(yīng)的直徑。優(yōu)選地,當(dāng)生成三維圖時(shí),用氣流方向(吸氣、呼氣、或針對(duì)每一種的單獨(dú)箭頭)來標(biāo)記氣道，以供后面使用。在共同受讓的Summers等人的美國專利N0.6246784和6345112以及其中引用的參考文獻(xiàn)中描述了用于生成三維CT體積和模型的技術(shù)，所有這些都通過引用合并于此。
[0067]窗口 210還包括捕捉屏幕選項(xiàng)228，選項(xiàng)228可允許臨床醫(yī)生捕捉顯示器102顯示的當(dāng)前屏幕的圖像，例如窗口 210，并且將所捕捉到的圖像保存到存儲(chǔ)器。捕捉屏幕選項(xiàng)228還可以配置為從所捕捉到的圖像去除病人特定數(shù)據(jù)以保護(hù)病人隱私。病人特定數(shù)據(jù)的去除可以是可由臨床醫(yī)生選擇的選項(xiàng)，并且可以默認(rèn)設(shè)置為“選中”。
[0068]現(xiàn)在參考圖6-8，如果臨床醫(yī)生從窗口 210選擇創(chuàng)建新規(guī)劃選項(xiàng)224，則方法前進(jìn)到步驟S512和階段S2，添加目標(biāo)。圖6和8示出了包括窗口 230和244的用戶界面202，圖7示出了根據(jù)本公開一實(shí)施例的添加目標(biāo)的方法。當(dāng)階段S2開始時(shí)，方法前進(jìn)到步驟S700，用戶界面202打開窗口 230，用于識(shí)別和選擇將對(duì)其執(zhí)行路徑規(guī)劃的目標(biāo)232。在窗口 230中，在主窗口 236中向臨床醫(yī)生提供CT圖像數(shù)據(jù)的切片234?？梢詮难剌S方向、冠方向和矢方向中的任何一個(gè)的CT圖像數(shù)據(jù)獲取切片234。臨床醫(yī)生可以在任何時(shí)間在來自軸方向、冠方向和矢方向的切片234之間自由地切換主窗口 236所顯示的切片234。在所示的示例中，提供了來自軸方向CT圖像數(shù)據(jù)的切片234。應(yīng)注意，通過一次只示出單個(gè)切片和方向，例如，只示出來自軸方向CT圖像數(shù)據(jù)的切片234，向臨床醫(yī)生提供了從其中選擇目標(biāo)的簡(jiǎn)單而清潔的界面。臨床醫(yī)生可以在主窗口 236中操縱和重新定位所選切片234的圖像，并且可以放大或縮小所選切片234，以獲得所選切片234的特定部分的放大或縮小的視圖。
[0069]窗口 230還包括提供病人的CT圖像數(shù)據(jù)的一般總覽以供臨床醫(yī)生使用的定位器238。在所示的示例中，定位器238提供定位器窗口 240，其包括冠方向的病人的肺的一般視圖。定位器窗口 240可以例如顯示冠方向的CT圖像、類似于熒光鏡檢查的圖像、或向臨床醫(yī)生提供病人肺視圖的其他類似圖像。定位器238包括跨定位器窗口 240延伸的位置元件242，例如線或條，位置元件242向臨床醫(yī)生提供在主窗口 236中顯示的所選切片234相對(duì)于如定位器238所顯示的病人的肺的位置。位置元件242是可由臨床醫(yī)生選擇的，并且相對(duì)于定位器窗口 240可移動(dòng)或可滑動(dòng)，以允許臨床醫(yī)生滾動(dòng)瀏覽在主窗口 236上顯示的病人的肺的CT圖像切片。例如，CT圖像切片可以按由CT圖像數(shù)據(jù)定義的序列順序被滾動(dòng)瀏覽或顯示。臨床醫(yī)生還可以或者替選地點(diǎn)擊或選擇定位器窗口 240的一部分，以將定位器238移動(dòng)到病人的肺中的所選位置。臨床醫(yī)生還可以或者替選地通過輸入設(shè)備諸如鼠標(biāo)滾輪或其他設(shè)備滾動(dòng)瀏覽主窗口 236中顯示的病人的肺的CT圖像切片，而無需直接與用戶界面202進(jìn)行交互。當(dāng)選擇另一方向(例如冠方向)顯示在主窗口 236上時(shí)，定位器238可以顯不其他方向中的一個(gè)方向(例如，軸方向或矢方向)的一般視圖。定位器238向臨床醫(yī)生提供特定病變或其他目標(biāo)232位于病人肺中何處的一般參考。定位器238還可以顯示一個(gè)或多個(gè)先前選定的目標(biāo)，以供臨床醫(yī)生參考。
[0070]在步驟S702中，臨床醫(yī)生滾動(dòng)瀏覽CT圖像切片234以識(shí)別CT圖像上的目標(biāo)232。在步驟S704中，一旦識(shí)別了當(dāng)前CT切片234中的目標(biāo)232，臨床醫(yī)生就可以使用目標(biāo)選擇元件243 (例如十字準(zhǔn)星、鼠標(biāo)指針、手或其他類似選擇元件)從主窗口 236點(diǎn)擊或以其他方式選擇目標(biāo)232。例如，臨床醫(yī)生可以拖動(dòng)在主窗口 236上顯示的CT圖像，使得目標(biāo)選擇元件243定位在目標(biāo)232上方,或者替選地,可以通過使用鼠標(biāo)(未示出)或其他輸入設(shè)備來點(diǎn)擊目標(biāo)232而直接選擇目標(biāo)232。如果顯示器102是觸敏的，則臨床醫(yī)生可以觸摸顯示器102上的目標(biāo)232以選擇目標(biāo)232。然后，可以在步驟S706中通過選擇添加目標(biāo)選項(xiàng)245來將目標(biāo)232添加到規(guī)劃中。
[0071]現(xiàn)在參考圖8，一旦添加了目標(biāo)232，就通過用戶界面202顯示目標(biāo)細(xì)節(jié)窗口 244。目標(biāo)細(xì)節(jié)窗口 244可以覆蓋窗口 230或者可以替代窗口 230。目標(biāo)細(xì)節(jié)窗口 244向臨床醫(yī)生提供所選目標(biāo)232，如軸視圖246、冠視圖248和矢視圖250的放大或特寫版本所示。在步驟S708中，臨床醫(yī)生可以輸入目標(biāo)232的寬度、高度以及深度尺寸，命名目標(biāo)232，并且添加與目標(biāo)232相關(guān)的附加評(píng)注。另外，目標(biāo)大小調(diào)整元件252 (例如，十字準(zhǔn)星或其他類似元件)定位在視圖246、248、250每個(gè)中的目標(biāo)232上方，并且可由臨床醫(yī)生操縱或移動(dòng)以在每個(gè)視圖246、248、250中使目標(biāo)232在目標(biāo)大小調(diào)整元件252中居中。目標(biāo)大小調(diào)整元件252還包括可由臨床醫(yī)生操縱以調(diào)整目標(biāo)232的尺寸的可調(diào)邊界環(huán)254。例如，臨床醫(yī)生可以在軸視圖246、冠視圖248和矢視圖250每個(gè)中調(diào)整邊界環(huán)254的大小，以準(zhǔn)確定義目標(biāo)232的尺寸。邊界環(huán)254可以是圓形的、橢圓的或其他類似幾何形狀，可以調(diào)節(jié)邊界環(huán)254的形狀以基本匹配目標(biāo)232的大體尺寸。在一實(shí)施例中，可以由臨床醫(yī)生以非幾何方式調(diào)整邊界環(huán)254，例如對(duì)邊界環(huán)254進(jìn)行自由形式的操縱，以符合目標(biāo)232的非幾何尺寸。應(yīng)注意，由于目標(biāo)232是三維對(duì)象，諸如病變、腫瘤等，并且各視圖246、248、250是從不同方向獲取的，所以臨床醫(yī)生對(duì)視圖246、248、250之一上的邊界環(huán)254的操縱和調(diào)整可能會(huì)導(dǎo)致其余視圖246、248、250中的一個(gè)或兩者中的邊界環(huán)254的變化或調(diào)整。以此方式，臨床醫(yī)生可以在所有三個(gè)視圖中準(zhǔn)確選擇目標(biāo)232的目標(biāo)尺寸和位置，有效地將目標(biāo)映射到3D坐標(biāo)空間中的特定坐標(biāo)和維度。在步驟S710中，一旦臨床醫(yī)生選擇了目標(biāo)232的尺寸和位置，臨床醫(yī)生就選擇保存目標(biāo)選項(xiàng)256，并且前進(jìn)到在步驟S712中查看所生成的病人支氣管樹的三維圖。
[0072]現(xiàn)在參考圖9和10，在臨床醫(yī)生選擇了窗口 230的保存目標(biāo)選項(xiàng)256之后，該方法前進(jìn)到步驟S1000，查看支氣管樹的3D圖。在步驟S1000中，用戶界面202打開窗口 260，用于查看由路徑規(guī)劃模塊200生成的三維圖。窗口 260包括顯示病人支氣管樹的三維模型264的三維圖窗口 262以及顯示軸方向、冠方向和矢方向之一的CT圖像以供臨床醫(yī)生參考的掃描窗口 266。在所示實(shí)施例中，顯示了冠方向的CT圖像。顯示冠方向的CT圖像是因?yàn)楣诜较蛱峁┝瞬∪酥夤軜涞镍B瞰圖像或正面視圖，更可能向臨床醫(yī)生顯示支氣管樹的主要可識(shí)別特征，例如主氣道的干路和支路。通過將CT圖像與三維模型264進(jìn)行比較，臨床醫(yī)生能夠確定或驗(yàn)證三維模型264包括病人支氣管樹的主要可識(shí)別特征，以及當(dāng)與CT圖像比較時(shí)三維模型264中沒有惡劣的異常。在步驟S1002中，臨床醫(yī)生根據(jù)需要通過操縱三維圖窗口 262的旋轉(zhuǎn)滑塊268來旋轉(zhuǎn)三維模型，以判斷3D圖是否是可接受的。在步驟S1004中，如果臨床醫(yī)生滿意三維模型264基本準(zhǔn)確，例如充分顯示了主氣道或中央氣道，則臨床醫(yī)生選擇批準(zhǔn)圖選項(xiàng)270，并且前進(jìn)到階段S3和氣道查找器。如果3D圖不可接受，則臨床醫(yī)生前進(jìn)到步驟S1006，并且返回到步驟S500，以選擇新病人數(shù)據(jù)，例如新病人或同一病人的新CT掃描。
[0073]現(xiàn)在參考圖11A-11G和12，在臨床醫(yī)生選擇了窗口 260的批準(zhǔn)圖選項(xiàng)270之后，該方法前進(jìn)到階段S3和步驟S1200，以啟動(dòng)氣道查找器。圖11A-11B和11D-11G示出了包括窗口 272的用戶界面202，圖1lC示出了供氣道查找器使用的初始軸“A”，圖12示出了根據(jù)本公開一實(shí)施例的查找氣道并且完成路徑的方法。在步驟S1200中，最初參考圖11A-11C，用戶界面202打開用于創(chuàng)建從目標(biāo)232到病人的入口點(diǎn)(例如，諸如嘴或鼻子之類的天然孔，或諸如切口之類的人工入口點(diǎn))的路徑的窗口 272。窗口 272包括顯示包括目標(biāo)232的CT圖像276的氣道查找器274以及描述CT圖像276繞指定軸的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)界面278。在一實(shí)施例中，在初始打開窗口 272時(shí)，在氣道查找器窗口 274的CT圖像276上只顯示了目標(biāo)232，在旋轉(zhuǎn)界面278上，旋轉(zhuǎn)指示器280 (例如箭頭280a和旋轉(zhuǎn)條280b)被對(duì)準(zhǔn)。旋轉(zhuǎn)界面278提供關(guān)于CT圖像276繞指定軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)信息。現(xiàn)在參考圖11B，目標(biāo)標(biāo)記器232A顯示在CT圖像276上，并且定位在目標(biāo)232上方以向臨床醫(yī)生示出目標(biāo)232的位置。引線(lead line) 232B從目標(biāo)標(biāo)記器232A的中心延伸，并且可由臨床醫(yī)生通過指針、鼠標(biāo)或其他輸入設(shè)備的移動(dòng)來移動(dòng)。例如，臨床醫(yī)生對(duì)輸入設(shè)備的移動(dòng)會(huì)移動(dòng)遠(yuǎn)離目標(biāo)232延伸的引線232B的末端232C。臨床醫(yī)生使用弓I線232B來選擇合適的氣道，如下面將參考步驟S1208更詳細(xì)地描述的那樣。
[0074]在一實(shí)施例中，簡(jiǎn)要地參考圖11C，在初始打開窗口 272時(shí)，在步驟S1202中設(shè)置初始軸“A”，軸“A”定義為沿著從目標(biāo)232到病人氣管內(nèi)腔的中心部分獲取的軸。通過將初始軸“A”定義為沿著從目標(biāo)232到氣管的軸，臨床醫(yī)生能發(fā)現(xiàn)在目標(biāo)232附近的、將目標(biāo)232連接到入口點(diǎn)的氣道的可能性增大。這是因?yàn)橹夤軜涞臉錉罨蚍种П举|(zhì)。在其他實(shí)施例中，初始軸“A”可以定義為沿著從目標(biāo)232到病人支氣管樹的任何其他部分(例如，到支氣管樹的最近主分枝的中心部分，或者到病人支氣管樹的3D圖的最近已知?dú)獾?獲取的軸。
[0075]在步驟S1204中，臨床醫(yī)生通過例如滾動(dòng)鼠標(biāo)輪、操縱另一輸入設(shè)備和/或通過操縱用戶界面202的一部分(例如，旋轉(zhuǎn)界面278)來繞初始軸旋轉(zhuǎn)CT圖像276。當(dāng)臨床醫(yī)生繞初始軸旋轉(zhuǎn)CT圖像276時(shí)，旋轉(zhuǎn)界面278上的指示器280沿旋轉(zhuǎn)界面278在對(duì)應(yīng)方向上相對(duì)于彼此移動(dòng)以指示相對(duì)于初始視圖的旋轉(zhuǎn)量，例如，旋轉(zhuǎn)條280b相對(duì)于箭頭280a移動(dòng)。當(dāng)臨床醫(yī)生沿同一方向持續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后旋轉(zhuǎn)條280b到達(dá)旋轉(zhuǎn)界面278的末端時(shí),旋轉(zhuǎn)條280b將從旋轉(zhuǎn)界面278的末端處消失，重新出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)界面278的相反端，并且繼續(xù)在同一方向上沿旋轉(zhuǎn)界面278滑動(dòng)。當(dāng)臨床醫(yī)生繞初始軸旋轉(zhuǎn)CT圖像276完整一圈時(shí)，指示器280 (例如，箭頭280a和旋轉(zhuǎn)條280b)將在旋轉(zhuǎn)界面278的中心處再次對(duì)準(zhǔn)。
[0076]現(xiàn)在參考圖1lB和11D，當(dāng)繞初始軸旋轉(zhuǎn)CT圖像276時(shí)，臨床醫(yī)生在步驟S1206中評(píng)估CT圖像276以判斷是否存在目標(biāo)232附近的氣道282。例如，CT圖像276中遠(yuǎn)離目標(biāo)232延伸或在目標(biāo)232附近延伸的暗區(qū)可以是存在氣道282的指示。如果臨床醫(yī)生確定存在氣道282，則該方法前進(jìn)到步驟S1208，臨床醫(yī)生將引線232B的末端232C定位到CT圖像276上的氣道282內(nèi)的確定位置處，以在CT圖像276上創(chuàng)建路徑中途點(diǎn)282a。路徑規(guī)劃模塊200在CT圖像276上在目標(biāo)232和路徑中途點(diǎn)282a之間畫路徑線284，并且前進(jìn)到步驟S1210。以此方式，臨床醫(yī)生定義氣道282的與目標(biāo)232最接近的部分。如果沒有氣道282存在，則臨床醫(yī)生返回到步驟S1204，并且繼續(xù)繞指定軸旋轉(zhuǎn)CT圖像。如果路徑中途點(diǎn)282a沒有被正確地定位或者臨床醫(yī)生希望查找另一氣道，則臨床醫(yī)生可以去除路徑中途點(diǎn)282a并且返回到步驟S1204或S1208中的任一個(gè)。
[0077]在步驟S1210中，路徑規(guī)劃模塊200判斷由臨床醫(yī)生選擇的路徑中途點(diǎn)282a是否位于由路徑規(guī)劃模塊200生成的三維圖的已知?dú)獾纼?nèi)。如果路徑中途點(diǎn)282a位于三維圖的已知?dú)獾纼?nèi)，則該方法前進(jìn)到步驟S1214，路徑規(guī)劃模塊200從路徑中途點(diǎn)282a通過三維圖的已知?dú)獾赖讲∪说臍夤芎腿肟邳c(diǎn)自動(dòng)完成路徑，如下面在圖1IG中針對(duì)中途點(diǎn)282a進(jìn)一步示出的那樣。
[0078]如果路徑中途點(diǎn)282不位于三維圖的已知?dú)獾纼?nèi)，則該方法前進(jìn)到步驟S1212?，F(xiàn)在參考圖1lD和11E，氣道查找器274顯示包括目標(biāo)232、目標(biāo)標(biāo)記器232A、路徑中途點(diǎn)282a、路徑線284以及旋轉(zhuǎn)界面278的CT圖像286，如上面描述的那樣。如圖1lD所示，具有末端282c的引線282b現(xiàn)在從路徑中途點(diǎn)282a延伸。
[0079]在步驟S1212中，指定軸被設(shè)置為由路徑線284定義的軸。CT圖像286繞路徑線284而非初始軸“A”旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)界面278顯示CT圖像286繞由路徑線284定義的軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。通過定義繞路徑線284旋轉(zhuǎn)的軸，臨床醫(yī)生在CT圖像286上發(fā)現(xiàn)連接到包括路徑中途點(diǎn)282a的氣道282的氣道的可能性增大。在指定軸已經(jīng)被設(shè)置為路徑線284之后，該方法返回到步驟S1204。當(dāng)繞由路徑線284定義的軸旋轉(zhuǎn)CT圖像286時(shí)，臨床醫(yī)生評(píng)估CT圖像286以判斷是否存在連接到包括路徑中途點(diǎn)282a的路徑的氣道288，如上面描述的那樣。如果在步驟S1206中臨床醫(yī)生確定存在氣道288，則該方法前進(jìn)到步驟S1208，臨床醫(yī)生將引線282B的末端282C定位到CT圖像286上的氣道288內(nèi)的確定位置處，以在CT圖像286上創(chuàng)建路徑中途點(diǎn)288a。路徑規(guī)劃模塊200在CT圖像286上畫從路徑中途點(diǎn)282a到路徑中途點(diǎn)288a的路徑線290，如圖1lE所示。如果路徑中途點(diǎn)288a沒有被正確地定位或者臨床醫(yī)生希望查找另一氣道，則臨床醫(yī)生可以去除路徑中途點(diǎn)288a，并且返回到步驟S1204或S1208中的任一個(gè)。
[0080]在步驟S1210中，現(xiàn)在參考圖11F，路徑規(guī)劃模塊200判斷臨床醫(yī)生選擇的路徑中途點(diǎn)288a是否位于由路徑規(guī)劃模塊200生成的三維圖的已知?dú)獾?例如，氣道291)內(nèi)。如果路徑中途點(diǎn)288a不位于三維圖的已知?dú)獾纼?nèi)，則該方法前進(jìn)到步驟S1212，臨床醫(yī)生繼續(xù)設(shè)置額外的路徑中途點(diǎn)，如上面描述的那樣，直到路徑中途點(diǎn)位于三維圖的已知?dú)獾纼?nèi)。
[0081]現(xiàn)在參考圖11G，已經(jīng)在氣道291中以上述方式添加了路徑中途點(diǎn)291a。在此圖示中，氣道291是三維圖的已知?dú)獾馈Ｔ摲椒ㄇ斑M(jìn)到步驟S1214，路徑291b從路徑中途點(diǎn)291a經(jīng)氣道291和支氣管樹的三維圖的已知分支到病人的入口點(diǎn)由路徑規(guī)劃模塊200自動(dòng)完成。一旦自動(dòng)完成了路徑，該方法就前進(jìn)到步驟S1216，由用戶界面202顯示路徑完成窗口 293，向臨床醫(yī)生提供前進(jìn)到查看路徑選項(xiàng)293a和撤消自動(dòng)完成選項(xiàng)293b。臨床醫(yī)生可以選擇前進(jìn)到查看路徑選項(xiàng)293a以前進(jìn)到步驟S1218，并且開始查看路徑。替選地，如果臨床醫(yī)生想要使用氣道查找器274來繼續(xù)繪制中途點(diǎn)，則臨床醫(yī)生可以選擇撤消自動(dòng)完成選項(xiàng)293b，并且返回到步驟S1212，以便進(jìn)一步創(chuàng)建路徑中途點(diǎn)，如上文所描述的那樣。
[0082]以此方式創(chuàng)建路徑規(guī)劃，以供稍后臨床醫(yī)生在手術(shù)過程期間使用。由于臨床醫(yī)生可以在自動(dòng)完成之前手動(dòng)選擇和創(chuàng)建與目標(biāo)232最接近的路徑中途點(diǎn)和路徑，因此臨床醫(yī)生能夠創(chuàng)建這樣的路徑規(guī)劃，該路徑規(guī)劃直接控制路徑規(guī)劃的末尾處醫(yī)療設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)232的最終取向。這允許臨床醫(yī)生為醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)建路徑規(guī)劃，該路徑規(guī)劃將允許醫(yī)療設(shè)備在將允許醫(yī)療設(shè)備的工作末端基本取向?yàn)槌蚰繕?biāo)232的方向上沿病人的小氣道行進(jìn)，其中基本朝向目標(biāo)232包括臨床醫(yī)生可以在所使用的醫(yī)療設(shè)備的限制下有效地到達(dá)目標(biāo)232的任何取向。
[0083]現(xiàn)在參考圖13和14，在臨床醫(yī)生已經(jīng)完成了路徑之后，該方法前進(jìn)到步驟S1400，用戶界面202打開用于查看從目標(biāo)232到病人的入口點(diǎn)的路徑的窗口 294。圖13示出了包括窗口 294的用戶界面202，圖14示出了根據(jù)本公開一實(shí)施例的查看路徑的方法。窗口294包括虛擬窗口 295和三維圖窗口 296。三維圖窗口 296顯示與三維圖窗口 262類似的病人支氣管樹的三維模型298。虛擬窗口 295顯不基于CT的“虛擬支氣管鏡檢查”,其描繪了與實(shí)際支氣管鏡視圖類似的模擬視圖，并且包括用于在虛擬支氣管鏡檢查視圖、局部視圖以及徑向視圖之間進(jìn)行選擇的視圖選擇標(biāo)簽295a。在虛擬支氣管鏡檢查過程中，臨床醫(yī)生可以根據(jù)需要在虛擬、局部以及徑向視圖之間切換，以查看路徑。虛擬支氣管鏡檢查視圖顯示從CT數(shù)據(jù)得到的氣道的虛擬可視化，其近似于來自支氣管鏡的視頻圖像，局部視圖顯示當(dāng)前導(dǎo)航位置處CT體積的截面的提升的透視圖，徑向視圖顯示與導(dǎo)航位置和局部路徑片段垂直的CT體積的截面。在公共受讓的Summers等人的美國專利N0.6246784和N0.6345112以及其中引用的參考文獻(xiàn)中描述了虛擬支氣管鏡檢查技術(shù)，其全部通過引用合并于此。
[0084]在步驟S1402中，一旦臨床醫(yī)生已經(jīng)創(chuàng)建了路徑，用戶就通過隨后在虛擬窗口 295上的貫穿飛行虛擬支氣管鏡檢查來查看規(guī)劃、目標(biāo)和路徑。用戶界面202在虛擬窗口 295中生成代表所創(chuàng)建的路徑的線300。臨床醫(yī)生沿著線300，從入口點(diǎn)通過氣管和病人支氣管樹的氣道，直到線300到達(dá)目標(biāo)232?？梢岳斫?，當(dāng)臨床醫(yī)生沿著線300通過病人的支氣管樹的越來越小的氣道時(shí)，由于所導(dǎo)入的CT圖像的分辨率不足，路徑規(guī)劃模塊200解析較小氣道的能力越來越難。由于這種分辨率不足，虛擬窗口 295中顯示的虛擬支氣管鏡檢查的模擬視圖可能最終不能顯示清晰的氣道內(nèi)腔。無論如何，目標(biāo)232和線300將顯示在虛擬窗口 295中以允許臨床醫(yī)生使用該系統(tǒng)用于路徑規(guī)劃目的。
[0085]在臨床醫(yī)生沿著線300通過病人支氣管樹到達(dá)目標(biāo)232時(shí)，對(duì)應(yīng)的標(biāo)記298a沿三維模型298移動(dòng)到目標(biāo)232，指示虛擬窗口 295的模擬視圖相對(duì)于三維模型298的位置。在步驟S1404中，在查看虛擬支氣管鏡檢查之后，臨床醫(yī)生判斷路徑是否是可接受的。如果路徑是可接受的，則臨床醫(yī)生可以選擇批準(zhǔn)選項(xiàng)299a，該方法前進(jìn)到步驟S1408。如果路徑不是可接受的，則該方法前進(jìn)到步驟S1406，臨床醫(yī)生可以選擇放棄路徑并且重新開始選項(xiàng)299b，從而返回到氣道查找器窗口 272以編輯路徑或創(chuàng)建新路徑。
[0086]現(xiàn)在參考圖15-17，一旦臨床醫(yī)生已經(jīng)查看并且接受了路徑，該方法前進(jìn)到階段S4和步驟S1700。圖15和16分別示出了包括窗口 302和316的用戶界面202，圖17示出了根據(jù)本公開一實(shí)施例的查看規(guī)劃的方法。在步驟S1700中，用戶界面202打開窗口 302，窗口 302包括顯示所選路徑的三維圖窗口 304以及軸方向306、冠方向308和矢方向310中的每個(gè)的視圖。窗口 302包括目標(biāo)標(biāo)簽312和路徑列表314。目標(biāo)標(biāo)簽312允許臨床醫(yī)生添加附加目標(biāo)并且選擇已經(jīng)識(shí)別的目標(biāo)，以供進(jìn)一步檢查。路徑列表312允許臨床醫(yī)生檢查與所選目標(biāo)標(biāo)簽312相關(guān)聯(lián)的路徑，并且為所選目標(biāo)標(biāo)簽312添加路徑。在步驟S1704中，臨床醫(yī)生判斷目標(biāo)是否是可接受的。如果目標(biāo)不是可接受的，則該方法前進(jìn)到步驟S1706，路徑規(guī)劃模塊200將臨床醫(yī)生返回到添加目標(biāo)窗口 230以添加新目標(biāo)，如上文所描述的那樣。如果目標(biāo)是可接受的，則該方法前進(jìn)到步驟S1708，臨床醫(yī)生判斷路徑是否是可以接受的。如果路徑不是可接受的，則該方法前進(jìn)到步驟S1710，路徑規(guī)劃模塊200將臨床醫(yī)生返回到氣道查找器窗口 272，以便創(chuàng)建附加路徑，如上文所描述的那樣。如果目標(biāo)和路徑都是可接受的，則臨床醫(yī)生在步驟S1716中選擇完成和導(dǎo)出選項(xiàng)315并且前進(jìn)到查看規(guī)劃。
[0087]現(xiàn)在參考圖16，在步驟S1716中，用戶界面202打開窗口 316，其包括三維圖窗口318和為所選規(guī)劃識(shí)別的目標(biāo)320的列表。每個(gè)目標(biāo)320都可由臨床醫(yī)生選擇，以顯示相關(guān)聯(lián)的路徑322，每一路徑322都可由臨床醫(yī)生通過對(duì)查看選項(xiàng)324的選擇來查看。窗口 316還提供是否已經(jīng)查看和批準(zhǔn)了三維圖以及是否已經(jīng)導(dǎo)出了當(dāng)前規(guī)劃的指示。在步驟S1712中，如果尚未批準(zhǔn)3D圖，則臨床醫(yī)生可以通過選擇查看3D圖選項(xiàng)326來重新查看三維圖。如果已經(jīng)選擇了查看3D圖選項(xiàng)326，則該方法前進(jìn)到步驟S1714，路徑規(guī)劃模塊200將臨床醫(yī)生返回到上文所描述的查看3D圖窗口 260。如果已經(jīng)批準(zhǔn)了 3D圖，則該方法前進(jìn)到步驟S1716，臨床醫(yī)生判斷總體規(guī)劃是否是可以接受的。如果規(guī)劃不可接受，則該方法前進(jìn)到步驟S1718，路徑規(guī)劃模塊200將臨床醫(yī)生返回到上文所描述的病人選擇窗口 210。如果臨床醫(yī)生對(duì)規(guī)劃滿意，則該方法前進(jìn)到步驟S1720，臨床醫(yī)生可以通過選擇導(dǎo)出選項(xiàng)328來導(dǎo)出規(guī)劃，以供在手術(shù)過程中使用。規(guī)劃可以被導(dǎo)出到任何形式的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)設(shè)備，如上文對(duì)于存儲(chǔ)器104所描述的那樣，包括例如設(shè)備100上的存儲(chǔ)器、可移動(dòng)存儲(chǔ)器設(shè)備、通過跨有線或無線連接的傳輸導(dǎo)出到遠(yuǎn)程或服務(wù)器存儲(chǔ)器等。
[0088]參考圖4、6、15和16，用戶界面202可以包括可由臨床醫(yī)生操縱以返回到或重復(fù)任何上述階段和/或步驟的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)航條。例如，如圖4所示，臨床醫(yī)生可以操縱導(dǎo)航條330以在各階段之間切換。還可以向臨床醫(yī)生提供返回到任何用戶界面202窗口中的先前步驟或窗口的選項(xiàng)。
[0089]如上文所指出的那樣，本公開使用CT圖像用于路徑規(guī)劃。CT圖像通常還由臨床醫(yī)生在醫(yī)療過程中使用，以用于導(dǎo)航目的。CT圖像優(yōu)于其他成像形式，因?yàn)樗鼈兙哂凶约旱淖鴺?biāo)系。匹配兩個(gè)坐標(biāo)系，例如CT圖像的坐標(biāo)系和病人的坐標(biāo)系，通常稱為配準(zhǔn)。配準(zhǔn)一般通過識(shí)別CT圖像和身體上或內(nèi)的位置并且測(cè)量它們的在兩種系統(tǒng)中的坐標(biāo)來執(zhí)行。
[0090]在例如轉(zhuǎn)讓給Covidien LP的美國專利N0.7233820中詳細(xì)描述了 CT數(shù)據(jù)和病人數(shù)據(jù)的手動(dòng)和半自動(dòng)化配準(zhǔn)的方法，該專利通過引用合并于此。由于手動(dòng)配準(zhǔn)在某種程度上費(fèi)時(shí)，并且需要多個(gè)步驟，因此許多實(shí)踐者依賴于下面所描述的自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)。然而，在某些情況下，特別是在CT圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量不夠高的情況下，仍可能需要或者期望進(jìn)行手動(dòng)配準(zhǔn)。
[0091]對(duì)于大多數(shù)過程，自動(dòng)配準(zhǔn)已經(jīng)成為常態(tài)，因?yàn)楸M管上文引用的配準(zhǔn)技術(shù)的手動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)指定是高度有效的，但是采樣點(diǎn)數(shù)的選擇必然代表精確度和效率之間的折衷。類似地，盡管半自動(dòng)技術(shù)是可行的選項(xiàng)，但是它需要在導(dǎo)管組合件遠(yuǎn)端的圖像傳感器，這會(huì)增大系統(tǒng)的復(fù)雜性。
[0092]在公共受讓的美國專利申請(qǐng)N0.12/780678中詳細(xì)描述了自動(dòng)配準(zhǔn)技術(shù)，該專利申請(qǐng)通過引用合并于此。分支結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像和代表傳感器在分支結(jié)構(gòu)內(nèi)的位置的實(shí)時(shí)指示器之間的自動(dòng)配準(zhǔn)是通過使用傳感器來“畫”該結(jié)構(gòu)內(nèi)部的數(shù)字圖像來實(shí)現(xiàn)的。一旦收集了足夠的位置數(shù)據(jù)，就實(shí)現(xiàn)了配準(zhǔn)。在導(dǎo)航通過分支結(jié)構(gòu)一定會(huì)導(dǎo)致收集額外的位置數(shù)據(jù)并且作為結(jié)果，配準(zhǔn)被不斷細(xì)化的意義上，配準(zhǔn)是“自動(dòng)”的。
[0093]雖然為了示范和說明而參考各個(gè)附圖詳細(xì)描述了各實(shí)施例，但是可以理解，本發(fā)明的過程和設(shè)備不應(yīng)解釋為被其限制。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，在不偏離本公開的范圍的情況下，可以對(duì)前述的各實(shí)施例作出各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于規(guī)劃通過病人的解剖內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)器，所述計(jì)算機(jī)程序配置為分析和操縱CT圖像； 配置為運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序的處理器；以及 配置為顯示所述計(jì)算機(jī)程序的用戶界面的顯示設(shè)備，所述用戶界面包括: CT圖像窗口，配置為顯示CT圖像數(shù)據(jù)的切片； 定位器窗口，配置為顯示至少一個(gè)肺的圖像，所述定位器窗口包括配置為標(biāo)識(shí)所顯示的切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置的定位器；以及 目標(biāo)選擇元件，配置為響應(yīng)于用戶輸入從所顯示的CT圖像數(shù)據(jù)的切片選擇目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述CT圖像窗口配置為響應(yīng)于用戶輸入，顯示所述CT圖像數(shù)據(jù)的至少一個(gè)其他切片，所述定位器配置為相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的所述圖像移動(dòng)，以標(biāo)識(shí)所顯示的至少一個(gè)其他切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述CT圖像窗口配置為響應(yīng)于用戶輸入順序地顯示所述CT圖像數(shù)據(jù)的切片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述CT圖像窗口配置為顯示來自軸方向、冠方向和矢方向之一的所述CT圖像數(shù)據(jù)的切片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述定位器窗口配置為顯示來自軸方向、冠方向和矢方向之一的所述至少一個(gè)肺的圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)肺的圖像是類似于熒光鏡檢查的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶界面還配置為顯示編輯目標(biāo)窗口，所述編輯目標(biāo)窗口包括來自軸方向、冠方向和矢方向之一的CT切片,每個(gè)CT切片配置為顯不定位于所述目標(biāo)上方且能響應(yīng)于用戶輸入而調(diào)整大小的目標(biāo)大小調(diào)整元件。
8.一種用于規(guī)劃通過病人的解剖內(nèi)腔網(wǎng)絡(luò)的路徑的方法，所述方法包括下列步驟: 在CT圖像窗口中顯示CT圖像數(shù)據(jù)的第一切片； 在定位器窗口中顯示至少一個(gè)肺的圖像； 將至少一個(gè)肺的圖像上的所述定位器窗口的位置元件設(shè)置在與所述第一切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置對(duì)應(yīng)的第一位置處； 接收用戶輸入； 響應(yīng)于用戶輸入，在所述CT圖像窗口中顯示CT圖像數(shù)據(jù)的第二切片；以及將所述至少一個(gè)肺的圖像上的所述定位器窗口的位置元件設(shè)置在與所述第二切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置對(duì)應(yīng)的第二位置處。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述CT圖像窗口響應(yīng)于用戶輸入順序地顯示所述CT圖像數(shù)據(jù)的切片。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括以下步驟: 接收標(biāo)識(shí)所述第一切片或所述第二切片中的至少一個(gè)上的目標(biāo)的用戶輸入；以及 響應(yīng)于用戶輸入，將所述目標(biāo)設(shè)置為用于路徑規(guī)劃的目標(biāo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，設(shè)置所述目標(biāo)包括將目標(biāo)選擇元件定位在所述目標(biāo)上方。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述方法還包括下列步驟:顯示來自軸方向、冠方向和矢方向中的每個(gè)方向的CT圖像數(shù)據(jù)的切片，每個(gè)切片包括在其上的所述目標(biāo)和設(shè)置于所述目標(biāo)上方的大小可調(diào)的目標(biāo)大小調(diào)整元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述方法還包括下列步驟: 響應(yīng)于用戶輸入，在所顯不的軸方向、冠方向和矢方向切片中的一個(gè)或多個(gè)中調(diào)整所述目標(biāo)大小調(diào)整元件的尺寸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述用戶輸入選自以下各項(xiàng)構(gòu)成的組:在所顯示的軸方向、冠方向和矢方向切片中的至少一個(gè)中操縱所述目標(biāo)大小調(diào)整元件的一部分，以及輸入尺寸變量。
15.一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，其編碼有程序，所述程序在由處理器運(yùn)行時(shí)使用戶界面執(zhí)行下列步驟: 在CT圖像窗口中顯示CT圖像數(shù)據(jù)的第一切片； 在定位器窗口中顯示至少一個(gè)肺的圖像； 將至少一個(gè)肺的圖像上的所述定位器窗口的位置元件設(shè)置在與所述第一切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置對(duì)應(yīng)的第一位置處； 接收用戶輸入； 響應(yīng)于用戶輸入，在所述CT圖像窗口中顯示CT圖像數(shù)據(jù)的第二切片；以及 將所述至少一個(gè)肺的圖像上的所述定位器窗口的位置元件設(shè)置在與所述第二切片相對(duì)于所述至少一個(gè)肺的位置對(duì)應(yīng)的第二位置處。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，其中，所述CT圖像窗口響應(yīng)于用戶輸入順序地顯示所述CT圖像數(shù)據(jù)的切片。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，還執(zhí)行以下步驟: 接收標(biāo)識(shí)所述第一切片或所述第二切片中的至少一個(gè)上的目標(biāo)的用戶輸入；以及 響應(yīng)于用戶輸入，將所述目標(biāo)設(shè)置為用于路徑規(guī)劃的目標(biāo)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，其中，設(shè)置所述目標(biāo)包括將目標(biāo)選擇元件定位在所述目標(biāo)上方。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，還執(zhí)行下列步驟: 顯示來自軸方向、冠方向和矢方向中的每個(gè)方向的CT圖像數(shù)據(jù)的切片，每個(gè)切片包括在其上的所述目標(biāo)和設(shè)置于所述目標(biāo)上方的大小可調(diào)的目標(biāo)大小調(diào)整元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)，還執(zhí)行下列步驟: 響應(yīng)于用戶輸入，在所顯不的軸方向、冠方向和矢方向切片中的一個(gè)或多個(gè)中調(diào)整所述目標(biāo)大小調(diào)整元件的尺寸。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104050347SQ201410093834
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】M·W·貝克 申請(qǐng)人:柯惠有限合伙公司