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CN210301211U - 用于导航到靶标的系统 - Google Patents

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CN210301211U CN201920189478.1U CN201920189478U CN210301211U CN 210301211 U CN210301211 U CN 210301211U CN 201920189478 U CN201920189478 U CN 201920189478U CN 210301211 U CN210301211 U CN 210301211U
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Abstract

本实用新型公开了用于导航到靶标的系统。所述系统包括探头和工作站。探头被配置为导航穿过患者的气道并且包括位置传感器。工作站与探头可操作地通信。工作站包括存储器和至少一个处理器。存储器存储导航规划和程序，当由处理器执行时，程序被配置为：生成患者的气道的3D渲染，使用所述3D渲染生成视图，并且以所述导航规划的至少一部分为特征地显示所述视图。生成视图包括针对位置传感器的远侧末端的第一范围执行第一传递函数并且针对位置传感器的远侧末端的第二范围执行第二传递函数。

Description

用于导航到靶标的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年2月9日提交的申请号为62/628,560的临时美国专利申请的申请日的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本实用新型涉及用于导航到靶标的系统。
背景技术
已经开发了与可视化患者的肺部相关的可视化技术，以帮助临床医生对患者的肺部进行诊断和/或手术。对于识别患病区域的位置，可视化尤其重要。此外，当治疗患病区域时，另外强调识别患病区域的特定位置，以便在正确的位置进行外科手术。
实用新型内容
本公开涉及一种用于将外科装置导航到靶标的系统。该系统包括探头，该探头包括位置传感器，该探头被配置为导航穿过患者的气道。该系统还包括与探头可操作地通信的工作站。该工作站包括存储器和至少一个处理器。存储器存储导航规划和程序，当由处理器执行时，该程序被配置为生成患者的气道的三维(3D)渲染，使用该3D渲染生成视图，并且呈现引导用户完成导航规划的用户界面，该用户界面被配置为显示3D视图。为了生成视图，处理器针对位置传感器的第一范围执行第一传递函数以在3D渲染内生成一个或多个气道，并且针对位置传感器的第二范围执行第二传递函数以生成3D渲染内的一个或多个靶标。一个或多个靶标包括一个或多个病灶。
在一方面，使用第一体素密度执行第一传递函数，并且使用第二体素密度执行第二传递函数。第一范围和第二范围可包括范围之间的各种距离和关系，并且可以在不同时间以不同方式确定。例如，第一范围可小于第二范围。作为另外的示例，可基于一个或多个靶标的位置预先确定或动态地计算第一范围和第二范围中的至少一个。
在本公开的其他方面，处理器被配置为使得其他方面和特征在视图中显示。在一方面，处理器被配置为确定与一个或多个靶标相关联的强度并且使得与靶标相关联的强度被显示。另外，可以在视图中以最大表面尺寸显示一个或多个靶标。
在一方面，处理器被进一步配置为使得一个或多个标记被显示(例如，重叠)在一个或多个靶标上，并且使十字准线显示在视图中以帮助对准一个或多个靶标的中心。
在本公开的又一方面，提供了一种用于导航到靶标的系统。该系统包括具有电磁跟踪坐标的电磁跟踪系统，被配置为耦接到电磁跟踪系统的导管，以及被配置为可操作地耦接到电磁跟踪系统和导管的计算设备。导管包括位置传感器，该位置传感器用于检测导管在电磁跟踪坐标中的位置。计算设备被配置为生成患者的气道的三维(3D)渲染，并且通过针对导管的位置的第一范围执行第一传递函数以识别3D渲染内的一个或多个气道并且针对导管的位置的第二范围执行第二传递函数以识别3D渲染内的一个或多个靶标来生成3D视图。在一方面，计算设备被配置为显示所生成的3D视图。
在一方面，导管还包括姿势传感器，该姿势传感器用于检测导管在电磁跟踪坐标中的姿势。
在一方面，基于导管相对于靶标的位置动态地计算第一范围或第二范围中的至少一个。
在一方面，第一范围小于第二范围。
在一方面，计算设备被配置为确定3D渲染内的一个或多个气道的数量是否超过阈值，并且当确定3D渲染内的一个或多个气道的数量不超过阈值时，执行修改的传递函数以识别3D渲染内的一个或多个气道。修改的传递函数可包括修改的滤波阈值、修改的体素累积或修改的投影范围中的至少一者。
在本公开的又一方面，提供了一种用于导航到靶标的方法。该方法包括生成患者肺部的三维(3D)渲染，针对患者肺部内的探头的位置的第一范围执行第一传递函数以识别3D渲染内的一个或多个气道，针对探头的位置的第二范围执行第二传递函数以识别3D渲染内的一个或多个靶标，并且基于第一传递函数和第二传递函数生成3D视图。
在一方面，该方法还包括显示3D视图。
在一方面，第一范围小于第二范围。
在一方面，该方法还包括确定3D渲染内的一个或多个气道的数量是否超过阈值，并且当确定3D渲染内的一个或多个气道的数量不超过阈值时，执行修改的传递函数以识别3D渲染内的一个或多个气道。在一方面，执行修改的传递函数包括修改滤波阈值、修改体素的累积或修改投影范围中的至少一者。
本公开的任何以上方面和实施方案均可在不脱离本公开的范围的情况下进行组合。
附图说明
下文结合附图描述了本公开的多个方面和特征，其中：
图1是根据本公开的电磁导航系统的透视图；
图2是被配置为与图1的系统一起使用的工作站的示意图；
图3是示出根据本公开的实施方案的导航方法的流程图；并且
图4是根据本公开的呈现用于执行配准的视图的图2的工作站的用户界面的例示。
具体实施方式
本公开涉及用于基于从CT图像数据生成的模型进行导管的内部引导导航的系统和方法。
在过去，已经使用扫描的肺部二维(2D)图像来辅助可视化。为了获得2D图像，患者进行CT扫描。除了使用扫描的2D图像之外，还可以使用三维(3D)模型来虚拟地进行体内导航。使用3D模型进行导航比使用2D图像更加复杂，并且包括一些挑战。其中一项挑战涉及以3D形式将导管引导到靶标。已经开发了许多视图，其中一些视图使用横截面，并且提出的视图旨在帮助引导。然而，当人们试图从一个视角观察整个体积而不是观察横截面时，视图可能被阻挡，并且可能看不到其他对象后面的对象。已经开发了一些方法来减轻阻挡视图的问题，诸如增加一些体积的透明度或突出显示较远的对象。已知方法之一涉及最大强度投影(MIP)，该方法是用于在可视化平面中投影具有最大强度的体素的3D数据的体积渲染方法，该体素落在从视点到投影平面描绘的平行光线的路径中。
然而，当使用MIP将电磁导航导管对准病灶时，传统方法可能导致位于对象诸如骨或其他非软组织之外的病灶不可见。因此，需要开发改进MIP的新视图开发技术。
本公开涉及用于基于从CT图像数据生成的模型以将导管引导至靶标的导管的内部引导导航的设备、系统和方法。在本公开中，该系统从导管的角度提供了体积的限定部分的视图。为了实现当前申请中公开的视图，将两个滤波器分别应用于渲染的3D体积。滤波器将气道组织和病灶组织与3D渲染隔离，从而可以将其组合以生成仅呈现气道和病灶的视图并消除障碍物诸如骨，这些障碍物通常会遮挡来自导管的视图。
导管102的对准可以是使用电磁导航(ENB)系统执行ELECTROMAGNETICNAVIGATION
Figure BDA0001967595520000041
(ENB，电磁导航支气管镜检查)过程的路径规划的必要部件。ENB过程通常涉及至少两个阶段：(1)规划通向位于患者的肺部内或肺部附近的靶标的路径；以及(2)沿着所规划的路径将探头导航到靶标。这些阶段通常被称为(1)“规划”和(2)“导航”。ENB过程的规划阶段在由Baker于2013年3月15日提交的共同拥有的美国专利9,459,770以及9,639,666和美国专利公开2014/0270441中有更全面的描述，所有这些专利文献的标题均为“Pathway Planning System and Method”，这些专利文献的全部内容以引用方式并入本文。导航软件的一个示例可见于共同转让的标题为“SYSTEM AND METHODFOR NAVIGATING WITHIN THE LUNG”的美国专利公开2016/0000302，其全部内容以引用方式并入本文。
在规划阶段之前，通过例如计算机断层摄影术(CT)扫描对患者的肺部进行成像，但是本领域的技术人员将知道其他适用的成像方法。然后可将在CT扫描期间组合的图像数据例如以医学数字成像和通信(DICOM)格式存储，但本领域的技术人员将知道另外的适用格式。然后可将CT扫描图像数据加载到将在ENB过程的规划阶段期间使用的规划软件应用程序(“应用程序”)中。
参考附图描述了系统和方法的实施方案。相同的附图标记可指代各附图说明中类似或相同的元件。本说明书可以使用短语“在一个实施方案中”、“在实施方案中”、“在一些实施方案中”或“在其他实施方案中”，这些短语可以各自指代根据本公开的相同或不同实施方案中的一个或多个。
图1示出了根据本公开的电磁导航(EMN)系统10。可以使用EMN系统10执行的各种任务包括：规划通往靶标组织的路径，将定位组件导航到靶标组织，将导管102导航到靶标组织以使用导管102从靶标组织获得组织样本，并以数字方式标记获得组织样本的位置，并且在靶标处或靶标周围放置一个或多个回声标记物。
EMN系统10通常包括：手术台40，该手术台被配置成支撑患者；支气管镜50，该支气管镜被配置成用于经患者的口腔和/或鼻腔插入到该患者的气道中；监测设备60，该监测设备耦接到支气管镜50以用于显示从支气管镜50接收的视频图像；跟踪系统70，该跟踪系统包括跟踪模块72、多个参照传感器74和电磁场发生器76；工作站80，该工作站包括用于促进路径规划、识别靶标组织、导航到靶标组织以及对活检位置进行数字标记的软件和/或硬件。
图1还示出了两种类型的导管引导组件90、100。两个导管引导组件90、100均可与EMN系统10一起使用，并且共享多个共同部件。每个导管引导组件90、100包括柄部91，该柄部连接到延长的工作通道(EWC)96。EWC 96的尺寸设定成放置在支气管镜50的工作通道中。在操作时，可定位引导件(LG)92(包括电磁(EM)传感器94)被插入到EWC 96中并锁定到适当位置，使得传感器94延伸超出EWC 96的远侧末端93一段期望的距离。EM传感器94(因此以及EWC 96的远侧端部)在由电磁场发生器76产生的电磁场内的位置可以通过跟踪模块72和工作站80获得。
图2示出了工作站80的系统图。工作站80可包括：存储器202、处理器204、显示器206、网络接口208、输入设备210和/或输出模块212。工作站80实现将在本文中描述的方法。
图3描绘了使用导航工作站80和用户界面216的导航方法。在步骤S300，用户界面216向临床医生呈现用于选择患者的视图(未示出)。临床医生可以将患者信息(例如，患者姓名或患者ID号)输入到文本框中以选择将对其执行导航过程的患者。另选地，可以从下拉菜单或其他类似的患者选择方法中选择患者。一旦选择了患者，用户界面216就向临床医生呈现视图(未示出)，该视图包括所选择的患者的可用导航规划的列表。在步骤S302，临床医生可以通过激活导航规划来加载导航规划之一。导航规划可以从过程规划软件导入并且包括所选择的患者的CT图像。
一旦选择了患者并且已经加载了相应的导航规划，则用户界面216向临床医生呈现患者详细信息视图(未示出)。在步骤S304，这允许临床医生查看所选择的患者并规划详细信息。在暂停视图(timeout view)中呈现给临床医生的患者详细信息的示例可包括患者姓名、患者ID号和出生日期。规划详细信息的示例包括导航规划详细信息、自动配准状态和/或手动配准状态。例如，临床医生可以激活导航规划详细信息以查看导航规划，并且可以验证自动配准和/或手动配准的可用性。临床医生还可以激活编辑按钮，从患者详细信息视图编辑加载的导航规划。激活加载的导航规划的编辑按钮还可以激活上述规划软件。一旦临床医生确信患者和规划详细信息是正确的，临床医生就前进至步骤S306的导航设置。另选地，医务人员可以在临床医生选择患者和导航规划之前或与之同时地执行导航设置。
在步骤S306的导航设置期间，临床医生或其他医务人员通过在电磁场发生器76上将患者定位在手术台上来完成对患者和手术台的准备工作。临床医生或其他医务人员将参照传感器74定位在患者胸部上并且例如通过使用由用户界面216呈现给临床医生或其他医务人员的设置视图来验证传感器被正确定位。例如，设置视图可以向临床医生或其他医务人员提供参照传感器74相对于由电磁场发生器76产生的磁场的位置的指示。患者传感器允许导航系统在导航期间补偿患者呼吸周期。临床医生还通过将LG 92插入EWC 96并将LG 92和EWC 96都插入支气管镜的工作通道50来完成用于过程的LG 92、EWC 96和支气管镜50的准备工作，使得LG 92的远侧末端93从支气管镜50的工作通道的远侧端部延伸。例如，临床医生可以使LG 92的远侧末端93延伸超过支气管镜50的工作通道的远侧端部10mm。
一旦设置完成，工作站80就通过用户界面216呈现视图400，如图4所示。在步骤308获取并显示CT图像数据。在步骤310，CT图像数据与所选择的导航规划配准。在上述美国专利公开2016/0000302中描述了将图像与导航规划配准的示例性方法。
在步骤S312，工作站80基于导航规划中包括的CT图像数据和来自传感器94的位置信号执行体积渲染算法，以生成患者气道壁的3D视图404，如图4所示。3D视图404使用透视渲染，该透视渲染在移动靠近体积中的对象时支持推进的感知。3D视图404还向用户呈现导航路径，该导航路径提供用户将需要行进以到达病灶410的方向的指示。导航路径能够以与3D渲染形成对比的颜色或形状呈现，使得用户可以容易地确定期望的行进路径。工作站80还呈现如图4所示的局部视图406，该局部视图包括位于LG 92的远侧末端93处并与其对准的3D体积的切片。局部视图406示出了从升高的视角覆盖在切片416上的病灶410和导航路径414。由局部视图406呈现的切片416基于EM传感器94相对于加载的导航规划的3D体积的位置而改变。局部视图406还以虚拟探头418的形式向用户呈现LG 92的远侧末端93的虚拟表示。虚拟探头418向用户提供LG 92的远侧末端93面向的方向的指示，使得用户可以控制患者的气道中的LG 92的推进。
在步骤S314，导管102导航穿过气道。导管102可以导航穿过导管引导组件90、100，直到导管102接近靶标。另选地，导管102可独立于导管引导组件90、100地进行导航。通过操纵柄部91来导航导管102，该柄部可以通过旋转和压缩来操纵。一旦导管102位于接近靶标的位置，就开始进行步骤S314至S316，以便渲染包括一个或多个气道和一个或多个靶标的位置的3D体积。直到导管102位于靶标处之前，都在步骤S314使用在步骤S314-S316中连续生成的一个或多个气道和一个或多个靶标的3D体积和位置来进一步导航导管102。
在步骤S316和步骤S320，通过从导管102的位置和取向(即视角)投影平行光束来渲染包括肺部和病灶的视图，所述平行光束累积密度直到其遇到不透明对象(例如，骨)。体积渲染分两步执行：1)收集体素数据和2)在光束方向上累积体素数据，光束是从导管102的位置和方向投影的，直到光束停止，此时体素数据被叠加在一起。
此外，在步骤S316，工作站80将第一传递函数应用于在步骤S314渲染的体积。第一传递函数应用于从导管102的位置投影的有限范围。可以预定义该有限范围或者基于靶标的位置和/或与靶标的距离来动态地计算该有限范围。沿着从导管102的位置投影的有限范围，第一传递函数累积体素，这些体素具有在特定范围内的密度和/或颜色，指示像素表示患者气道的壁。作为应用第一传递函数的结果，工作站80生成优选地显示患者气道的经滤波的体积渲染。
此外，在步骤S318，工作站80评估将第一传递函数应用于渲染体积的结果。工作站80可以使用例如图像识别软件来确定在经滤波的体积渲染中可识别的气道形元件是否可见。另选地，可以将经滤波的体积渲染呈现给临床医生，使得临床医生可以检查经滤波的体积渲染并确定气道是否可见。然后，临床医生可以在用户界面上指示气道是否可见。如果工作站80或临床医生确定气道不可见，则该过程返回到步骤S316，其中利用修改的滤波阈值、修改的体素累积或修改的投影范围，将第一传递函数重新应用于体积渲染。如果在步骤S316，工作站80或临床医生确定所需数量的气道可见，则过程前进至步骤S320。
在步骤S320，工作站80将第二传递函数应用于在步骤S314渲染的体积。第二传递函数应用于从导管102的位置投影的无限范围。但是实际上，投影范围很可能会受到渲染体积大小的限制。第二传递函数还可以应用于从导管102的位置投影的有限范围。沿着从导管102的位置投影的范围，第二传递函数累积具有在特定范围内的密度和/或颜色的体素，指示像素表示靶标组织诸如病灶。将第二传递函数应用于导管102的位置的无限范围以允许检测表示靶标组织诸如病灶的体素并且将其显示在不透明对象(例如，骨)之外。作为将第二传递函数应用于渲染体积的结果，工作站80生成优选地显示靶标组织的经滤波的体积渲染，包括位于骨和其他不透明对象之外的靶标组织。
在步骤S322，工作站80评估将第二传递函数应用于渲染体积的结果。工作站80可以使用例如图像识别软件来确定在经滤波的体积渲染中可识别的气道形元件是否可见。另选地，可以将经滤波的体积渲染呈现给临床医生，使得临床医生可以检查经滤波的体积渲染并确定气道是否可见。然后，临床医生可以在用户界面上指示靶标组织是否可见。如果工作站80或临床医生确定靶标组织不可见，则该过程返回到步骤S320，其中利用修改的滤波阈值、修改的体素累积或修改的投影范围，将第二传递函数重新应用于体积渲染。如果在步骤S322，工作站80或临床医生确定靶标组织可见，则处理前进至步骤S324。
将传递函数限制在远侧末端93的有限范围内的突出显示的结构可以减少处理器204上的负荷。通过使用有限的范围，可以省略可能使病灶模糊的密度较高的结构，从而允许显示病灶。第二传递函数可被配置为使得该范围内的病灶以其最大表面尺寸显示，从而允许用户瞄准靶标的中心。如对准视图402所示，可以调整第二传递函数以突出显示病灶密度组织并滤除CT体积中的大多数其他密度，从而产生更清晰的图像，其中肺部病灶在深色背景上突出显示。标记408(例如，球形或椭圆形)可用于表示规划靶标并且覆盖在渲染体积上以降低与错误对象对准的风险。视图中心的十字准线415帮助用户将远侧末端93与靶标中心对准。从远侧末端93到标记靶标的中心的距离412显示在十字准线415旁边，允许用户找到对准和接近之间的最佳平衡。
在步骤S324，组合通过应用第一传递函数生成的经滤波的体积渲染和通过应用第二传递函数生成的经滤波的体积渲染，以生成示出患者的气道和靶标组织的显示。由组合产生的示例性显示在图4中示出。
在步骤S326，临床医生或工作站80确定导管是否位于靶标处。如果导管不位于靶标处，则过程返回到步骤S314，其中临床医生继续将导管朝向靶标导航。当将导管朝向靶标导航时，显示体积进行连续渲染，并且应用第一传递函数和第二传递函数以生成显示气道和靶标的视图。
在实施方案中，使用CT图像数据和3D模型的导管102的对准允许比其他CT体积表示更好的瞄准体验。可以从远处显示病灶的靶标区域，其中正常CT切片将是无用的。实施方案允许用户评估对准/接近之间的最佳平衡，该对准/接近限定导管引入的最佳位置。该视图看起来类似于CT图像，从而向临床医生保证他们正在查看的信息是真实的，允许瞄准病灶结构的各个部分，并向用户保证他们处于规划的靶标处。在3D模型中，减少或消除了该范围内的不相关结构，从而允许用户清楚地识别靶标。
图4示出了3D视图404，其示出了患者气道的壁。3D视图404使用透视渲染，该透视渲染在移动靠近体积中的对象时支持推进的感知。3D视图404还向用户呈现导航路径，该导航路径提供用户将需要行进以到达病灶410的方向的指示。导航路径能够以与3D渲染形成对比的颜色或形状呈现，使得用户可以容易地确定期望的行进路径。工作站80还呈现如图4所示的局部视图406，该局部视图包括位于LG 92的远侧末端93处并与其对准的3D体积的切片。局部视图406示出了从升高的视角覆盖在切片416上的病灶410和导航路径414。由局部视图406呈现的切片416基于EM传感器94相对于加载的导航规划的3D体积的位置而改变。局部视图406还以虚拟探头418的形式向用户呈现LG 92的远侧末端93的虚拟表示。虚拟探头418向用户提供LG 92的远侧末端93面向的方向的指示，使得用户可以控制患者气道中的LG92的推进。
再次参考图1，导管引导组件90、100具有不同的操作机构，但每个操作机构都包含柄部91，可通过旋转和压缩来操纵该柄部，以引导LG 92的远侧末端93、延伸的工作通道96。导管引导组件90目前由Covidien LP公司以名称
Figure BDA0001967595520000111
ProcedureKits市售和销售，类似地，导管引导组件100目前由Covidien LP公司以名称EDGETMProcedure Kits销售，两个套件均包括柄部91、延伸的工作通道96和可定位引导件92。有关导管引导组件90、100的更详细描述，参考由Ladtkow等人于2013年3月15日提交的共同拥有的申请号为13/836,203的美国专利申请，其全部内容以引用方式并入本文。
在图1中，示出了患者躺在手术台40上，其中支气管镜50通过患者的口腔插入并进入患者的气道。支气管镜50包括光源和视频成像系统(未明确显示)并被连接到监测设备60例如视频显示器，以用于显示接收自支气管镜50的视频成像系统的视频图像。
导管引导组件90、100(包括LG 92和EWC 96)被配置为用于经支气管镜50的工作通道插入到患者气道中(但另选地该导管引导组件90、100也可在没有支气管镜50的情况下使用)。LG 92和EWC 96可相对彼此通过锁定机构99选择性地锁定。六自由度电磁跟踪系统70(例如类似于在美国专利6,188,355以及已公布的PCT申请WO 00/10456和WO 01/67035中所公开的那些，这些专利文献各自的全部内容以引用方式并入本文)或任何其他合适的定位测量系统可用于执行导航，但还可想到其他配置。如下详述，跟踪系统70被配置用于与导管导引组件90、100一起使用以跟踪EM传感器94的位置(当其与EWC 96结合通过患者的气道时)。
如图1所示，电磁场发生器76设置在患者下方。电磁场发生器76和多个参照传感器74与跟踪模块72互连，从而得到各个参照传感器74的六自由度位置。一个或多个参照传感器74附接到患者的胸部。参照传感器74的六自由度坐标被发送到工作站80(其包括应用程序81)，其中传感器74被用于计算患者参照坐标系。
图1中还示出了导管102，该导管102在导航到靶标并移除LG 92之后可插入导管引导组件90、100中。导管102用于从靶标组织收集一个或多个组织样本。如下所述，导管102被进一步配置为与跟踪系统70结合使用，以便于导管102导航到靶标组织、当导管102相对于靶标组织操纵时跟踪该导管的位置以获得组织样本、和/或标记获得组织样本的位置。
尽管上面相对于包括在LG 92中的EM传感器94详细描述了导航，但是还可以设想EM传感器94可以嵌入或结合在导管102内，其中导管102可以另选地用于导航而不需要LG或使用LG所需的必要工具交换。在2013年11月20日提交的标题均为“DEVICES,SYSTEMS,ANDMETHODS FOR NAVIGATING A CATHETER TO A TARGET LOCATION AND OBTAINING A TISSUESAMPLE USING THE SAME”的美国专利公开2015/0141869和2015/0141809以及2014年3月14日提交的具有相同标题的美国专利公开2015/0265257中描述了各种可用的导管，每个申请的全部内容以引用方式并入本文，并且可与如本文所述的EMN系统10一起使用。
在过程规划期间，工作站80利用计算机断层摄影术(CT)图像数据来生成和查看患者气道的三维模型(“3D模型”)，能够(自动地、半自动地或手动地)识别3D模型上的靶标组织，并且允许选择穿过患者气道到达靶标组织的路径。更具体地讲，CT扫描被处理并组装成3D体积，然后该3D体积被用来生成患者气道的3D模型。该3D模型可以在与工作站80相关联的显示监视器81上呈现，或以任何其他合适的方式提供。使用工作站80，3D体积的各个切片和3D模型的视图可以呈现和/或可以由临床医生操纵，以利于识别靶标并且选择通过患者的气道接近靶标的合适路径。该3D模型也可以显示先前执行活组织检查的位置的标记，包括日期、时间和关于所获得的组织样品的其他识别信息。还可以将这些标记选择为靶标，可以规划通向该靶标的路径。一旦选定，便保存该路径以便在导航过程期间使用。在上述美国专利9,459,770和9,639,666以及美国专利公开2014/0270441中描述了合适的路径规划系统和方法的示例。
在导航期间，当EM传感器94或导管102推进穿过患者的气道时，EM传感器94结合跟踪系统70就能够跟踪EM传感器94和/或导管102。
再次参考图2，存储器202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/或软件可由处理器204执行并且控制工作站80的操作。在一个实施方案中，存储器202可包括一个或多个固态存储设备，诸如闪存存储器芯片。作为所述一个或多个固态存储设备的替代或补充，存储器202可包括一个或多个大容量存储设备，所述一个或多个大容量存储设备通过大容量存储控制器(未示出)和通信总线(未示出)连接至处理器204。虽然本文包括的计算机可读介质的描述是指固态存储器，但本领域的技术人员应当理解，计算机可读存储介质可以是能够通过处理器204访问的任何可用介质。也就是说，计算机可读存储介质包括以任何方法或技术实现的用于存储信息诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的非暂态、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包括：RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存存储器或其他固态存储器技术、CD-ROM、DVD、蓝光或其他光学存储器、磁带、磁条、磁盘存储器或其他磁存储设备、或可以用于存储所需信息并可以通过工作站80访问的任何其他介质。
存储器202可存储应用程序81和/或CT数据214。当由处理器204执行时，应用程序81可使得显示器206呈现用户界面216。网络接口208可被配置为连接至网络，诸如由有线网络和/或无线网络组成的局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线移动网络、蓝牙网络和/或互联网。输入设备210例如可以是用户可借此与工作站80进行交互的任何设备，诸如鼠标、键盘、脚踏板、触摸屏和/或语音界面。输出模块212例如可以包括任何连接端口或总线，诸如并行端口、串行端口、通用串行总线(USB)或本领域的技术人员已知的任何其他类似的连接端口。
可以将任何所描述的方法、程序、算法或代码转换为编程语言或计算机程序或通过其进行表达。“编程语言”和“计算机程序”是用于指定计算机指令的任何语言，包括(但不限于)这些语言及其衍生物：汇编程序、Basic、批处理文件、BCPL、C、C+、C++、Delphi、Fortran、Java、JavaScript、机器代码、操作系统命令语言、Pascal、Perl、PL1、脚本语言、Visual Basic、元语言本身指定程序、以及所有第一代、第二代、第三代、第四代和第五代计算机语言。还包括数据库和其他数据模式，以及任何其他元语言。出于此定义的目的，在解释、编译或使用编译和解释这两种方法的语言之间没有区别。出于此定义的目的，程序的编译版本和源代码版本之间没有区别。因此，对程序的引用，其中编程语言能够以多于一种的状态(例如，源、编译、对象或链接)存在，是对任何和所有的这些状态的引用。该定义还包括实际指令以及这些指令的意图。
虽然出于例示和描述的目的，已参考附图详细地描述了各种实施方案，但应当理解，本实用新型的方法和装置不应视为受限的。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下可以对前述实施方案作出各种修改。

Claims (14)

1.一种用于导航到靶标的系统，其特征在于，所述系统包括：
探头，所述探头被配置为导航穿过患者的气道，所述探头包括位置传感器和姿势传感器，所述位置传感器被配置为生成所述探头的位置信息并且所述姿势传感器被配置为生成所述探头的姿势信息；以及
与所述探头可操作地通信并且被配置为接收所述探头的位置信息和姿势信息的工作站，所述工作站包括存储器、用户界面和至少一个处理器，所述存储器存储导航规划，并且所述用户界面被配置为基于所述探头的位置信息和姿势信息显示三维(3D)视图，其中所述三维(3D)视图包括：
所述患者的气道的三维(3D)渲染，以及
通过针对所述3D渲染应用第一传递函数和第二传递函数而生成的视图，其中所述第一传递函数用于所述位置传感器的第一范围以识别所述3D渲染内的一个或多个气道，并且所述第二传递函数用于所述位置传感器的第二范围以识别所述3D渲染内的一个或多个靶标，并且其中以所述导航规划的至少一部分为特征地显示所述视图。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，使用第一体素密度执行所述第一传递函数，并且使用第二体素密度执行所述第二传递函数。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一范围小于所述第二范围。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一范围和所述第二范围中的至少一个是预先确定的。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，基于所述一个或多个靶标的位置动态地计算所述第一范围和第二范围中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个靶标包括一个或多个病灶。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视图包括重叠在所述一个或多个靶标上的标记。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视图包括十字准线以帮助对准所述一个或多个靶标的中心。
9.一种用于导航到靶标的系统，其特征在于，所述系统包括：
电磁跟踪系统，所述电磁跟踪系统具有电磁跟踪坐标；
导管，所述导管被配置为耦接到所述电磁跟踪系统，所述导管包括位置传感器，所述位置传感器用于检测导管在所述电磁跟踪坐标中的位置并且生成所述导管的位置信息；以及
计算设备，所述计算设备被配置为可操作地耦接到所述电磁跟踪系统和所述导管并且接收所述导管的位置信息，所述计算设备包括存储器和用户界面，所述存储器存储导航规划，并且所述用户界面被配置为基于所述导管的位置信息显示三维(3D)视图，其中所述三维(3D)视图包括：
患者的气道的三维(3D)渲染；以及
通过针对所述3D渲染应用第一传递函数和第二传递函数而生成的视图，其中所述第一传递函数用于所述导管的位置的第一范围以识别所述3D渲染内的一个或多个气道，并且所述第二传递函数用于所述导管的位置的第二范围以识别所述3D渲染内的一个或多个靶标，并且其中以所述导航规划的至少一部分为特征地显示所述视图。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述导管包括用于检测所述导管在所述电磁跟踪坐标中的姿势的姿势传感器。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，基于所述导管相对于所述靶标的位置动态地计算所述第一范围和所述第二范围中的至少一个。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一范围小于所述第二范围。
13.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述计算设备被配置为：
确定所述3D渲染内的所述一个或多个气道的数量是否超过阈值；以及
当确定所述3D渲染内的所述一个或多个气道的数量不超过所述阈值时，执行修改的传递函数以识别所述3D渲染内的一个或多个气道。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述修改的传递函数包括修改的滤波阈值、修改的体素累积或修改的投影范围中的至少一者。
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