專利名稱：醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中的運(yùn)動補(bǔ)償和患者反饋的制作方法
醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中的運(yùn)動補(bǔ)償和患者反饋本發(fā)明總體涉及用于成像系統(tǒng)中的時(shí)間分辨的成像和運(yùn)動偽影補(bǔ)償?shù)木_和時(shí)間高效的運(yùn)動跟蹤。本發(fā)明具體涉及光學(xué)運(yùn)功傳感器，其并入有嵌入體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(matrix)中的一個(gè)或多個(gè)光纖。運(yùn)動偽影是在對對象進(jìn)行成像期間由成像對象或成像對象的一部分的運(yùn)動引起的。從而，在患者的圖像幀的序列獲取期間的患者的運(yùn)動在患者的顯示的圖像中引起偽影。更具體地，在圖像幀序列期間，患者可以主動移動或經(jīng)歷非主動的移動(例如，呼吸、心臟運(yùn)動和血流、眼運(yùn)動和吞咽)，并且該患者移動可以導(dǎo)致患者的顯示的圖像中的模糊和/或幻影。因此，精確且時(shí)間高效的運(yùn)動跟蹤對成像系統(tǒng)中的運(yùn)動偽影的運(yùn)動補(bǔ)償是關(guān)鍵的。然而，運(yùn)動跟蹤高度取決于成像系統(tǒng)自身的能力(例如，X射線熒光系統(tǒng)、三維超聲系統(tǒng)(“3D US”)、時(shí)間分辨的磁共振成像系統(tǒng)(“MRI”)、以及計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)(“CT”))。典型地，此種運(yùn)動跟蹤受到成像幀速率(例如，對于3D US為12Hz)的限制，并且經(jīng)常能夠涉 及特殊的獲取序列和處理(例如，MRI中跟蹤脈沖序列與成像序列交替)。另外，對于每個(gè)成像形態(tài)，還存在在圖像幀獲取和/或圖像重建期間整合心電圖、呼吸、和其它生理信號作為門控觸發(fā)器的能力。因此，運(yùn)動跟蹤和隨后的補(bǔ)償是耗時(shí)的并且經(jīng)常沒有固有高幀速率成像精確(例如運(yùn)動補(bǔ)償?shù)腃T重建相比于用于心臟成像的實(shí)時(shí)回聲)。與當(dāng)前運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)相比，本發(fā)明提供用于高精度、實(shí)時(shí)患者位置信息的能夠潛在地提高圖像質(zhì)量并縮短圖像獲取時(shí)間的光學(xué)運(yùn)動傳感器。更具體地，本發(fā)明容許對感興趣的目標(biāo)固有的在光學(xué)運(yùn)動傳感器中直接反映的運(yùn)動進(jìn)行跟蹤和補(bǔ)償。本發(fā)明的一種形式是用于解剖結(jié)構(gòu)的成像中的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)。光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)采用光學(xué)運(yùn)動傳感器和具有光學(xué)運(yùn)動傳感器的運(yùn)動跟蹤器，光學(xué)運(yùn)動傳感器包括體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(“BCCM”)和一個(gè)或多個(gè)光纖。為本發(fā)明的目的，術(shù)語“解剖結(jié)構(gòu)”于此寬泛地定義為人體或動物體的任何結(jié)構(gòu)特征，該特征是外部的或內(nèi)部的或外部或內(nèi)部可接近的。范例包括，但不限于，體軀干/肢和器官系統(tǒng)。在接合至解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，BCCM結(jié)構(gòu)上部分或完全順應(yīng)解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓，以交換解剖結(jié)構(gòu)的任何運(yùn)動。更具體地，BCCM可以附接至或毗鄰解剖結(jié)構(gòu)，由此BCCM結(jié)構(gòu)彎曲、伸展、膨脹、和/或壓縮以部分或完全順應(yīng)解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓。同樣，BCCM積極地或消極地交換解剖結(jié)構(gòu)的任何線性移動和/或角移動，和/或解剖結(jié)構(gòu)的任何結(jié)構(gòu)彎曲、伸展、膨脹和/或壓縮。每個(gè)光纖嵌入BCCM中，用于生成指示單個(gè)(多個(gè))光纖的響應(yīng)于對解剖結(jié)構(gòu)的成像期間BCCM的任何交換(reciprocal)運(yùn)動的形狀的編碼光信號。運(yùn)動跟蹤器響應(yīng)于每個(gè)編碼光信號來周期性地重建對應(yīng)的單個(gè)(多個(gè))光纖的形狀。單個(gè)(多個(gè))光纖的幾何結(jié)構(gòu)重建之間單個(gè)(多個(gè))光纖的形狀的每個(gè)改變表示對解剖結(jié)構(gòu)的成像期間解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動。例如，運(yùn)動跟蹤器可以針對對解剖結(jié)構(gòu)的成像的每幀或成系列的幀重建單個(gè)(多個(gè))光纖的形狀，由此每個(gè)幀或成系列的幀之間的單個(gè)(多個(gè))光纖的形狀的每個(gè)改變表示所述解剖結(jié)構(gòu)的線性和/或角移動、和/或所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)彎曲、伸展、膨脹和/或壓縮。
結(jié)合附圖
閱讀本發(fā)明的各范例實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述形式和其它形式以及本發(fā)明的各特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。詳細(xì)描述和附圖僅是示例本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等效物定義。圖I示例了根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的范例實(shí)施例；圖2示例了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)運(yùn)動傳感器的范例實(shí)施例；圖3和4示例了本領(lǐng)域已知的光纖的范例實(shí)施例；圖5和6示例了根據(jù)本發(fā)明的圖2中所示的光學(xué)運(yùn)動傳感器的范例實(shí)施例；圖7示例了根據(jù)本發(fā)明的圖I中所示的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的范例實(shí)施例；圖8示例了代表根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動補(bǔ)償/患者反饋方法的范例實(shí)施例的流程圖。
如圖I中所示，本發(fā)明的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采用光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)10、成像系統(tǒng)60(例如，X射線裝置、MRI、CT、US、IVUS)以及一個(gè)或多個(gè)反饋系統(tǒng)70。系統(tǒng)10采用包括BCCM 30、一個(gè)或多個(gè)光纖40以及運(yùn)動跟蹤器50的光學(xué)運(yùn)動傳感器20。為本發(fā)明的目的，BCCM 30于此寬泛地定義為結(jié)構(gòu)上配置為，在接合至解剖結(jié)構(gòu)(例如，附接至或毗鄰解剖結(jié)構(gòu))時(shí)，結(jié)構(gòu)上部分或完全順應(yīng)解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓的任何物品或裝置。通過結(jié)構(gòu)上順應(yīng)解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓，由BCCM 30積極地或消極地交換(reciprocate)解剖結(jié)構(gòu)的任何運(yùn)動,如于此接合圖7的描述進(jìn)一步解釋的。BCCM 30的范例包括，但不限于，用于環(huán)繞人肢的套、用于附著至人肢的繃帶、用于覆蓋人頭的帽子和用于鄰接人器官(例如，心臟或動脈)的導(dǎo)管充氣囊。為本發(fā)明的目的，每個(gè)光纖40于此寬泛地定義為，結(jié)構(gòu)上配置為用于借助于連續(xù)內(nèi)部光學(xué)反射經(jīng)由變形光學(xué)傳感器陣列41傳輸光的任何物品，并且每個(gè)變形光學(xué)傳感器陣列41于此寬泛地定義為，結(jié)構(gòu)上配置為用于反射特定波長的光，而透射所有其它波長的光，由此反射波長可以作為施加于光纖40的外部刺激的函數(shù)而偏移的任何物品。光纖40的范例和變形光學(xué)傳感器陣列41包括，但不限于，如本領(lǐng)域已知的并入有沿光纖的長度集成的光纖布拉格光柵的陣列的柔性光學(xué)透明玻璃或塑料光纖，以及如本領(lǐng)域已知的沿光纖的長度發(fā)生光折射率的自然變化的柔性光學(xué)透明玻璃或塑料光纖。在利用嵌入BCCM 30內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)光纖40的操作中，每個(gè)光纖40經(jīng)由變形光學(xué)傳感器陣列41生成編碼光信號(“E0S”)42，光信號(“E0S”)42如本領(lǐng)域已知的指示光纖40的任何瞬時(shí)形狀采樣時(shí)光纖40的形狀，并且更具體地，在多重形狀采樣的過程中，光信號(“E0S”)42指示BCCM30交換解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動時(shí)發(fā)生的光纖40的形狀的每個(gè)改變。編碼光信號42因此有助于視覺顯示解剖結(jié)構(gòu)在任何瞬時(shí)在定義的空間內(nèi)的位置和取向中以及視覺顯示解剖結(jié)構(gòu)在定義的空間內(nèi)的運(yùn)動跟蹤(tracking)中使用光纖40。為此目的，系統(tǒng)10還采用運(yùn)動跟蹤器50，運(yùn)動跟蹤器50并入有光學(xué)接口 51、形狀重建器52以及反饋生成器53，用于處理編碼光信號42以由此周期性地重建光纖40的部分或整個(gè)形狀。為本發(fā)明的目的，光學(xué)接口 51于此寬泛地定義為，結(jié)構(gòu)上配置為用于通過光纖30發(fā)送光以接收例如經(jīng)由變形光學(xué)傳感器陣列41通過發(fā)送的光的連續(xù)內(nèi)反射生成的編碼光信號42的任何裝置或系統(tǒng)。光學(xué)接口 51的范例包括，但不限于，本領(lǐng)域已知的光學(xué)耦合器、寬帶參考反射器和頻域反射計(jì)的布置，用于通過光纖40發(fā)送光并用于接收經(jīng)由變形光學(xué)傳感器陣列41通過發(fā)送的光的連續(xù)的內(nèi)反射生成的編碼光信號42。為本發(fā)明的目的，形狀重建器52寬泛地定義為任何物品或裝置，該任何物品或裝置結(jié)構(gòu)上配置為用于處理編碼光信號42以部分或完全重建光纖40的形狀，并用于以使得成像系統(tǒng)60能夠補(bǔ)償解剖結(jié)構(gòu)的成像中歸因于解剖結(jié)構(gòu)的成像期間解剖結(jié)構(gòu)的移動的運(yùn)動引起的畸變。更具體地，光纖40的幾何結(jié)構(gòu)重建之間光纖40的形狀的任何改變表示系統(tǒng)60的成像期間解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動。同樣，運(yùn)動補(bǔ)償數(shù)據(jù)51a將解剖結(jié)構(gòu)的任何感測和跟蹤的運(yùn)動通知給成像系統(tǒng)60，由此成像系統(tǒng)60可以執(zhí)行已知的圖像運(yùn)動補(bǔ)償算法以最小化，如果不是消除的話，解剖結(jié)構(gòu)的成像中的任何幻影或模糊。因此，可以實(shí)現(xiàn)成像系統(tǒng)60的高精度圖像重建，特別是關(guān)于低幀速率成像。形狀重建器52的范例包括，但不限于，作為軟件和/或固件安裝于任何類型的計(jì)算機(jī)上用于實(shí)施已知的形狀重建技術(shù)的重建引擎。特別是，用于將編碼光信號42關(guān)聯(lián)到集成到光纖40的形狀中的應(yīng)變/彎曲測量中的已知的形狀重建技術(shù)。實(shí)踐中，重建弓I擎可以集成到成像系統(tǒng)60中。為本發(fā)明的目的，反饋生成器53于此寬泛地定義為用于將運(yùn)動跟蹤數(shù)據(jù)54轉(zhuǎn)換為反饋數(shù)據(jù)55，以將運(yùn)動反饋提供給成像系統(tǒng)60和一個(gè)或多個(gè)反饋系統(tǒng)70的任何物品或
>j-U ρ α裝直。在第一范例實(shí)施例中，反饋生成器53可以生成并傳輸閉環(huán)控制數(shù)據(jù)(“CXD”)55a到成像系統(tǒng)60，以使得成像系統(tǒng)60能夠自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各成像方面。例如，閉環(huán)控制數(shù)據(jù)55a可以有助于通過成像系統(tǒng)60的自動掃描調(diào)節(jié)，涉及患者相對于成像系統(tǒng)60的位置的確定和基于患者定位的解剖結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量圖像的重建。在第二范例實(shí)施例中，反饋生成器53可以生成并傳輸視頻/音頻數(shù)據(jù)(“VAD”)55b給反饋系統(tǒng)70，反饋系統(tǒng)70具有帶揚(yáng)聲器和/或耳塞的監(jiān)視器，以給患者呈現(xiàn)關(guān)于解剖結(jié)構(gòu)的成像期間患者的任何移動的視頻和/或音頻反饋?；颊咭虼丝梢匀缢璧卣{(diào)節(jié)他/她的身體定位、心理狀態(tài)和/或身體狀態(tài)(例如，呼吸深度和速率)，以促進(jìn)解剖結(jié)構(gòu)的精確成像。此外，視頻/音頻反饋可以包括最大容許的運(yùn)動的信息用于精確成像。例如，視覺反饋可以包括兩(2)條平行線和點(diǎn)，線指示容許的最大運(yùn)動，而點(diǎn)指示患者的當(dāng)前位置，并且在患者運(yùn)動在平行線以外的任何時(shí)候，可以呈現(xiàn)音頻反饋。患者因此可以主動調(diào)節(jié)他/她的位置。在第三范例實(shí)施例中，反饋生成器53可以生成并傳輸患者控制數(shù)據(jù)(“POT”)55c給反饋系統(tǒng)，反饋系統(tǒng)用于阻遏患者的移動和/或控制患者的定位。例如，患者控制數(shù)據(jù)55c可以轉(zhuǎn)換為經(jīng)由BCCM 30或任何其它物品或裝置施加于患者上以阻遏患者的任何不可接受的移動的力。也通過范例，患者控制數(shù)據(jù)55c可以轉(zhuǎn)換為用于介入裝置(例如，導(dǎo)管)的控制信號，以保持患者相對于成像系統(tǒng)60的定位。在第四范例實(shí)施例中，反饋生成器53可以生成并傳輸感測控制數(shù)據(jù)(“S⑶”)55d給與成像系統(tǒng)60關(guān)聯(lián)的反饋系統(tǒng)或具有反饋系統(tǒng)70的另一感測系統(tǒng)(例如，用于手術(shù)儀器的電磁跟蹤裝置)。例如，感測控制數(shù)據(jù)55d可以轉(zhuǎn)換為用于執(zhí)行位置和/或取向改變的信號，用于成像系統(tǒng)60 (例如MR線圈)或感測系統(tǒng)的某些感測元件以優(yōu)化圖像質(zhì)量。反饋生成器53的范例包括，但不限于，作為軟件和/或固件安裝于任何類型的計(jì)算機(jī)上用于實(shí)施一個(gè)或多個(gè)反饋模式的反饋引擎。實(shí)踐中，反饋引擎可以集成到形狀重建器52、成像系統(tǒng)60或反饋系統(tǒng)70中。現(xiàn)在將于此提供圖2-8的描述，以有助于對本發(fā)明的更詳細(xì)的理解。
如圖2中所示，光學(xué)運(yùn)動傳感器21采用部分或完全嵌入BCCM 30中的光纖43。光纖43包括一個(gè)或多個(gè)光纖布拉格光柵陣列44,每個(gè)陣列44具有近端44p和遠(yuǎn)端44d。更具體地，對于圖3中所示的光纖43的一種版本，光纖43具有如三維彎曲感測所需的以120°間隔布置的三(3)個(gè)光纖布拉格光柵陣列44。替代地，對于圖4中所示的光纖43的另一版本,三(3)根光纖43中的每根光纖43具有單個(gè)光纖布拉格光柵陣列44,并且陣列44如三維彎曲感測所需地以120°間隔布置。光纖43用以嵌入BCCM 30內(nèi)的特定方式取決于光學(xué)運(yùn)動傳感器21的應(yīng)用。例如，如圖5中所示，光纖43的部分43a嵌入BCCM 30的套版本31的壁內(nèi)，以形成用于環(huán)繞患者的肢或軀干的光學(xué)運(yùn)動傳感器22。更具體地，套31可以環(huán)繞患者80的頭，如圖7中所示。在此范例中，在BCCM 30放置在患者的頭上時(shí)，套31內(nèi)的光纖43的部分43a的形狀就相對于患者的頭固定，而套31外的光纖43的部分43b的形狀將隨患者沿任何線性方向或任何角度方向移動他/她的頭而改變。這有助于患者的頭相對于成像裝置的各種 位置的運(yùn)動跟蹤。替代地或并存地，套31可以環(huán)繞患者80的胸部，如圖7中所示。套31內(nèi)(圖5)的光纖43a的部分的形狀將隨患者呼吸而改變，而套31外的光纖43a的部分的形狀將隨患者沿任何線性方向或任何角度方向移動他/她的胸部而改變。這有助于患者的呼吸的深度和速率以及患者的胸部相對于成像裝置的各種位置的運(yùn)動跟蹤。通過另一范例，如圖6中所示，數(shù)個(gè)光纖43可以平行地延伸穿過BCCM30的導(dǎo)管充氣囊版本32的壁。延伸穿過導(dǎo)管充氣囊32的光纖43的部分的形狀將隨導(dǎo)管充氣囊32隨施加于導(dǎo)管充氣囊32的外部刺激的消極交換(例如，心臟按壓導(dǎo)管充氣囊32)膨脹或壓縮而改變，而導(dǎo)管充氣囊32外的光纖43的部分的形狀(未示出)將隨導(dǎo)管充氣囊32沿任何線性方向或任何角度方向移動而改變。同樣，充氣囊32的使用適合于跟蹤器官(例如，心臟和肺)的節(jié)律運(yùn)動。參考圖7和8，于此現(xiàn)在將描述于患者80的X射線成像中介紹的本發(fā)明的范例操作使用。首先，流程圖90的階段S91包含處置中使用的每根光纖的基線形狀確定。例如，如圖7中所示，光學(xué)運(yùn)動傳感器22a環(huán)繞患者80的頭，光學(xué)運(yùn)動傳感器22b環(huán)繞患者80的胸部，且導(dǎo)管充氣囊23預(yù)備插入患者80內(nèi)。在經(jīng)由X射線裝置60對患者80進(jìn)行成像的時(shí)間t0之前或在該時(shí)間，運(yùn)動跟蹤器55操作其光學(xué)接口和重建引擎，以生成傳感器22和23的光纖的基線形狀。流程圖90的階段92包含被跟蹤的單個(gè)(多個(gè))解剖結(jié)構(gòu)的可接受運(yùn)動范圍的手動或自動定義。從而，例如，階段92可以涉及患者80的頭和胸部的線性移動和/或角移動的可接受范圍、患者80的呼吸深度和速率的可接受范圍、以及患者80的可接受心跳速率的定義。流程圖90的階段93包含解剖結(jié)構(gòu)的圖像序列的獲取和用于每幀或一系列幀(例如，每100幀的運(yùn)動感測/跟蹤)的運(yùn)動跟蹤，運(yùn)動跟蹤有助于運(yùn)動補(bǔ)償，用于經(jīng)由圖像監(jiān)視器62對患者80的精確成像進(jìn)行顯示和/或經(jīng)由C臂63對X射線裝置61進(jìn)行閉環(huán)控制。在進(jìn)行了光纖的形狀的每個(gè)重建時(shí)，流程圖90的階段94確定受試者解剖結(jié)構(gòu)的任何被跟蹤的運(yùn)動是否可接受。如果可接受，則獲取下一幀或成序列的幀。否則，在流程圖90的階段95期間，以視頻、音頻、患者控制和/或系統(tǒng)控制的形式生成先前于此描述的反饋。
例如，反饋監(jiān)視器71可以顯示兩(2)條平行線和點(diǎn)，線指示患者80的頭容許的最大運(yùn)動，而點(diǎn)指示患者80的頭的當(dāng)前位置。另外，如從運(yùn)動跟蹤器52至傳感器22和23延伸的虛線所描繪的，反饋力可以施加于患者80，以控制和/或保持患者80的定位。雖然已經(jīng)示例并描述了本發(fā)明的各種范例實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，于此描述的本發(fā)明的范例實(shí)施例是示例性的，并且可以不脫離本發(fā)明的真實(shí)范圍進(jìn)行各種改變和修改，并且等效物可以替代其元件。例如，雖然于此關(guān)于FBG討論了本發(fā)明，但是其理解為包括用于形狀感測或定位的光纖光學(xué)器件，其通常包括例如，存在或不存在FBG或其它光學(xué)器件，根據(jù)使用背散射、光纖力感測、光纖位置傳感器或瑞利散射對光纖中的一 個(gè)或多個(gè)部分的變化的探測進(jìn)行感測或定位。另外，可以不脫離本發(fā)明的中心范圍，進(jìn)行許多修改，以適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，意思是本發(fā)明不限于于此作為執(zhí)行本發(fā)明的預(yù)期最佳模式公開的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)，所述光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)包括 光學(xué)運(yùn)動傳感器(20 )，包括體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )和光纖(40 )， 其中，在所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )接合至所述解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )結(jié)構(gòu)上至少部分順應(yīng)所述解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓，以交換所述解剖結(jié)構(gòu)的任何運(yùn)動，并且 其中，所述光纖(40)至少部分嵌入所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)中，用于生成編碼光信號(42)，所述編碼光信號(42)指示所述光纖(4)的響應(yīng)于對所述解剖結(jié)構(gòu)的成像期間所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)的任何交換運(yùn)動的形狀；以及 運(yùn)動跟蹤器(50)，響應(yīng)于所述編碼光信號(42)來周期性地重建所述光纖(40)的所述形狀； 其中，所述光纖(40)的幾何結(jié)構(gòu)重建之間所述光纖(40)的形狀的每個(gè)改變表示對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動。
2.如權(quán)利要求I所述的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)，其中，所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)至所述解剖結(jié)構(gòu)的接合包括所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )附接至所述解剖結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)，其中，所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)至所述解剖結(jié)構(gòu)的接合包括所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )與所述解剖結(jié)構(gòu)毗鄰。
4.如權(quán)利要求I所述的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)，其中，所述解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動包括以下至少之一所述解剖結(jié)構(gòu)的線性移動、所述解剖結(jié)構(gòu)的角移動、所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)彎曲、所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)伸展、所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)膨脹、以及所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壓縮。
5.如權(quán)利要求I所述的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)，其中，所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)選自包括套、繃帶、帽子、以及導(dǎo)管充氣囊的組。
6.如權(quán)利要求I所述的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)，其中，嵌入所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)內(nèi)的所述光纖(40)的部分具有響應(yīng)于對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)的任何交換運(yùn)動的柔性形狀。
7.如權(quán)利要求I所述的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)， 其中，嵌入所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)內(nèi)的所述光纖(40)的第一部分具有不響應(yīng)于對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)的任何交換運(yùn)動的非柔性形狀；并且 其中，所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)外部的所述光纖(40)的第二部分具有響應(yīng)于對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)的任何交換運(yùn)動的柔性形狀。
8.一種用于對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括 光學(xué)運(yùn)動傳感器(20)，包括體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)和光纖(40)， 其中，在所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )接合至所述解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )結(jié)構(gòu)上至少部分順應(yīng)所述解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓，以交換所述解剖結(jié)構(gòu)的任何運(yùn)動，并且 其中，所述光纖(40)至少部分嵌入所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)中，用于生成編碼光信號(42)，所述編碼光信號(42)指示所述光纖(40)的響應(yīng)于對所述解剖結(jié)構(gòu)的成像期間所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)的任何交換運(yùn)動的形狀； 運(yùn)動跟蹤器(50)，響應(yīng)于所述編碼光信號(42)來周期性地重建所述光纖(40)的所述形狀；其中，所述光纖(40)的幾何結(jié)構(gòu)重建之間所述光纖(40)的形狀的每個(gè)改變表示對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動；以及 成像系統(tǒng)(60)， 其中，所述運(yùn)動跟蹤器(50 )用于生成表示對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述解剖結(jié)構(gòu)的任何運(yùn)動的運(yùn)動跟蹤數(shù)據(jù)(54);并且 其中，所述成像系統(tǒng)(60)響應(yīng)于所述運(yùn)動跟蹤數(shù)據(jù)(54)以有助于所述成像系統(tǒng)(60)執(zhí)行運(yùn)動補(bǔ)償算法。
9.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動包括以下至少之一所述解剖結(jié)構(gòu)的線性移動、所述解剖結(jié)構(gòu)的角移動、所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)彎曲、所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)伸展、所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)膨脹、以及所述解剖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壓縮。
10.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)選自包括套、繃帶、帽子、以及導(dǎo)管充氣囊的組。
11.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)動跟蹤器(50)還用于生成有助于所述成像系統(tǒng)(60 )的閉環(huán)控制的閉環(huán)控制數(shù)據(jù)(55a)。
12.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，還包括 反饋系統(tǒng)(70 )，其中，所述運(yùn)動跟蹤器(50 )還用于生成用于提供指示所述解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動的至少視覺反饋和聲音反饋的反饋數(shù)據(jù)(55b)。
13.如權(quán)利要求12所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述至少視覺反饋和聲音反饋指示所述解剖結(jié)構(gòu)的不可接受的運(yùn)動。
14.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，還包括 反饋系統(tǒng)(70)，其中，所述運(yùn)動跟蹤器(50)還用于生成用于以下至少之一的患者控制數(shù)據(jù)(55c):定位所述解剖結(jié)構(gòu)和保持所述解剖結(jié)構(gòu)的定位。
15.如權(quán)利要求8所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)動跟蹤器(50)還用于生成用于調(diào)節(jié)所述成像系統(tǒng)(60)的至少一個(gè)操作方面的系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)(55d)。
16.—種醫(yī)學(xué)成像方法,包括 將光學(xué)運(yùn)動傳感器(20)接合至解剖結(jié)構(gòu)，所述光學(xué)運(yùn)動傳感器(20)包括體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)和光纖(40)， 其中，在所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )接合至所述解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30 )結(jié)構(gòu)上至少部分順應(yīng)所述解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓，以交換所述解剖結(jié)構(gòu)的任何運(yùn)動，并且 其中，所述光纖(40)至少部分嵌入所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)中，用于生成編碼光信號(42)，所述編碼光信號(42)指示所述光纖(40)的響應(yīng)于對所述解剖結(jié)構(gòu)的成像期間所述體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(30)的任何交換運(yùn)動的形狀；以及 周期性地重建所述光纖(40)的所述形狀； 其中，所述光纖(40)的幾何結(jié)構(gòu)重建之間所述光纖(40)的形狀的每個(gè)改變表示對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動。
17.如權(quán)利要求16所述的醫(yī)學(xué)成像方法，還包括 補(bǔ)償對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述解剖結(jié)構(gòu)的任何運(yùn)動。
18.如權(quán)利要求16所述的醫(yī)學(xué)成像方法，還包括 提供表示對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像期間所述解剖結(jié)構(gòu)的不可接受的運(yùn)動的反饋。
19.如權(quán)利要求16所述的醫(yī)學(xué)成像方法，還包括提供用于以下至少之一的反饋定位所述解剖結(jié)構(gòu)和保持所述解剖結(jié)構(gòu)的定位。
20.如權(quán)利要求16所述的醫(yī)學(xué)成像方法，還包括根據(jù)對所述解剖結(jié)構(gòu)的所述成像中對至少一個(gè)操作方面的控制來提供反饋。
全文摘要
一種用于對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像的光學(xué)運(yùn)動感測系統(tǒng)(10)采用光學(xué)運(yùn)動傳感器(20)，光學(xué)運(yùn)動傳感器(20)包括體輪廓順應(yīng)基質(zhì)(“BCCM”)(30)和光纖(40)。在BCCM(30)接合至所述解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，BCCM(30)結(jié)構(gòu)上至少部分順應(yīng)所述解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓，以交換所述解剖結(jié)構(gòu)的任何運(yùn)動。所述光纖(40)至少部分嵌入BCCM(30)中，用于生成編碼光信號(42)，所述編碼光信號(42)指示所述光纖(40)的響應(yīng)于對所述解剖結(jié)構(gòu)的成像期間BCCM(30)的任何交換運(yùn)動的形狀。所述系統(tǒng)(10)還采用運(yùn)動跟蹤器(50)，運(yùn)動跟蹤器(50)響應(yīng)于所述編碼光信號(42)來周期性地重建所述光纖(40)的所述形狀，所述光纖(40)的形狀的每個(gè)改變表示所述解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動。
文檔編號A61B5/11GK102883655SQ201180022956
公開日2013年1月16日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者J·王, R·陳, G·T·霍夫特, A·E·德雅爾丹, C·S·霍爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司