本發(fā)明總體上涉及導(dǎo)管程序系統(tǒng)領(lǐng)域，并且特別地涉及用于導(dǎo)航裝置(例如，細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置)通過路徑(例如，脈管)到目標(biāo)位置的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、導(dǎo)管(和其他細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置)可用于許多微創(chuàng)醫(yī)療程序，以用于各種脈管系統(tǒng)疾病的診斷和治療，包括也稱為神經(jīng)介入手術(shù)的神經(jīng)脈管介入(nvi)、經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入(pci)和外周脈管介入(pvi)。這些程序通常包括導(dǎo)航導(dǎo)絲通過脈管系統(tǒng)，并經(jīng)由導(dǎo)絲推進(jìn)工作導(dǎo)管以遞送治療。導(dǎo)管插入程序通過使用標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)皮技術(shù)、利用護(hù)套或引導(dǎo)導(dǎo)管獲得對(duì)適當(dāng)?shù)拿}管(諸如，動(dòng)脈或靜脈)中的觸及而開始。然后，護(hù)套或引導(dǎo)導(dǎo)管在診斷導(dǎo)絲上被推進(jìn)到主要位置，諸如用于nvi的頸內(nèi)動(dòng)脈、用于pci的冠狀動(dòng)脈口或用于pvi的股淺動(dòng)脈。然后，導(dǎo)航適合于脈管系統(tǒng)的導(dǎo)絲通過護(hù)套或引導(dǎo)導(dǎo)管導(dǎo)航至脈管系統(tǒng)中的目標(biāo)位置。在某些情況下，諸如在曲折的解剖結(jié)構(gòu)中，支撐導(dǎo)管或微導(dǎo)管被插入導(dǎo)絲上，以幫助導(dǎo)航導(dǎo)絲。醫(yī)生或操作員可以使用成像系統(tǒng)(例如，熒光鏡)，以獲得具有造影劑注射的電影(cine)，并選擇固定的框架用作路線圖，以將導(dǎo)絲或?qū)Ч軐?dǎo)航至目標(biāo)位置，例如病變。在醫(yī)生遞送導(dǎo)絲或?qū)Ч苎b置的同時(shí)，還獲得對(duì)比度增強(qiáng)的圖像，使得醫(yī)生可以驗(yàn)證該裝置正沿著正確的路徑向目標(biāo)位置移動(dòng)。在使用熒光透視法觀察解剖結(jié)構(gòu)的同時(shí)，醫(yī)生操縱導(dǎo)絲或?qū)Ч艿慕?，以將遠(yuǎn)側(cè)尖端朝向病變引導(dǎo)到適當(dāng)脈管中，并避免推進(jìn)到側(cè)分支中。

2、已經(jīng)開發(fā)了機(jī)器人導(dǎo)管程序系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于幫助醫(yī)生執(zhí)行導(dǎo)管插入程序，諸如，例如nvi、pci和pvi。神經(jīng)脈管介入(nvi)導(dǎo)管程序的示例包括動(dòng)脈瘤的線圈栓塞、動(dòng)靜脈畸形的液體栓塞和急性缺血性卒中情況下大脈管閉塞的機(jī)械血栓切除術(shù)。在nvi中，醫(yī)生使用機(jī)器人系統(tǒng)通過操縱神經(jīng)脈管導(dǎo)絲和微導(dǎo)管來遞送治療以恢復(fù)正常血流，從而獲得對(duì)病變的觸及。這種觸及通過護(hù)套或引導(dǎo)導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)，但是也可能需要中間導(dǎo)管以用于更遠(yuǎn)的區(qū)域，或者為微導(dǎo)管和導(dǎo)絲提供足夠的支撐。根據(jù)病變的類型和治療，導(dǎo)絲的遠(yuǎn)側(cè)尖端被導(dǎo)航到病變中或經(jīng)過病變。為了治療動(dòng)脈瘤，微導(dǎo)管被推進(jìn)到病變中，并且導(dǎo)絲被移除，并且?guī)讉€(gè)線圈通過微導(dǎo)管被展開到動(dòng)脈瘤中，并且用于栓塞動(dòng)脈瘤。為了治療動(dòng)靜脈畸形，經(jīng)由微導(dǎo)管將液體栓塞劑注入到畸形中。用以治療脈管阻塞的機(jī)械血栓切除術(shù)可以通過抽吸抑或使用支架取回器來實(shí)現(xiàn)。抽吸可以直接通過微導(dǎo)管進(jìn)行，抑或可以使用較大孔的抽吸導(dǎo)管來進(jìn)行。一旦抽吸導(dǎo)管處于病變處，就施加負(fù)壓以通過導(dǎo)管移除凝塊。替代地，可以通過微導(dǎo)管展開支架取回器來移除凝塊。一旦凝塊已經(jīng)整合到支架取回器中，就通過將支架取回器和微導(dǎo)管縮回到引導(dǎo)導(dǎo)管中來取回凝塊。

3、在pci中，醫(yī)生使用機(jī)器人系統(tǒng)通過操縱冠狀動(dòng)脈導(dǎo)絲以遞送治療并恢復(fù)正常血流來獲得對(duì)病變的觸及。該觸及通過將引導(dǎo)導(dǎo)管安置在冠狀動(dòng)脈口中來實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)絲的遠(yuǎn)側(cè)尖端被導(dǎo)航經(jīng)過病變，并且對(duì)于復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，可以使用微導(dǎo)管來為導(dǎo)絲提供足夠的支撐。通過在病變處遞送和展開支架或球囊來恢復(fù)血流。病變可能需要在支架植入之前進(jìn)行準(zhǔn)備，通過遞送用于病變預(yù)擴(kuò)張的球囊，抑或通過使用例如激光或旋轉(zhuǎn)動(dòng)脈粥樣硬化切除術(shù)導(dǎo)管和導(dǎo)絲上的球囊來執(zhí)行動(dòng)脈粥樣硬化切除術(shù)?？梢酝ㄟ^使用成像導(dǎo)管或ffr測(cè)量來執(zhí)行診斷成像和生理測(cè)量，以確定適當(dāng)?shù)闹委煛?/p>

4、在pvi中，醫(yī)生使用機(jī)器人系統(tǒng)來遞送治療，并通過類似于nvi和pvi的技術(shù)恢復(fù)血流。導(dǎo)絲的遠(yuǎn)側(cè)尖端被導(dǎo)航經(jīng)過病變，并且微導(dǎo)管可用于為用于復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)的導(dǎo)絲提供足夠的支撐。通過將支架或球囊遞送和展開到病變來恢復(fù)血流。與pci一樣，也可以使用病變準(zhǔn)備和診斷成像。

5、當(dāng)手動(dòng)抑或通過機(jī)器人導(dǎo)管程序系統(tǒng)執(zhí)行導(dǎo)管程序時(shí)，存在若干挑戰(zhàn)。例如，裝置穿過脈管系統(tǒng)的路徑可能在生理周期(諸如心臟周期或呼吸周期)期間改變，這會(huì)延長(zhǎng)成功導(dǎo)航裝置所需的時(shí)間量。另外，在裝置導(dǎo)航期間使用的造影劑的量可能對(duì)患者產(chǎn)生不利影響(例如，如果有多于一處的病變需要治療)。將期望提供一種減少了程序時(shí)間并減少了程序期間使用的造影劑的量的用于導(dǎo)航裝置(例如，細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置)通過路徑(例如，脈管)到目標(biāo)位置的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)實(shí)施例，一種使用導(dǎo)管程序系統(tǒng)沿著路徑向目標(biāo)位置遞送細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的方法包括：生成路徑的遮蓋物(mask)；基于一組實(shí)時(shí)圖像跟蹤細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分的位置；至少基于細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分的位置來確定剩余路徑長(zhǎng)度，剩余路徑長(zhǎng)度是細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分和目標(biāo)位置之間的距離，其中，剩余路徑長(zhǎng)度隨著細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分接近目標(biāo)位置而減??；在細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的移動(dòng)期間更新剩余路徑長(zhǎng)度；確定細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分是否偏離路徑；如果細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分偏離路徑，則調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的位置；并且以至少基于剩余路徑長(zhǎng)度確定的速度將細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置推進(jìn)到目標(biāo)位置。

2、根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種用于沿著路徑向目標(biāo)位置遞送細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)和耦合到成像系統(tǒng)的導(dǎo)管程序系統(tǒng)。該導(dǎo)管程序系統(tǒng)包括床邊系統(tǒng)以及耦合到該床邊系統(tǒng)的工作站，該床邊系統(tǒng)包括細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置和被配置成驅(qū)動(dòng)細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的驅(qū)動(dòng)組件。工作站包括用戶界面和控制器，控制器耦合到床邊系統(tǒng)、用戶界面和成像系統(tǒng)。控制器被編程為生成路徑的遮蓋物；基于由成像系統(tǒng)采集的一組實(shí)時(shí)圖像來跟蹤細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分的位置；至少基于細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分的位置來確定剩余路徑長(zhǎng)度，剩余路徑長(zhǎng)度是細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分和目標(biāo)位置之間的距離，其中剩余路徑長(zhǎng)度隨著細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分接近目標(biāo)位置而減??；在細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的移動(dòng)期間更新剩余路徑長(zhǎng)度；確定細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分是否偏離路徑；如果細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分偏離路徑，則調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分的位置；并且使用驅(qū)動(dòng)組件以至少基于剩余路徑長(zhǎng)度確定的速度向目標(biāo)位置推進(jìn)細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置。

3、根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于生成到目標(biāo)位置的計(jì)算路徑的遮蓋物并跟蹤沿著該路徑移動(dòng)的細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的位置的方法，該方法包括：采集感興趣區(qū)域的一組對(duì)比度增強(qiáng)圖像；基于來自該組對(duì)比度增強(qiáng)圖像的至少一個(gè)圖像生成脈管圖像；識(shí)別脈管圖像上的源點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)；至少基于該組對(duì)比度增強(qiáng)圖像計(jì)算從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的脈管路徑；生成用于脈管路徑的路徑遮蓋物；至少基于該組對(duì)比度增強(qiáng)圖像中的造影劑流來確定是否至少有一個(gè)子脈管連接到脈管路徑；并且如果至少一個(gè)子脈管連接到該路徑，則為該至少一個(gè)子脈管生成子脈管遮蓋物；在與路徑遮蓋物相關(guān)聯(lián)的圖像上應(yīng)用和顯示路徑遮蓋物；并且如果確定至少一個(gè)子脈管連接到脈管路徑，則在與路徑遮蓋物相關(guān)聯(lián)的圖像上應(yīng)用和顯示用于所述至少一個(gè)子脈管的子脈管遮蓋物。

4、根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種用于生成到目標(biāo)位置的計(jì)算路徑的遮蓋物并跟蹤沿著該路徑移動(dòng)的細(xì)長(zhǎng)醫(yī)療裝置的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)。耦合到成像系統(tǒng)的工作站os，該工作站包括用戶界面、至少一個(gè)顯示器；以及耦合到用戶界面、所述至少一個(gè)顯示器和成像系統(tǒng)的控制器?？刂破鞅痪幊虨椋簭某上裣到y(tǒng)接收感興趣區(qū)域的一組對(duì)比度增強(qiáng)圖像；基于來自該組對(duì)比度增強(qiáng)圖像的至少一個(gè)圖像生成脈管圖像；接收對(duì)脈管圖像上的源點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的識(shí)別；至少基于該組對(duì)比度增強(qiáng)圖像來計(jì)算從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的脈管路徑；至少基于該組對(duì)比度增強(qiáng)圖像中的造影劑流來確定至少一個(gè)子脈管是否連接到脈管路徑；生成用于脈管路徑的路徑遮蓋物。如果至少一個(gè)子脈管連接到脈管路徑，則為所述至少一個(gè)子脈管生成子脈管遮蓋物；以及在與顯示器上的路徑遮蓋物相關(guān)聯(lián)的圖像上顯示路徑遮蓋物，并且如果至少一個(gè)子脈管連接到脈管路徑，則在與顯示器上的路徑遮蓋物相關(guān)聯(lián)的圖像上顯示用于所述至少一個(gè)子脈管的子脈管遮蓋物。