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CN106794011A - 用于在图像引导程序中显示病理数据的系统和方法 - Google Patents

用于在图像引导程序中显示病理数据的系统和方法 Download PDF

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CN106794011A
CN106794011A CN201580053957.5A CN201580053957A CN106794011A CN 106794011 A CN106794011 A CN 106794011A CN 201580053957 A CN201580053957 A CN 201580053957A CN 106794011 A CN106794011 A CN 106794011A
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Intuitive Surgical Operations Inc
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Abstract

一种方法，其包括显示患者解剖结构的图像，以用于在医疗程序期间将医疗器械引导到部署位置。该方法还包括记录第一组织样本的第一样本标识符并记录第二组织样本的第二样本标识符。该方法还包括接收关于第一组织样本的第一病理学信息并接收关于第二组织样本的第二病理学信息。该方法还包括在医疗程序期间显示第一病理信息和第一样本标识符并在医疗程序期间显示第二病理信息和第二样本标识符。

Description

用于在图像引导程序中显示病理数据的系统和方法
相关申请
本专利申请要求于2014年8月23日提交的名称为“Systems And Methods ForDisplay Of Pathological Data In An Image Guided Procedure(用于在图像引导程序中显示病理数据的系统和方法)”的美国临时专利申请62/041,040的申请日的优先权和益处，其通过引用以其全文并入本文。
技术领域
本公开涉及用于进行图像引导程序的系统和方法，并且更具体地涉及用于显示在图像引导程序期间采样的组织的病理数据的系统和方法。
背景技术
微创医疗技术旨在减少在医疗程序期间损伤的组织的量，从而减少患者的恢复时间、不适和有害的副作用。这种微创技术可以通过患者解剖结构中的自然孔道或通过一个或更多个外科手术切口来执行。临床医生可以通过这些自然孔道或切口插入微创医疗器械(包括手术器械、诊断器械、治疗器械或活检器械)以到达目标组织位置。为了帮助到达目标组织位置，可以将医疗器械的位置和移动与患者解剖结构的术前或术中图像相关联。可以使用例如电磁(EM)跟踪系统、机械跟踪系统、光学跟踪系统或超声跟踪系统来跟踪这些图像引导的器械。图像引导的器械可以导航在解剖系统(诸如，肺、结肠、肠、肾、心脏、循环系统等)中的自然的通道或手术创建的通道。当使用图像引导的医疗器械移除组织样本时，组织样本通常被发送以供病理学家分析。病理学家口头地将结果传达给临床医生。需要系统和方法以允许临床医生接收关于能够被用于进行进一步研究、指导附加组织样本的获取和/或提高程序效率的组织样本的附加信息。
发明内容
本发明的实施例由随附权利要求书概括。
在一个实施例中，一种方法包括显示患者解剖结构的图像，其用于在医疗程序期间将医疗器械引导到部署位置。该方法还包括记录第一组织样本的第一样本标识符和记录第二组织样本的第二样本标识符。该方法还包括接收关于第一组织样本的第一病理信息并接收关于第二组织样本的第二病理信息。该方法还包括在医疗程序期间显示带有第一病理信息的第一样本标识符，以及在医疗程序期间显示带有第二病理信息的第二样本标识符。
在另一实施例中，一种系统包括医疗器械，该医疗器械包括导管和可从导管部署的工具。该系统还包括计算机系统，其被配置为显示患者解剖结构的图像，以用于在医疗程序期间将医疗器械引导到部署位置。计算机系统还被配置为记录第一组织样本的第一样本标识符，并记录第二组织样本的第二样本标识符。计算机系统还被配置为接收关于第一组织样本的第一病理信息并接收关于第二组织样本的第二病理信息。计算机系统还被配置为在医疗程序期间显示第一病理信息和第一样本标识符，以及在医疗程序期间显示第二病理信息和第二样本标识符。
应该理解，以上大致描述和以下详细描述二者本质上是示例性和解释性的，并且旨在提供对本公开的理解而非限制本公开的范围。在这方面，根据下面的详细描述，本公开的附加方面、特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
当伴随附图阅读时，从下面的详细的描述最好地理解本公开的各方面。要强调的是，根据工业中的标准惯例，各种特征没有按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意地增加或减小各种特征的尺寸。另外，本公开可以在各个示例中重复参考标号和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。
图1是根据本公开的实施例的远程操作医疗系统。
图2示出了利用本公开的方面的医疗器械系统。
图3示出了带有延伸的医疗工具的图2的医疗器械系统的远端。
图4是提供在患者的目标位置附近的解剖区域中的医疗器械的虚拟图像的显示屏。
图5示出了提供关于活检样本的病理信息的显示器。
图6示出了具有用于提供病理数据的表的图像的显示器。
图7示出了结合患者解剖结构的虚拟图像提供病理数据的显示屏。
图8是结合患者解剖结构的多个图像提供病理数据的显示屏。
图9是描述用于将病理数据与图像引导的医疗程序相关联的方法的流程图。
具体实施方式
在本发明的方面的以下具体实施方式中，阐述了许多具体细节以便提供对所公开的实施例的透彻理解。然而，对本领域的技术人员而言显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实践本公开的实施例。在其他情况下，未详细描述众所周知的方法、程序、部件以及电路，以免不必要地模糊本发明的实施例的方面。并且，为了避免不必要的描述性重复，根据一个说明性实施例所描述的一个或更多个部件或动作能够用于其他说明性实施例或从其他说明性实施例中省略。
下面的实施例将依据器械在三维空间中的状态来描述各种器械和器械的部分。如本文所使用的，术语“位置”指的是对象或对象的一部分在三维空间(例如，沿笛卡尔X，Y，Z坐标的三个平移自由度)中的位置。如本文所使用的，术语“取向”指的是对象或对象的一部分的旋转位移(三个旋转自由度——例如，滚动、俯仰和偏转)。如本文所使用的，术语“姿态”指的是对象或对象的一部分在至少一个平移自由度中的位置，以及该对象或该对象的一部分在至少一个旋转自由度中的取向(多达六个总自由度)。如本文所使用的，术语“形状”指的是沿对象测量的一组姿态、位置或取向。
参考附图的图1，用于例如手术程序、诊断程序、治疗程序或活检程序中的远程操作医疗系统通常通过参考标号100来指示。如图1所示，远程操作系统100大体包括用于操作医疗器械104在患者P上执行各种程序的操纵器组件102。组件102安装到或靠近手术台O。主控组件106允许临床医生或外科医生S观察介入部位并控制从属操纵器组件102。
主控组件106可以位于外科医生的控制台处，外科医生的控制台通常位于与手术台O相同的房间中。然而，应该理解，外科医生S能够位于不同的房间中或患者P完全不同的建筑物中。主控组件106通常包括用于控制操纵器组件102的一个或更多个控制设备。控制设备可以包括任意数量的各种输入设备，诸如操纵杆、追踪球、数据手套、触发抢、手操作的控制器、语音识别设备、人体运动或存在传感器等。在一些实施例中，控制设备将具有与相关联的医疗器械104相同的自由度，以向外科医生提供远程呈现，或控制设备与器械104一体的感知，从而使得外科医生具有直接控制器械104的强烈感觉。在其他实施例中，控制设备可以具有比相关联的医疗器械104更多或更少的自由度，并且仍向外科医生提供远程呈现。在一些实施例中，控制设备为手动输入设备，其以六个自由度移动并且还可以包括用于致动器械的可致动柄部(例如，用于闭合抓取的钳头、施加电势到电极、递送药用治疗等)。
远程操作组件102支撑医疗器械系统104，并且可以包括一个或更多个非伺服控制的链节(例如，可以手动定位并锁定在恰当位置中的一个或更多个链节，其通常被称作机构结构(set-up structure))的运动学结构和远程操作操纵器。远程操作组件102包括响应来自控制系统(例如，控制系统112)的命令驱动医疗器械系统104上的输入的多个致动器或马达。马达包括驱动系统，当耦接到医疗器械系统104时，该驱动系统可以将医疗器械推进到自然孔道或手术创建的解剖孔道中。其他机动化的驱动系统可以在多个自由度中移动医疗器械的远端，所述多个自由度可以包括三个线性运动度(例如，沿X，Y，Z笛卡尔坐标轴的线性运动)和三个旋转运动度(例如，围绕X，Y，Z笛卡尔坐标轴的旋转)。此外，马达能够用于致动器械的可铰接的(articulable)末端执行器，以用于抓取活检设备的钳头等中的组织。
远程操作医疗系统100还包括具有一个或更多个子系统的传感器系统108，以用于接收关于远程操作组件的器械的信息。这种子系统可以包括位置传感器系统(例如，电磁(EM)传感器系统)；形状传感器系统，其用于确定导管尖端和/或沿着器械系统104的柔性主体的一个或更多个节段的位置、取向、转速、速度、姿态和/或形状；和/或用于从导管系统的远端采集图像的可视化系统。
可视化系统(例如，图2的可视化系统231)可以包括观察镜组件，观察镜组件记录手术部位的同步图像或实时图像并且将图像提供给临床医生或外科医生S。同步图像可以是例如由定位在手术部位内的内窥镜采集到的二维图像或三维图像。在该实施例中，可视化系统包括可以整体地或可移除地耦接到医疗器械104的内窥镜部件。然而，在替代实施例中，附接到单独的操纵器组件的单独的内窥镜可以与医疗器械一起使用以成像手术部位。可视化系统可以被实施为与一个或更多个计算机处理器交互或以其他方式由一个或更多个计算机处理器执行的硬件、固件、软件或其组合，所述计算机处理器可以包括控制系统112(下面所述)的处理器。
远程操作医疗系统100还包括用于显示由传感器系统108的子系统生成的手术部位和(一个或更多个)医疗器械系统104的图像或表征的显示系统110。显示器110和操作者输入系统106可以被定向为使得操作者能够用远程呈现的感知来控制医疗器械系统104和操作者输入系统106。
显示系统110还可以显示由可视化系统采集的手术部位和医疗器械的图像。显示器110和控制装置可以被定向为使得成像装置在镜组件和医疗器械中的相对位置类似于外科医生的眼睛和手的相对位置，从而操作者能够操纵医疗器械104和手控制，犹如在大致真实的呈现下观察工作空间。通过真实的呈现，意味着图像的呈现是模拟物理地操纵器械104的操作者的视角的真实的立体图像。
替代地或另外地，显示器110可以使用来自诸如计算机断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、荧光镜检查、热像图、超声波、光学相干断层扫描(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像、纳米管X-射线成像等成像技术的图像数据呈现术前或术中记录的手术部位的图像。术前或术中图像数据可以被呈现为二维图像、三维图像或四维(包括例如，基于时间的信息或基于速度的信息)图像或来自创建自术前或术中图像数据集的模型的图像。
在一些实施例中，显示器110可以显示虚拟导航图像，在虚拟导航图像中，医疗器械104的实际位置与手术前或同步图像/模型配准(即，动态地参考)，以从器械104的尖端的位置的视角向临床医生或外科医生S呈现内部手术部位的虚拟图像。器械104的尖端的图像或其他图形或字母数字指示符可以叠加在虚拟图像上，以辅助外科医生控制医疗器械。替代地，器械104可以在虚拟图像中不可见。
在其他实施例中，显示器110可以显示虚拟导航图像，在虚拟导航图像中，医疗器械的实际位置与手术前或同步图像配准，以从外部视角向临床医生或外科医生S呈现手术部位内的医疗器械的虚拟图像。医疗器械的一部分的图像或其他图形或字母数字指示符可以叠加在虚拟图像上以辅助外科医生控制器械104。
远程操作医疗系统100还包括控制系统112。控制系统112包括至少一个存储器和至少一个计算机处理器(未示出)，并且通常包括多个处理器，用于实现医疗器械系统104、操作者输入系统106、传感器系统108以及显示系统110之间的控制。控制系统112还包括编程的指令(例如，储存指令的计算机可读介质)以实施根据本文公开的方面中所述的方法中的一些或全部，包括用于向显示系统110提供病理信息的指令。虽然控制系统112在图1的简化示意图中被示为单个方框，但该系统可以包括两个或更多个数据处理电路，其中处理的一部分可选地在远程操作组件102上或与远程操作组件102相邻被执行，处理的另一部分在操作者输入系统106等处执行。可以采用多种多样的集中式或分布式数据处理架构中的任一种。类似地，编程的指令可以被实施为多个单独的程序或子程序，或者它们可以结合到本文所述的远程操作系统的多个其他方面中。在一个实施例中，控制系统112支持无线通信协议，诸如蓝牙、红外数据通讯(IrDA)、家庭无线射频(HomeRF)、IEEE 802.11、数字增强无绳通讯(DECT)以及无线遥测技术。
在一些实施例中，控制系统112可以包括一个或更多个伺服控制器，所述一个或更多个伺服控制器从医疗器械系统104接收力和/或扭矩反馈。响应于所述反馈，伺服控制器将信号传输至操作者输入系统106。(一个或更多个)伺服控制器还可以传输指示远程操作组件102移动(一个或更多个)医疗器械系统104的信号，(一个或更多个)医疗器械系统104经由人体中的开口延伸到患者体内的内部手术部位中。可以使用任何合适的常规或专门的伺服控制器。伺服控制器可以与远程操作组件102分开或成为一体。在一些实施例中，伺服控制器和远程操作组件被提供作为与患者身体相邻安置的远程操作臂推车的一部分。
控制系统112还可以包括虚拟可视化系统，以在图像引导程序中使用时向(一个或更多个)医疗器械系统104提供导航辅助。使用虚拟可视化系统的虚拟导航是基于对所获取的解剖通道的术前或术中数据集的参考。更具体地，虚拟可视化系统处理使用诸如计算机断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、荧光镜检查、热像图、超声波、光学相干断层扫描(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像、纳米管X-射线成像等成像技术成像的手术部位的图像。使用单独的软件或使用与手动输入组合的软件将记录的图像转换为部分或整个解剖器官或解剖区域的节段的二维或三维复合表征。图像数据集与复合表征相关联。复合表征和图像数据集描述了通道的各种位置和形状及其连通性。用于生成复合表征的图像可以在临床手术期间在术前或术中被记录。在替代实施例中，虚拟可视化系统可以使用标准表征(即，非患者特定的)或标准表征与患者特定数据的混合。复合表征和通过复合表征生成的任何虚拟图像可以表征在运动的一个或更多个阶段期间(例如，在肺的吸气/呼气循环期间)的可变形解剖区域的静态姿势。
在虚拟导航程序期间，可以使用传感器系统108计算器械相对于患者解剖结构的近似位置。该位置能够用于产生患者解剖结构的宏观层次(外部)跟踪图像和患者解剖结构的虚拟内部图像二者。使用光纤传感器来配准和显示医疗器具以及术前记录的手术图像(例如来自虚拟可视化系统的图像)的各种系统是已知的。例如，通过引用以其全文并入本文的美国专利申请No.13/107,562(提交于2011年5月13日)(公开了“Medical SystemProviding Dynamic Registration of a Model of an Anatomical Structure forImage-Guided Surgery(提供用于图像引导的外科手术的解剖结构的模型的动态配准的医疗系统)”)公开了一个这样的系统。
远程操作医疗系统100可以进一步包括可选的操作和支撑系统(未示出)，诸如照明系统、转向(steering)控制系统、冲洗系统和/或抽吸系统。在替代实施例中，远程操作系统可以包括多于一个的远程操作组件和/或多于一个的操作者输入系统。操纵器组件的确切的数量将取决于医疗程序和手术室内的空间约束，以及其他因素。操作者输入系统可以并置，或者其可以定位在分开的位置中。多个操作者输入系统允许多于一个的操作者以各种组合控制一个或更多个操纵器组件。
图2图示说明了医疗器械系统200，其可以用作在用远程医疗系统100执行的图像引导的医疗程序中的医疗器械系统104。替代地，医疗器械系统200可以用于非远程操作探查性程序或涉及传统手动操作的医疗器械的程序，例如内窥镜检查。
器械系统200包括被耦接到器械主体204的导管系统202。导管系统202包括具有近端217和远端或尖端部218的细长的柔性导管主体216。在一个实施例中，柔性主体216具有大约3mm的外径。其他柔性主体外径可以更大或更小。导管系统202可以可选地包括形状传感器222，以用于确定在远端218处的导管尖端和/或沿着主体216的一个或更多个节段224的位置、取向、转速、速度、姿态和/或形状。主体216在远端218和近端217之间的全部长度可以被有效地分成节段224。如果器械系统200是远程医疗系统100的医疗器械系统104，则形状传感器222可以是传感器系统108的部件。如果器械系统200被手动地操作或以其他方式用于非远程操作程序，则形状传感器222可以被耦接到询问形状传感器并处理接收到的形状数据的跟踪系统230。
形状传感器222可以包括与柔性导管主体216对齐的光纤(例如，设置在内部通道内(未示出)或安装在外部)。在一个实施例中，光纤具有大约200μm的直径。在其他实施例中，该尺寸可以更大或更小。形状传感器系统222的光纤形成光纤弯曲传感器，以用于确定导管系统202的形状。在一个替代实施例中，包括布拉格光纤光栅(FBG)的光纤用于在一个或更多个维度上的结构中提供应变测量。在美国专利申请No.11/180,389(提交于2005年7月13日)(公开了“Fiber optic position and shape sensing device and methodrelating thereto”(光纤位置和形状感测装置及其相关方法))；美国专利申请No.12/047,056(提交于2004年7月16日)(公开了“Fiber-optic shape and relative positionsensing(光纤形状和相对位置感测)”)；和美国专利No.6,389,187(提交于1998年6月17日)(公开了“Optical Fibre Bend Sensor(光纤弯曲传感器)”)中描述用于监测光纤在三维中的形状和相对位置的各种系统和方法，上述专利通过引用以其全文并入本文。替代实施例中的传感器可以采用其他合适的应变感测技术，诸如瑞利散射，拉曼散射，布里渊散射和荧光散射。在其它替代实施例中，可以使用其他技术确定导管的形状。例如，导管的远侧尖端姿势的历史能够用于在该时间间隔内重建装置的形状。作为另一示例，历史姿态、位置或取向数据可以被存储为沿着交替运动的循环(例如呼吸)的器械系统的一个已知点。该存储的数据可以用于开发关于导管的形状信息。替代地，沿着导管被定位的一系列位置传感器(例如，EM传感器)能够用于形状感测。替代地，在程序期间，来自在器械系统上的位置传感器(例如，EM传感器)的数据的历史可用于表征器械的形状，特别是如果解剖学通道大体上是静态。替代地，位置或取向通过外部磁场控制的无线装置可用于形状感测。无线装置的位置的历史可以用于确定导航通道的形状。
医疗器械系统可以可选地包括位置传感器系统220。位置传感器系统220可以是EM传感器系统的部件，其中传感器220包括一个或更多个导电线圈，该导电线圈可以经受外部产生的电磁场。EM传感器系统220的每个线圈随后产生感应电信号，其具有取决于线圈相对于外部产生的电磁场的位置和取向的特征。在一个实施例中，EM传感器系统可以被配置为和定位为测量六个自由度(例如三个位置坐标X、Y、Z和指示原点的俯仰、偏转和滚动的三个取向角度)或五个自由度(例如，三个位置坐标X、Y、Z和指示原点的俯仰和偏转的两个取向角度)。在通过引用以其全文并入本文的美国专利No.6,380,732(提交于1999年8月11日)(公开了“Six-Degree of Freedom Tracking System Having a Passive Transponder onthe Object Being Tracked(在被跟踪对象上具有被动转发器的六自由度跟踪系统)”)中提供了EM传感器系统的进一步描述。在一些实施例中，形状传感器也可以用作位置传感器，因为传感器的形状连同关于形状传感器的基部的位置的信息(在患者的固定坐标系中)允许沿着形状传感器(包括远侧尖端)的各种点的位置被计算。
跟踪系统230可以包括位置传感器系统220和形状传感器系统222，用于确定远端218和沿着器械200的一个或更多个节段224的位置、取向、转速、速度、姿态和/或形状。跟踪系统230可以被实施为与一个或更多个计算机处理器交互或以其他方式由一个或更多个计算机处理器执行的硬件、固件、软件或其组合，所述计算机处理器可以包括控制系统116的处理器。
柔性导管主体216包括通道221，该通道尺寸和形状经设计以接收医疗器械226。医疗器械可以包括例如图像采集探针、活检器械、激光消融纤维或其他外科手术工具、诊断工具或治疗工具。医疗工具可以包括具有单个工作构件的末端执行器，例如解剖刀、钝刀片、光纤或电极。其它末端执行器可以包括例如钳子、抓紧器、剪刀或施夹器。电激活的末端执行器的示例包括电外科电极、传导器、传感器等等。在各种实施例中，医疗工具226可以是图像采集探针，其包括在柔性导管主体216的远端218处或远端218附近带有立体或单视场相机的远端部，以用于采集通过可视化系统231处理以用于显示的图像(包括视频图像)。图像采集探针可以包括被耦接到相机的电缆，以用于传输采集到的图像数据。替代地，图像采集器械可以是耦接到可视化系统的光纤束，例如纤维镜。图像采集器械可以是单光谱或多光谱的，例如在可见光谱、红外光谱或紫外光谱的一个或更多个中采集图像数据。
医疗器械226可以容纳在器械的近端和远端之间延伸的电缆、联动装置或其它致动控制件(未示出)，以可控制地使器械的远端弯曲。在通过引用以其全文并入本文的美国专利No.7,316,681(提交于2005年10月4日)(公开了“Articulated Surgical Instrumentfor Performing Minimally Invasive Surgery with Enhanced Dexterity andSensitivity(具有增强的灵巧度和灵敏度的用于执行微创手术的铰接的手术器械)”)和美国专利申请No.12/286,644(提交于2008年9月30日)(公开了“Passive Preload andCapstan Drive for Surgical Instruments(用于外科器械的无源预载和绞盘驱动)”)中详细描述了可转向器械。
柔性导管主体216也可以容纳在壳体204和远端218之间延伸的电缆、联动装置或其它转向控制件(未示出)，以可控地使远端218如所示弯曲，例如由远端的断裂的虚线描绘219所示。在通过引用以其全文并入本文的美国专利申请No.13/274,208(提交于2011年10月14日)(公开了“Catheter with Removable Vision Probe(具有可移除的视觉探头的导管)”)中详细描述了可转向导管。在其中器械系统200由远程操作组件致动的实施例中，壳体204可以包括被可移除地耦接到远程操作组件的机动驱动元件并从其接收功率的驱动输入装置。在其中手动操作器械系统200的实施例中，壳体204可包括抓握特征、手动致动器或用于手动控制器械系统的运动的其他部件。导管系统可以是可转向的，或者替代地，系统可以是不可转向的，其不具有用于操作者控制器械弯曲的集成机构。另外地或替代地，在柔性主体216的壁中限定了一个或更多个管腔，医疗器械能够通过所述管腔在目标手术位置处被部署和使用。
在各种实施例中，医疗器械系统200可包括用于在肺的检查、诊断、活检或治疗中使用的柔性支气管器械(例如支气管镜或支气管导管)。系统200也适用于在多种解剖系统中的任一种中经由自然连接通道或手术创建的连接通道对其他组织的导航和治疗，所述解剖系统包括结肠、肠、肾、脑、心脏、循环系统等。
来自跟踪系统230的信息可以被发送到导航系统232，在导航系统232中，该信息与来自可视化系统231和/或术前获得的模型的信息相组合以向外科医生或其他操作者在显示系统110上提供实时位置信息，以用于在器械200的控制中使用。控制系统116可以利用位置信息作为定位器械200的反馈。在通过引用以其全文并入本文的美国专利申请No.13/107,562(提交于2011年5月13日，公开了“Medical System Providing DynamicRegistration of a Model of an Anatomical Structure for Image-Guided Surgery(提供用于图像引导的外科手术的解剖结构的模型的动态配准的医学系统)”)中提供了使用光纤传感器来配准并显示带有外科图像的外科器械的各种系统。
在图2的实施例中，器械200在远程操作医疗系统100内被远程操作。在替代实施例中，远程操作组件102可以由直接的操作者控制代替。在直接操作的替代实施例中，可以包括用于器械的手持操作的各种手柄和操作者界面。
在替代实施例中，远程操作系统可以包括多于一个的从属操纵器组件和/或多于一个的主控组件。操纵器组件的确切的数目将取决于医疗程序和手术室内的空间约束，以及其他因素。主控组件可以被并置或者其可以被定位在分开的位置中。多个主控组件允许多于一个的操作者以各种组合控制一个或更多个从属操纵器组件。
如图3中更详细地示出，用于诸如外科手术、活检、消融、照明、冲洗或抽吸的程序的(一个或更多个)医疗工具228能够通过柔性主体216的通道221被部署，并且在解剖结构内的目标位置处被使用。例如，如果工具228是活检器械，则其可以用于从目标解剖位置移除样本组织或细胞的采样。医疗工具228也可以与图像采集探针在柔性主体216内一起使用。替代地，工具228本身可以是图像采集探针。工具228可以从通道221的开口推进以执行该程序，且然后当程序完成时缩回到通道中。医疗工具228可以从导管柔性主体的近端217或从沿着柔性主体的另一可选器械端口(未示出)被移除。
图4示出了呈现来自从一组扫描图像(例如，手术前或手术中的CT或MRI图像)生成的解剖模型的虚拟图像301的显示屏300。虚拟图像301描绘了目标结构302(例如肿瘤)和附近的解剖通道304。通道包括通道壁306和隆突308。在该实施例中，解剖通道是肺的支气管通道，但是本公开的系统和方法可适用于在解剖系统中的其他自然通道或手术创建的通道中使用，所述系统例如结肠、肠、肾、心脏或循环系统。
虚拟图像301还描绘了与解剖结构的图像配准的医疗器械307(例如，器械104、200)的图像。医疗器械307包括停置在部署位置314处的柔性主体309(基本上类似于柔性主体216)，其带有延伸自柔性主体的医疗工具310。可以基于先前描述的传感器系统来确定医疗器械307在患者参考系内的图像的位置和取向。例如，医疗器械的位置、取向、姿态和形状以及沿着医疗器械(包括远侧尖端)的各个点可以位于解剖参考系中。如前所述，可以使用EM传感器、光纤形状传感器或荧光传感器来确定点(例如远侧尖端)在解剖参考系中的位置。用于定位医疗器械的远侧尖端的其他传感器可以包括基于超声的传感器、光学传感器、基于阻抗的传感器、运动学传感器或这些传感器中的任何传感器的组合。解剖结构的图像(包括从其获得所述图像的解剖模型)也被配准到解剖参考系，使得定位后的医疗器械(或该器械的至少一部分)的图像可以被配准，并且一起显示以生成虚拟图像301。因此，复合虚拟图像301指示医疗器械的远侧尖端在肺内的位置。模型和器械的视图可以改变，例如以描绘在吸气或呼气状态下的肺。器械图像可以改变以描绘器械通过支气管通道的前进或撤回。
医疗工具310可以是用于执行目标结构302的活检过程的活检工具。组织样本(包括细胞样本)可从目标结构302和/或目标结构周围的区域采集，以通过柔性主体309移除。可以从位置L1、L2、L3、L4、L5处获得多个样本。对于每个样本，可以记录样本标识符。样本标识符可以包括指示样本所取自的位置L1、L2、L3、L4、L5的位置标识。样本标识符也可以或替代地包括指示样本产生的时间或顺序的时间标识。
移除的样本可以由病理临床医生(例如普通病理学家、组织学家或细胞学家)来制备和分析。病理临床医生确定关于移除的样本的组织学或细胞学信息。通常，病理临床医生与获得样本的活检临床医生口头沟通，以传达关于样本的组织学或细胞学信息。这种口头交流可能导致临床医生之间的关于正在描述病理信息的多个样本中的哪个样本的混淆。如下面将详细描述的，通过经由显示系统向活检临床医生显示组织学或细胞学信息，可以减少临床医生的错误并提高程序效率。
图5示出了提供关于活检样本1的信息的显示器350(例如，显示器110)。呈现样本标识符信息，其包括当获得样本时记录的位置标识符352和时间标识符354。样本标识符信息呈现在公共的显示器上，其带有活检样本的图像356以及由分析病理学家提供的关于样本1的分析信息358。分析数据可以包括例如诊断、组织或细胞的描述，或关于肿瘤的明显起源的信息。活检样本的图像356和样本的组织学或细胞学分析可以经由有线或无线通信接口/界面传送到控制系统112，并且可以在图像引导程序正在进行时显示给活检临床医生。在一些实施例中，控制系统112可以使用采样的组织的图像进行进一步的分析。例如，控制系统112可以基于图像特征和/或基于先前病例的数据库进行计算病理学分析以计算组织学和/或细胞学。计算病理学可用于确定目标组织的病因。该计算的病理学信息也可以用分析信息358呈现给活检临床医生。在接收该信息之后，活检临床医生能够确定是否需要附加的样本，在哪个位置获取附加的样本，和/或对样本进行进一步的评估。由于样本标识符信息与每组样本分析一起显示，所以减少或消除了混淆多个样本的结果的风险。
图6示出了提供数据表382的图像的显示器380(例如，显示器110)。数据表382提供关于多个活检样本(样本1、样本2、样本3、样本4、样本5)的信息。对于每个样本，样本标识符384包括位置标识符386和时间标识符388。每个样本标识符与病理信息390(例如组织学和/或细胞学信息)相关联，病理信息390可以包括来自数字显微镜的图像和/或由病理学家提供的以图形信息、图画、文本、数值数据为形式的分析数据。如上所述，分析数据也可以包括计算病理学结果。表382的信息可以经由有线或无线通信接口/界面被传送到控制系统112，并且可以在图像引导程序正在进行时被显示给活检临床医生。在替代实施例中，病理信息的顺序可以用作样本标识符，以向活检临床医生指示获得样本的顺序。在各种替代实施例中，样本的图像、样本标识符信息和分析可以以非表格格式呈现。可以在显示器上呈现信息的任何逻辑布置。例如，可以连续地呈现相同的信息，每次仅呈现一个样本。替代地，可响应于在引导手术程序的图像上的活检位置(例如，位置L1-L5)的选择来提供样本信息。例如，选择位置L1使得从位置L1获得的活检样本的病理信息(包括任何样本图像)被单独显示或与引导图像一起显示在公共的显示器上。
图7示出了提供医疗器械307的实时虚拟图像402的显示器400(例如，显示器110)，该实时虚拟图像402与从术前或术中成像或建模获得的图像叠加或以其他方式组合。在同一显示器400上，提供数据表382。在实时虚拟图像402和样本的病理信息呈现在同一显示器上的情况下，在图像引导医疗程序进行时的，活检临床医生能够确定是否需要附加的样本、在哪个位置获取附加的样本，和/或对样本进行进一步的评估。由于样本标识符信息提供有每组样本分析，所以减少或消除了混淆多个样本的结果的风险。在一些实施例中，可以在图像402上显示指示样本的位置的样本标识符信息或标记，从而允许活检临床医生容易地将表382中的栏位(field)与目标302中或附近的活检位置相关联。可选地，可以选择(例如，用鼠标点击或其他选择指示符)任何映射活检的位置的标记，使得关于该特定位置的病理信息显示给活检临床医生。
图8示出了为活检临床医生提供全套引导图像的另一显示器450(例如，显示器110)。显示器450包括从医疗器械的可视化系统231获得的实时图像452(例如，实时内窥镜图像)。显示器450还包括从术前或术中图像获得的虚拟内部解剖图像454(例如，“飞越”视图)。图像454基于所感测的医疗器械的远端的位置和取向从医疗器械的远端的透视图获得。显示器450还包括虚拟复合图像456(例如，图谱(atlas)图像)，其呈现与从术前或术中成像或建模获得的图像叠加或以其他方式组合的医疗器械。在同一显示器450上，提供用于提供病理信息的数据表382或另一种格式。可以选择采样的组织的一个或更多个图像458用于显示。可以利用放大/缩小能力、颜色调整、注释等来操纵图像458。在实时图像402、452、454、456和样本的病理信息呈现在同一显示器上的情况下，在图像引导程序进行时，活检临床医生能够确定是否需要附加的样本、在哪个位置获取附加的样本，和/或对样本进行进一步的评估。
图9是描述用于将病理信息与图像引导的医疗程序相关联的方法500的流程图。过程502包括显示患者解剖结构的图像，用于在诸如活检的医疗程序期间引导医疗器械。如前所述，图像可以是从术前或术中成像获得的二维图像或三维图像。使用所显示的图像用于引导，活检临床医生可以从患者的目标区域获得多个组织样本。在过程504处，为第一组织样本记录第一样本标识符。在过程506处，为第二组织样本记录第二样本标识符。组织样本由病理学家分析和/或使用计算病理学算法分析。在过程508处，接收关于第一组织样本的第一病理信息。在过程510处，接收关于第二组织样本的第二病理信息。病理信息可以经由有线或无线连接从病理临床医生接收，或者可以从执行计算病理学的处理器接收。在过程512处，第一病理信息和第一样本标识符显示在公共的显示器上。在过程514处，第二病理信息和第二样本标识符显示在公共的显示器上。例如，第一病理信息或第二病理信息可以与获得样本的位置和/或时间一起显示。在医疗程序期间，可以在单个显示器上共同显示多组病理信息中的至少一组，对应的样本标识符和患者解剖结构的图像。在医疗程序期间(例如，当患者保持镇静或当患者保持在其中组织样本被移除的治疗区域中时)所显示的病理信息被提供给活检临床医生，使得活检临床医生可以使用病理信息来确定是否需要附加的活检，并且那些附加的活检应该在何处发生。因为在获得原始活检样本的同一医疗程序期间显示病理信息，所以可以在不需要对患者进行第二医疗程序的情况下进行随后的活检，以进行附加的活检。
尽管已经描述了本公开的系统和方法用于在肺的连接的支气管通道中使用，但是它们也适用于在多种解剖系统中的任一种中经由自然的连接通道或手术创建的连接通道对其他组织的导航和治疗，所述解剖系统包括结肠、肠、肾、脑、心脏、循环系统等。
本发明的实施例中的一个或更多个特征可以在软件中实施，以在计算机系统(诸如控制系统112)的处理器上执行。当在软件中实施时，本发明的实施例的特征本质上为执行必要任务的代码段。程序或代码段能够存储在处理器可读存储介质或设备中，其可以已经通过传输介质或通信链接经由实施在载波中的计算机数据信号下载。处理器可读存储设备可以包括能够存储信息的任何介质，包括光学介质、半导体介质以及磁性介质。处理器可读存储设备示例包括电子电路；半导体设备、半导体存储器设备、只读存储器(ROM)、闪存存储器、可擦除可编程只读存储器(EPROM)；软盘、CD-ROM、光盘、硬盘或其他存储设备。代码段可以经由计算机网络(诸如因特网、内联网等)进行下载。
注意，所呈现的过程和显示可以不固有地与任何具体计算机或其他装置相关。各种这些系统的所需结构将作为在权利要求书中的特征出现。此外，本发明的实施例并不参考任何特定的编程语言进行描述。应该认识到，各种编程语言均可以用于实施如本文所述的本发明的教导。
尽管已经在附图中示出且描述本发明的某些示例性实施例，但应该理解，此类实施例仅是对广义发明的说明而非对其进行限制，并且由于本领域的普通技术人员可以想到各种其他修改，因此本发明的实施例不限于所示和所述的特定结构和布置。

Claims (26)

1.一种方法，其包括：
显示患者解剖结构的图像，以用于在医疗程序期间将医疗器械引导到部署位置；
记录第一组织样本的第一样本标识符；
接收第一组织样本病理信息；以及
在所述医疗程序期间显示所述第一组织样本病理信息和所述第一样本标识符。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
记录第二组织样本的第二样本标识符；
接收第二组织样本病理信息；
显示所述第二组织样本病理信息和所述第二样本标识符。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述第一组织样本从患者解剖结构接收到所述医疗器械中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述患者解剖结构的图像、所述第一样本标识符以及所述第一组织样本病理信息显示在公共的显示器上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述患者解剖结构的图像通过所述医疗器械采集，并且其中所述第一组织样本病理信息的显示在所述医疗器械的至少一部分被容纳在所述患者解剖结构内时发生。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述患者解剖结构的图像是所述患者解剖结构的术前图像。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括显示在第一组织样本部位处的第一标记。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一样本标识符包括第一时间标记。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一样本标识符包括第一位置标记。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组织样本病理信息包括从数字显微镜获得的所述第一组织样本的至少一部分的数字图像。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组织样本病理信息包括所述第一组织样本的分析。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述患者解剖结构的图像是所述患者解剖结构的三维模型。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述第一样本进行病理学分析。
14.一种系统，包括：
医疗器械，其包括使用计算机系统控制的可移动的部分，所述计算机系统包括处理器和存储器；
其中所述存储器包括机器可读指令，该机器可读指令当由所述处理器执行时，使所述系统：
显示患者解剖结构的图像，以用于在医疗程序期间将所述医疗器械引导到部署位置；
记录第一组织样本的第一样本标识符；
接收第一组织样本病理信息；以及
在所述医疗程序期间显示所述第一组织样本病理信息和所述第一样本标识符；和。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述存储器还包括机器可读指令，该机器可读指令当由所述处理器执行时，使所述系统：
记录第二组织样本的第二样本标识符；
接收第二组织样本病理信息；以及
在所述医疗程序期间显示所述第二组织样本病理信息和所述第二样本标识符。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述存储器还包括机器可读指令，该机器可读指令当由所述处理器执行时，使所述系统从患者解剖结构中接收所述第一组织样本到所述医疗器械中。
17.根据权利要求14所述的系统，还包括显示系统，其中所述患者解剖结构的图像、所述第一样本标识符和所述第一组织样本病理信息被显示在所述显示系统上。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述医疗器械包括用于采集所述患者解剖结构的图像的图像采集系统，并且其中，在所述医疗程序期间显示所述第一组织样本病理信息和所述第一样本标识符包括当所述医疗器械的至少一部分被容纳在所述患者解剖结构之内时显示所述第一组织样本病理信息和所述第一样本标识符。
19.根据权利要求14所述的系统，其中所述患者解剖结构的图像是所述患者解剖结构的术前图像。
20.根据权利要求14所述的系统，其中所述存储器还包括机器可读指令，该机器可读指令当由所述处理器执行时，使所述系统显示在第一组织样本部位处的第一标记。
21.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一样本标识符包括第一时间标识。
22.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一样本标识符包括第一位置标识，并且所述第二样本标识符包括第二位置标识。
23.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一组织样本病理信息包括从数字显微镜获得的所述第一组织样本的至少一部分的数字图像。
24.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一组织样本病理信息包括所述第一组织样本的病理分析。
25.根据权利要求14所述的系统，其中所述患者解剖结构的图像是所述患者解剖结构的三维模型。
26.根据权利要求14所述的系统，其中所述存储器还包括机器可读指令，该机器可读指令当由所述处理器执行时，使所述系统执行所述第一组织样本的病理分析。
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