使用回溯迷宫问题解决方案的自动ENT外科手术预先计划制造技术

本发明专利技术题为“使用回溯迷宫问题解决方案的自动ENT外科手术预先计划”。本发明专利技术提供了一种方法，该方法由以下步骤构成：接收患者身体的至少一部分的计算机化断层摄影术扫描，以及识别与在所述身体内的由插入其中的探头可横贯的区域对应的扫描的体素。该方法也包括在屏幕上显示扫描并且在其上标记针对探头的所选择的起点和终点。处理器寻找由一组连接的所识别体素构成的从起点到终点的路径。处理器也使用扫描生成身体外表面的表示并且在屏幕上显示该表示。处理器然后使围绕路径的外表面区域在所显示的表示中呈现局部透明，以便使邻近路径的身体内部结构在屏幕上可见。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年8月26日提交的美国临时专利申请62/209,946的权益，该临时专利申请以引用的方式并入本文中。
本专利技术一般涉及外科手术，并且具体涉及侵入式鼻窦外科手术的预先计划。
技术介绍
鼻旁窦包括邻近于鼻腔的四对单独的三维(3D)填充有空气的空间。例如，在严重的窦炎情况下，使用导管到达窦的所选择区域对该区域进行侵入式外科手术被认为是有必要的。通常目前，在执行此类侵入式外科手术之前，采用了对窦及其周围中一个的所选择的区域的计算机化断层摄影术(CT)扫描。医生分析扫描以便选择待由导管采用的从鼻孔到所选择的区域中的最佳路径，通常是最短路径。最佳路径的选择是至关重要的操作。窦为3D空间，并且特别是如果在鼻孔和所选择的区域之间存在任何类型的堵塞，那么最佳路径可包括相对复杂的路线。此外，当CT扫描可用于生成3D图像时，因为图像是三维的，所以分析此类图像是困难并且耗时的。Chang等人的美国专利7,720,521(其公开内容以引用方式并入本文)描述了一种用于执行图像引导的介入与外科手术的系统，所述手术包括治疗窦炎和鼻旁窦的其它疾病的各种手术。Gielen等人的美国专利8,160,676(其公开内容以引用方式并入本文)描述了一种用于计划外科手术的方法。计划可包括到达所选择的目标的路径或轨线。Higgins等人的美国专利申请2008/0183073(其公开内容以引用方式并入本文)描述了协助计划通过患者体内中空、分支器官的路径以优化后续的内窥镜手术的方法。Gattani等人的美国专利8,116,847(其公开内容以引用方式并入本文)描述了一种计算用于使外科器械通过患者体内的最优外科轨线或路径的方法。以引用方式并入本专利申请的文献将被视为本专利申请的整体部分，不同的是如果在这些并入的文献中限定的任何术语与在本说明书中明确或隐含地给出的限定在某种程度上相冲突，则应只考虑本说明书中的限定。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案提供了一种方法，包括：接收对患者身体的至少一部分的计算机化断层摄影术(CT)扫描；识别与体内的由插入其中的探头可横贯的区域对应的扫描的体素；在屏幕上显示扫描并且在其上标记针对探头的所选择的起点和终点；寻找从起点到终点的包括一组连接的所识别体素的路径；使用扫描生成身体外表面的表示并且在屏幕上显示该表示；以及使得围绕路径的外表面区域在所显示的表示中呈现局部透明，以便使邻近路径的身体内部结构在屏幕上可见。通常，识别扫描的体素包括选择粘液作为可横贯的种类。另选地或除此之外，识别扫描的体素包括识别软组织作为可横贯的种类。另外另选地或除此之外，识别扫描的体素包括限定体素的亨氏(Hounsfield)单位的范围。在公开的实施方案中，寻找路径包括确保路径中没有一个部分包括小于探头的可能曲率半径的范围的曲率半径。在另外的所公开的实施方案中，寻找路径包括确保路径直径总是大于探头的直径。在又一个所公开的实施方案中，寻找路径包括寻找从起点到终点的最短路径。通常地，寻找最短路径包括使用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法或其扩展。在另选的实施方案中，寻找路径包括确保不需要探头横贯路径的一部分，路径的该部分具有小于在该部分处可获得的探头曲率半径的路径曲率半径。在另外的另选实施方案中，接收CT扫描包括接收X射线CT扫描和磁共振成像CT扫描中的一者。根据本专利技术的实施方案，另外提供了设备，所述设备包括：屏幕，该屏幕被配置成显示对患者身体的至少一部分的计算机化断层摄影术(CT)扫描；和处理器，该处理器被配置成：接收该扫描，识别与体内的由插入其中的探头可横贯的区域对应的扫描的体素；在屏幕上标记针对探头的所选择的起点和终点，寻找从起点到终点的包括一组连接的所识别体素的路径，使用扫描生成身体外表面的表示并且在屏幕上显示该表示，以及使得围绕路径的外表面区域在所显示的表示中呈现局部透明，以便使邻近路径的身体内部结构在屏幕上可见。结合附图，根据下文对本公开的实施方案的详细说明，将更全面地理解本公开，其中：附图说明图1为根据本专利技术的实施方案的鼻窦外科手术系统的示意图；图2为示出根据本专利技术实施方案的系统的外科手术预先计划组成的步骤的流程图；并且图3至图8为根据本专利技术的实施方案的流程图步骤的示意图。具体实施方式概述本专利技术的实施方案通过在外科预先计划手术中自动选择导管所采用的最佳路径并且通过在患者图像上显示所选择路径，来协助医生。患者图像基于患者的待执行手术的区域。接收手术区域的计算机化断层摄影术(CT)扫描(通常为X射线CT扫描)，并且识别与由待插入于患者体内的探头可横贯的患者身体区域对应的扫描的体素。通常，识别通过限定用于体素的亨氏单位的范围来进行。医生在屏幕上显示扫描，并且在针对探头的扫描起点和终点上标记。处理器使用算法(诸如Dijsbra算法)以寻找从起点到终点的具有一组连接的所识别体素的路径，通常是最短路径。处理器也生成身体外表面的表示并且该表示显示在屏幕上。处理器然后使围绕路径的外表面区域在所显示的表示中呈现局部透明，以便使邻近路径的身体内部结构在屏幕上可见。详细的描述现在参见图1，图1为根据本专利技术实施方案的鼻窦外科手术系统20的示意图。系统20在侵入式手术期间通常用于患者22的鼻窦上，并且系统包括在下文更详细描述的外科手术预先计划组成。对于实际手术，一组磁场发生器24可例如通过将该发生器并入到夹持至患者头部的框架26中而固定到患者的头部。场发生器使得插入到患者鼻窦中的探头28的位置能够被跟踪。使用用于跟踪插入到患者体内的实体的磁场发生器(诸如发生器24)的系统在Govari等人的美国专利申请14/792,823中有所描述，该专利申请以引用的方式并入本文。此外，由加利福尼亚州钻石吧的生物传感韦伯斯特公司(BiosenseWebster，DiamondBar，CA)生产的系统使用类似于本文所述的跟踪系统来寻找磁场照射区域中线圈的位置和取向。包括发生器24的系统20的元件可由系统处理器40控制，所述系统处理器包括与一个或多个存储器连通的处理单元。处理器40可安装于包括操作控制件51的控制台50中，所述操作控制件通常包括小键盘和/或指向装置，诸如鼠标或轨迹球。控制台50也连接到系统20的其它元件，诸如探头28的近侧端部52。医生54使用操作控制件以在执行手术时与处理器进行交互，并且处理器可将由系统20产生的结果呈现在屏幕56上。处理器40使用存储在所述处理器的存储器中的软件来操作系统20。例如，所述软件可以电子形式通过网络下载到处理器40，或者另选地或除此之外，所述软件可被设置和/或存储在非临时性有形介质(诸如磁存储器、光学存储器、或电子存储器)上。图2为示出参考上文的外科手术预先计划组成的步骤的流程图，并且图3至图8为根据本专利技术实施方案的步骤的示意图。流程图所描述的预先计划组成通常在对患者22执行侵入式外科手术之前实施，并且确定在手术中由侵入式探头28沿着的最优路径。假设预先计划由医生54执行。在流程图的初始步骤100中，对患者22的鼻窦执行计算机化断层摄影术(CT)X射线扫描，并且来自扫描的数据由处理器40采集。如本领域中众所周知的，扫描包括患者的二维X射线“切片”，并且切片的组合生成三维体素，每个体素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：接收对患者身体的至少一部分的计算机化断层摄影术(CT)扫描；识别与所述身体内的由插入其中的探头可横贯的区域对应的所述扫描的体素；在屏幕上显示所述扫描并且在其上标记针对所述探头的选择的起点和终点；寻找包括一组连接的所识别体素的从所述起点到所述终点的路径；使用所述扫描生成所述身体的外表面的表示并且在所述屏幕上显示所述表示；以及使围绕所述路径的所述外表面的区域在所显示的表示中呈现局部透明，以便使邻近所述路径的所述身体的内部结构在所述屏幕上可见。

【技术特征摘要】
2015.08.26 US 62/209946;2016.07.28 US 15/2222401.一种方法，包括：接收对患者身体的至少一部分的计算机化断层摄影术(CT)扫描；识别与所述身体内的由插入其中的探头可横贯的区域对应的所述扫描的体素；在屏幕上显示所述扫描并且在其上标记针对所述探头的选择的起点和终点；寻找包括一组连接的所识别体素的从所述起点到所述终点的路径；使用所述扫描生成所述身体的外表面的表示并且在所述屏幕上显示所述表示；以及使围绕所述路径的所述外表面的区域在所显示的表示中呈现局部透明，以便使邻近所述路径的所述身体的内部结构在所述屏幕上可见。2.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述扫描的所述体素包括选择粘液作为可横贯的种类。3.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述扫描的所述体素包括识别软组织作为可横贯的种类。4.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述扫描的所述体素包括限定用于体素的亨氏单位的范围。5.根据权利要求1所述的方法，其中寻找所述路径包括确保所述路径中没有一个部分包括小于所述探头的可能曲率半径范围的曲率半径。6.根据权利要求1所述的方法，其中寻找所述路径包括确保路径直径总是大于所述探头的直径。7.根据权利要求1所述的方法，其中寻找所述路径包括寻找从所述起点到所述终点的最短路径。8.根据权利要求7所述的方法，其中寻找所述最短路径包括使用迪杰斯特拉算法或其扩展。9.根据权利要求1所述的方法，其中寻找所述路径包括确保不需要所述探头横贯所述路径的一部分，所述路径的所述部分具有小于在所述部分处可获得的探头曲率半径的路径曲率半径。10.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述CT扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：V格里纳，F马斯萨维，A佐亚比，I布斯坦，
申请(专利权)人：韦伯斯特生物官能以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL