手术最优化方法以及装置制造方法及图纸

提供一种计算机执行的最优化的手术方法。所述方法包括如下步骤：基于由至少一个细部手术动作组成的手术过程来生成与所述手术过程对应的多个基因；对所述多个基因中的每一个基因执行虚拟手术来评价是否是最优化的手术；基于所述评价结果选择所述多个基因中的至少一个基因来应用遗传算法；以及应用所述遗传算法来生成新的基因，基于所述新的基因导出最优的手术过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】手术最优化方法以及装置
本专利技术涉及一种手术最优化方法以及装置。
技术介绍
近来，积极进行将虚拟现实应用于医疗手术仿真领域的研究。医疗手术可以分为开腹手术(opensurgery)、包括腹腔镜手术以及机器人手术的微创手术(MIS：MinimallyInvasiveSurgery)、放射手术(radiosurgery)等。开腹手术是指医护人员直接看到并触摸待治疗的部分而执行的手术，微创手术也称为锁孔手术(keyholesurgery)，典型的是腹腔镜手术和机器人手术。腹腔镜手术不进行开腹，而在所需部分开一个小孔将附有特殊相机的腹腔镜和手术工具插入到体内并通过视频监视器进行观测，利用激光或者特殊工具来进行显微手术。此外，机器人手术是利用手术机器人来执行微创手术的手术。此外，放射手术是指在体外用放射线或者激光进行手术治疗的手术。现有的执行腹腔镜手术或者机器人手术时，将属于进入位置的锁孔(Keyhole)设定在一般的位置后执行手术。不反映患者的身体条件(例如，身体内部的器官布置特性和身体表面外形)、手术工具的长度或者自由度等而将手术工具通过一般的位置进入到体内，因此存在发生在身体内部手术动作不能正常执行的问题的情形。此外，执行微创手术时将手术工具以及相机进入到患者的身体内部来执行手术，因此由于身体内部结构而手术工具不适合移动的情况较多。此外，在诸如上面提及的微创手术的医疗手术的情况下，在实际进行手术时应使用正确的动作和合适的工具来进行手术。因此，需要提供为了能够使用正确的动作和合适的工具执行手术的最优化的手术方法。
技术实现思路
技术问题本专利技术期望解决的课题在于提供手术最优化方法以及装置。本专利技术期望解决的课题在于提供利用遗传算法来导出最优化的手术过程的方法以及装置。本专利技术期望解决的课题在于提供如下的方法以及装置，即，对由细部手术动作构成的手术过程应用遗传算法，从而提供由更加最优化的细部手术动作组成的手术过程。本专利技术期望解决的课题在于提供如下的方法以及装置，即，提供最优化的手术工具。本专利技术期望解决的课题在于提供如下的方法以及装置，即，提供手术工具的最优进入位置。本专利技术期望解决的课题在于提供如下的方法以及装置，即，导出不受患者的身体内部空间上的限制或者因手术工具的特性导致的限制而执行最优化的手术动作的手术工具的结构。本专利技术期望解决的课题在于提供如下的计算出手术工具的最优进入位置的方法以及装置，即，基于将显示在腹腔镜手术或者机器人手术时确认的画面上的手术工具的一部分(动作部)实现在虚拟人体模型后执行的手术仿真结果，计算出针对医护人员对患者手术部位执行手术动作的最优化的一个以上的进入位置，从而提高医护人员实际手术时的效率性和便利性。本专利技术期望解决的课题并不限于以上提及的课题，本领域技术人员可以通过下面的记载而明确理解未提及的其他技术课题。技术方案根据本专利技术的一实施例的一种计算机执行的手术最优化方法，包括如下步骤：基于由至少一个细部手术动作组成的手术过程来生成与所述手术过程对应的多个基因；对所述多个基因中的每一个基因执行虚拟手术来评价是否是最优化的手术；基于所述评价结果选择所述多个基因中的至少一个基因来应用遗传算法；以及应用所述遗传算法来生成新的基因，基于所述新的基因来导出最优的手术过程。根据本专利技术的一实施例的计算机执行的最优化的手术工具提供方法，可以包括如下步骤：获取生成为符合手术对象的身体状态的虚拟人体模型；在所述虚拟人体模型内利用手术工具对手术动作进行仿真；以及基于所述仿真结果导出在所述手术对象的身体内部空间适合应用通过所述手术工具执行的手术动作的所述手术工具的构成。根据本专利技术的一实施例的计算机执行的手术工具的最优进入位置提供方法包括如下步骤：获取生成为符合手术对象的身体状态的虚拟人体模型；在所述虚拟人体模型内利用对所述手术对象的手术对象部位施加手术动作的手术工具的动作部来进行仿真；以及基于所述仿真结果计算出使通过所述动作部执行的手术动作能够应用于所述手术对象的内部空间中的所述手术对象的身体表面的最优进入位置。根据本专利技术的一实施例的计算机执行的最优化的手术工具提供方法，包括如下步骤：获取生成为符合手术对象的身体状态的虚拟人体模型；在所述虚拟人体模型内对与所述手术对象的实际手术动作相应的手术动作进行仿真；以及基于仿真结果导出在所述手术对象的身体内部空间适合应用所述手术动作的手术工具或者手术机器人。技术效果根据本专利技术，通过应用遗传算法可以导出比在实际手术过程中执行的手术流程更提升的手术过程。根据本专利技术，由于通过遗传算法导出包括最优化的手术过程的手术提示表数据，因此可以将其提供给实际医护人员。此外，实际医护人员可以在实际手术时使用最优化的手术提示表数据，且可以通过其执行更加正确的手术动作以及手术过程。根据本专利技术，由于通过遗传算法导出包括最优化的手术过程的手术提示表数据，因此可以将这些在诸如深度学习的学习过程中作为学习数据来使用。根据本专利技术，由于是反映了医护人员不考虑手术工具的进入位置和手术工具的臂部分的器官卡住而执行的手术仿真结果来决定手术工具的最优进入位置，因此使医护人员能够执行最方便的手术动作。根据本专利技术，由于不利用一般的手术工具进入位置而是利用针对患者的身体条件最优化的最优进入位置，因此可以防止医护人员因器官布置特性或者手术工具的长度等在实际手术过程中特定的动作执行受到限制。根据本专利技术，在用于手术的所有手术工具利用特定数量的手术工具进入位置来执行手术的情况下，可以决定针对所有手术工具最优化的多个手术工具进入位置。此外，可以在特定数量的最优进入位置中正确设定各个手术工具要进入的进入位置。此外，不仅是进入位置，可以根据手术工具的种类来最小化要进入的进入位置的数量。因此，可以获得减少患者的手术疤痕的效果。根据本专利技术，在利用多个手术机器人或者特定的手术机器人内执行相同的动作(Action)的多个手术工具的情况下，可以建议最适合患者的身体条件以及医护人员的手术动作的手术机器人或者手术工具，从而使医护人员执行有效并快速的手术。根据本专利技术，在手术机器人自身执行手术的情况下，通过各个手术工具的最佳进入位置的计算来使最优化的手术可被执行。根据本专利技术，由于反映医护人员不考虑手术工具的进入位置和手术工具的臂部分的器官卡住而执行的手术仿真结果来决定具有最优的结构的手术工具，所以医护人员根据自身的手术动作模式来方便地操作手术工具。因此，整个手术过程能够被有效地执行，减少手术错误。根据本专利技术，由于利用最优化的手术工具来执行手术，医护人员可以根据患者的器官布置特性或者手术工具的特性来防止在实际手术过程中特定的手术动作的执行受到限制。本专利技术的效果并不限于以上提及的效果，本领域技术人员可以通过下面的记载而明确理解未提及的其他效果。附图说明图1是示出根据本专利技术的一实施例的手术最优化方法的流程图。图2是示出用于说明根据本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手术最优化方法，作为计算机执行的手术最优化方法，其特征在于，包括如下步骤：/n基于由至少一个细部手术动作组成的手术过程来生成与所述手术过程对应的多个基因；/n对所述多个基因中的每一个基因执行虚拟手术来评价是否是最优化的手术；/n基于所述评价结果选择所述多个基因中的至少一个基因来应用遗传算法；以及/n应用所述遗传算法来生成新的基因，基于所述新的基因导出最优的手术过程。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180220 KR 10-2018-0019866;20180220 KR 10-2018-001.一种手术最优化方法，作为计算机执行的手术最优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
基于由至少一个细部手术动作组成的手术过程来生成与所述手术过程对应的多个基因；
对所述多个基因中的每一个基因执行虚拟手术来评价是否是最优化的手术；
基于所述评价结果选择所述多个基因中的至少一个基因来应用遗传算法；以及
应用所述遗传算法来生成新的基因，基于所述新的基因导出最优的手术过程。


2.根据权利要求1所述的手术最优化方法，其特征在于，
生成所述多个基因的步骤包括如下步骤：
获取包括所述至少一个细部手术动作而构成的手术提示表数据；以及
基于所述手术提示表数据生成所述多个基因中的第一基因。


3.根据权利要求2所述的手术最优化方法，其特征在于，
评价是否是所述最优化的手术的步骤包括如下步骤：
基于所述手术提示表数据内的细部手术动作来执行对所述多个基因中的每一个基因的虚拟手术；以及
通过所述虚拟手术来计算出针对所述多个基因中的每一个基因的适应度(fitnessvalue)，评价是否是最优化的手术。


4.根据权利要求3所述的手术最优化方法，其特征在于，
所述适应度利用关于手术是否成功的信息、手术时间相关信息以及手术工具相关信息中的至少一个来计算。


5.根据权利要求3所述的手术最优化方法，其特征在于，
应用所述遗传算法的步骤包括如下步骤：
从所述多个基因中，选择具有符合预设定的条件的适应度的至少一个基因；以及
对所述至少一个基因应用交叉(crossover)以及突变(mutation)中的至少一个基因算法。


6.根据权利要求3所述的手术最优化方法，其特征在于，
导出所述最优的手术过程的步骤包括如下步骤：
对所述新的基因执行所述虚拟手术来计算出所述适应度；以及
判断所述新的基因的适应度是否符合预设定的条件，来导出应用于所述新的基因的最优化的手术提示表数据。


7.根据权利要求2所述的手术最优化方法，其特征在于，
所述细部手术动作是根据特定的基准划分的手术动作的最小单位，且构成为包括手术类型信息、手术部位信息以及手术工具信息中的至少一个，
所述手术提示表数据由所述至少一个细部手术动作构成而记录特定的手术过程。


8.一种装置，其特征在于，包括：
存储器，存储一个以上的指令；以及
处理器，执行存储在所述存储器中的所述一个以上的指令，
其中，所述处理器通过执行所述一个以上的指令来执行如下步骤：
基于由至少一个细部手术动作组成的手术过程来生成与所述手术过程对应的多个基因；
对所述多个基因中的每一个基因执行虚拟手术来评价是否是最优化的手术；
基于所述评价结果选择所述多个基因中的至少一个基因来应用遗传算法；以及
应用所述遗传算法来生成新的基因，基于所述新的基因导出最优的手术过程。


9.一种计算机程序，与作为硬件的计算机结合，存储在计算机可读取记录介质，使其执行权利要求1的方法。


10.一种最优化的手术工具提供方法，作为计算机执行的最优化的手术工具提供方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取生成为符合手术对象的身体状态的虚拟人体模型；
在所述虚拟人体模型内利用手术工具对手术动作进行仿真；以及
基于所述仿真结果导出在所述手术对象的身体内部空间适合应用通过所述手术工具执行的手术动作的所述手术工具的构成。


11.根据权利要求10所述的最优化的手术工具提供方法，其特征在于，
导出所述手术工具的构成的步骤包括如下步骤：
基于所述仿真结果获取所述手术工具的移动信息；以及
导出在所述手术对象的身体内部空间适合应用所述移动信息的所述手术工具的构成，
其中，所述手术工具的构成包括对手术对象部位施加手术动作的动作部以及与所述动作部连接而动作的臂部分。


12.根据权利要求11所述的最优化的手术工具提供方法，其特征在于，
导出所述手术工具的构成的步骤包括如下步骤：
基于所述仿真结果获取所述动作部的移动信息；以及
基于所述动作部的移动信息决定对所述手术对象的手术对象部位施加手术动作的最优化的所述动作部的类型。


13.根据权利要求11所述的最优化的手术工具提供方法，其特征在于，
导出所述手术工具的构成的步骤包括如下步骤：
获取所述手术对象的身体内部信息以及身体表面信息；以及
基于所述身体内部信息以及所述身体表面信息决定所述臂部分的结构，
其中，所述身体内部信息包括位于所述手术对象的身体内部空间的器官布置状态信息，
所述身体表面信息包括所述手术对象的身体表面形状信息。


14.根据权利要求13所述的最优化的手术工具提供方法，其特征在于，
决定所述臂部分的结构的步骤包括如下步骤：
从所述身体内部信息以及所述身体表面信息计算出所述臂部分的动作执行范围；以及
基于所述臂部分的动作执行范围导出与所述动作部的布置关系，来决定所述臂部分的结构。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李锺赫，梁薰模，金镐承，
申请(专利权)人：株式会社休通，
类型：发明
国别省市：韩国;KR