计划通过线性切割吻合器手术切除病变的系统和方法技术方案

描述了用于计算机辅助术前手术计划的方法、系统、介质和实施方式。系统接收关于患者的部位获取的输入数据。该部位与患者的要手术的器官(例如肺)对应并且包括在手术期间要去除的一个或多个病变。然后，生成患者部位的解剖3D模型。基于生成的解剖3D模型，获得在手术期间从要执行的器官中线性切割吻合器切除一个或多个病变的术前计划。基于术前计划估计吻合器盒尺寸和吻合钉长度。另外，基于术前计划使切除可视化。切除可视化。切除可视化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计划通过线性切割吻合器手术切除病变的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年10月23日提交的美国临时专利申请62/924,972的优先权，其内容通过引用整体并入本文。


[0003]本公开涉及计算机辅助医疗程序。

技术介绍

[0004]近几十年来，互联网的普遍存在和电子形式的数据访问促进了各种技术的进步，包括大数据分析和机器学习。人工智能(AI)技术已应用于计算机辅助医疗，包括基于大数据和机器学习的手术计划。例如，机器学习技术已用于基于历史数据从CT/MRI扫描和X射线图像生成患者解剖结构的逼真3D模型。近年来，医疗专业人员使用这种计算机生成的3D模型作为视觉辅助来计划医疗程序，以便使实际操作更加准确和目标驱动。例如，通过在计算机上为要手术的人体部位绘制模型上的切割线和钻孔路径，外科医生能够在程序之前将程序可视化。术前手术计划的典型目标也可以用于识别病变所在的准确3D位置，并相应地确定手术中切割线的位置。
[0005]由于其微创性质，视频辅助胸外科(VATS)已广泛适用于各种手术，诸如胸外科手术。例如，在称为胸腔镜的特殊视频相机的帮助下，医疗保健提供者可以进行楔形切除术(去除病变，诸如癌性肿瘤或可疑结节，以及病变周围健康组织的楔形部分)、肺段切除术(切除一个或多个肺段)、肺叶切除术(去除肺的一个或多个肺叶)，或全肺切除术(去除任一侧的整个肺)。楔形切除术和肺段切除术(也可以被称为亚肺叶切除术)两者都比更粗放的肺手术(诸如肺叶切除术或全肺切除术)侵入性更小，并且可以保留更多的肺功能。
[0006]在这样的手术期间，待手术的肺由于空气可能被排出而可能(部分地或完全地)塌陷。这可以在胸腔中为手术腾出更多空间，并使得更容易操纵手术器械。但是，这可能会在手术期间带来3D模型与现实之间的差异，因为建立患者3D模型所依据的CT/MRI扫描和X射线图像是在患者存在呼吸活动的情况下获得的。即，3D模型是基于患者肺部处于其正常生理状态(即充有空气)时获取的图像建立的。这种差异可能存在于手术期间的瘪肺与3D模型中渲染的未瘪肺之间的外观和维度上。在这种情况下，外科医生必须在手术期间根据基于经验在两者之间的心理映射来克服这种差异造成的障碍，以便决定在哪里切割、切割的宽度和深度等。这将导致手术执行的不一致性和不可预测性。
[0007]因此，需要解决现有方法的缺陷以提供更逼真的术前计划并具有改进的精度和增强的安全性的方法和系统。

技术实现思路

[0008]本文所公开的教导涉及用于术前计划的方法、系统和编程。更特别地，本教导涉及与术前计划相关的方法、系统和编程。
[0009]在一个示例中，公开了一种用于术前计划的方法，该方法在具有至少一个处理器、存储装置和能够连接到网络的通信平台的机器上实施。接收关于患者的部位获取的输入数据。该部位与患者的要手术的器官对应并且包括在手术期间要去除的一个或多个病变。然后，生成患者部位的解剖3D模型。基于生成的解剖3D模型，获得在手术期间从要执行的器官中线性切割吻合器(stapler)切除一个或多个病变的术前计划。基于术前计划估计吻合器盒尺寸和吻合钉(staple)长度。另外，基于术前计划使切除可视化。
[0010]在不同的示例中，公开了一种用于术前计划的系统。该系统包括输入数据接收单元、解剖3D模型生成单元、计划获得单元和计划可视化单元。输入数据接收单元接收关于患者的部位获取的输入数据。该部位与患者的要手术的器官对应并且包括在手术期间要去除的一个或多个病变。解剖3D模型生成单元生成部位的解剖3D模型。计划获得单元基于生成的解剖学3D模型，获得在手术期间从要执行的器官中线性切割吻合器切除一个或多个病变的术前计划。计划可视化单元基于术前计划估计吻合器盒尺寸和吻合钉长度。计划可视化单元还基于获得的术前计划使切除可视化。
[0011]其它概念涉及用于实施本教导的软件。根据这个概念，软件产品包括至少一个机器可读的非暂态介质和由该介质承载的信息。由介质承载的信息可以是可执行程序代码数据、与可执行程序代码相关联的参数和/或与用户、请求、内容或其它附加信息相关的信息。
[0012]在一个示例中，公开了一种机器可读、非暂态和有形介质，其上记录有用于术前计划的数据。介质在被机器读取时使得机器执行一系列步骤。接收关于患者的部位获取的输入数据。该部位与患者的要手术的器官对应并且包括在手术期间要去除的一个或多个病变。生成患者部位的解剖3D模型。基于生成的解剖3D模型，获得在手术期间从要执行的器官中线性切割吻合器切除一个或多个病变的术前计划。基于术前计划估计吻合器盒尺寸和吻合钉长度。基于术前计划使切除可视化。
[0013]附加的优点和新颖的特征将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地对于本领域技术人员在检查以下和附图后将变得清晰，或者可以通过生产或操作示例而学习。本教导的优点可以通过实践或使用在下面讨论的详细示例中阐述的方法、工具和组合的各个方面来实现和获得。
附图说明
[0014]本文描述的方法、系统和/或编程将根据示例性实施例进一步描述。参考附图详细描述了这些示例性实施例。这些实施例是非限制性示例性实施例，其中相同的附图标记贯穿附图的几个视图表示相似的结构，并且其中：
[0015]图1示意性地图示了肺段的解剖结构和在肺段之一上进行的楔形切除术；
[0016]图2描绘了根据本教导的示例性实施例的用于手术切除计划的整体系统的示例性高级系统图；
[0017]图3是根据本教导的示例性实施例的用于手术切除计划的整体系统的示例性处理的流程图；
[0018]图4描绘了根据本教导的示例性实施例的解剖3D模型生成单元的示例性高级系统图；
[0019]图5是根据本教导的示例性实施例的解剖3D模型生成单元的示例性处理的流程
图；
[0020]图6A示出了作为手术切除实例的楔形切除术的概念性示例性示意图；
[0021]图6B示出了楔形切除术的简化概念性示例性示意图；
[0022]图7A
‑
7B描绘了根据本教导的实施例的楔形切除术的不同示例性计划选项，其中病变、安全边际和关注的(一个或多个)其它解剖结构被投影到楔形切除术的基平面上；
[0023]图7C
‑
7D描绘了根据本教导的实施例的用于楔形切除术的基线的定向和长度的示例性调节；
[0024]图8描绘了根据本教导的示例性实施例的楔形切除计划单元的示例性高级系统图；
[0025]图9是根据本教导的示例性实施例的楔形切除计划单元的示例性处理的流程图；
[0026]图10A
‑
C描绘了根据本教导的示例性实施例的可以用于按计划执行楔形切除术的示例性线性切割吻合器、示例性吻合钉盒和示例性吻合钉；
[0027]图11描绘了根据本教导的示例性实施例的切除计划结果渲染单元的示例性高级系统图；
[0028]图12是根据本教导的示例性实施例的切除计划本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在至少一个机器上实施的用于术前计划的方法，所述机器包括至少一个处理器、存储器和能够连接到网络的通信平台，所述方法包括：接收关于患者的部位获取的输入数据，其中所述部位与患者的要手术的器官对应并且包括手术期间要去除的一个或多个病变；生成所述部位的解剖3D模型；基于生成的解剖3D模型，获得在手术期间从要执行的器官线性切割吻合器切除所述一个或多个病变的术前计划；基于获得的术前计划估计吻合器盒尺寸和吻合钉长度；以及基于获得的术前计划使切除可视化。2.如权利要求1所述的方法，其中所述器官对应于患者的肺，并且其中所述生成步骤包括：估计患者的一个或多个肺段；在所述一个或多个肺段内定位所述一个或多个病变；识别所述一个或多个肺段内或所述一个或多个肺段附近的一个或多个关注的解剖结构；以及至少部分地基于所述一个或多个肺段、所述一个或多个病变和所述一个或多个关注的解剖结构导出解剖模型。3.如权利要求1所述的方法，其中可视化的切除对应于包括在尖端顶点处相交的两条线的楔形切除，并且其中所述术前计划还通过以下方式获得：确定所述楔形切除的基线；估计所述楔形切除的尖端顶点；确定基于基线构造的楔形切除，并且所述尖端顶点满足一个或多个标准；以及重复确定基线和估计尖端顶点的步骤，直到由此构造的楔形切除满足所述一个或多个标准。4.如权利要求3所述的方法，其中确定基线的步骤包括：识别基线的中心点位置；估计基线的朝向和长度；以及基于中心点位置、朝向和长度导出基线。5.如权利要求3所述的方法，其中所述可视化步骤包括计算所述楔形切除的一个或多个特性，其中所述一个或多个特性包括以下至少之一：两条线各自的长度，该长度被定义为从相交的尖端顶点到每条线分别与所述楔形切除的基线连接处；以及沿着从相交的尖端顶点到每条线分别与所述楔形切除的基线连接处的两条线将被切割的器官的组织的厚度。6.如权利要求5所述的方法，其中所述可视化步骤还包括估计用于至少一个线性切割吻合器的一个或多个参数以用于执行楔形切除，其中所述一个或多个参数包括所述至少一个线性切割吻合器的吻合钉盒的长度、所述至少一个线性切割吻合器的至少一个吻合钉的长度和/或将在手术中部署的所述至少一个线性切割吻合器的数量。7.如权利要求6所述的方法，其中所述可视化步骤还包括在所述部位的所生成的解剖
3D模型中在器官的至少一个对应位置处渲染所述至少一个线性切割吻合器的所述至少一个吻合钉。8.一种其上记录有用于术前计划的信息的机器可读和非暂态介质，其中所述信息在被机器读取时使得所述机器执行以下操作：接收关于患者的部位获取的输入数据，其中所述部位与患者的要手术的器官对应并且包括手术期间要去除的一个或多个病变；生成所述部位的解剖3D模型；基于生成的解剖3D模型，获得在手术期间从要执行的器官线性切割吻合器切除所述一个或多个病变的术前计划；基于所述术前计划估计吻合器盒尺寸和吻合钉长度；以及基于获得的术前计划使切除可视化。9.如权利要求8所述的介质，其中所述器官对应于患者的肺，并且其中所述生成步骤包括：估计患者的一个或多个肺段；在所述一个或多个肺段内定位所述一个或多个病变；识别所述一个或多个肺段内或所述一个或多个肺段附近的一个或多个关注的解剖结构；以及至少部分地基于所述一个或多个肺段、所述一个或多个病变和所述一个或多个关注的解剖结构导出解剖模型。10.如权利要求8所述的介质，其中可视化的切除对应于包括在尖端顶点处相交的两条线的楔形切除，并且其中所述术前计划还通过以下方式获得：确定所述楔形切除的基线；估计所述楔形切除的尖端顶点；确定基于基线构造的楔形切除，并且所述尖端顶点满足一个或多个标准；以及重复确定基线和估计尖端顶点的步骤，直到由此构造的楔形切除满足所述一个或多个标准。11.如权利要求10所述的介质，其中确定基线的步骤包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国庆，梁正中，曾小兰，范黎，钱建中，
申请(专利权)人：医达科技公司，
类型：发明
国别省市：