用于评估解剖模型的可配准性的系统和相关联方法技术方案

本文公开了用于规划医疗规程的设备、系统、方法和计算机程序产品。在一些实施例中，用于规划医疗规程的系统包括处理器和可操作地耦接到所述处理器的存储器。所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下的操作：接收患者的解剖区域的三维模型，以及评估所述三维模型是否适用于将在所述解剖区域中执行的配准规程。所述评估包括：分析所述三维模型的沿至少两个不同方向的跨度，确定所述三维模型是否包括对应于所述解剖区域的至少一个结构的至少一个分段分量，以及在所述三维模型和虚拟配准数据集之间执行配准。配准。配准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于评估解剖模型的可配准性的系统和相关联方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年6月30日提交的美国临时申请号63/046,584的权益，并且通过引用以其整体并入本文。


[0003]本公开涉及用于评估解剖区域的模型的可配准性和规划配准规程的其他方面的系统、方法和计算机程序产品。

技术介绍

[0004]微创医疗技术旨在减小在医疗规程期间受损的组织量，由此减小患者恢复时间、不适感和有害副作用。此类微创技术可通过患者解剖结构中的自然孔口或通过一个或多个外科切口来执行。通过这些自然孔口或切口，操作者可插入微创医疗工具以到达目标组织位置。微创医疗工具包括器械，诸如治疗、诊断、活检和外科器械等。医疗工具可插入解剖通路中并且导航到患者解剖结构内的感兴趣区域。可使用解剖通路的图像来辅助导航。需要改进的系统和方法以准确地执行医疗工具和解剖通路的图像之间的配准。

技术实现思路

[0005]本文公开了用于规划医疗规程的设备、系统、方法和计算机程序产品，包括评估解剖区域的模型是否适用于配准规程和/或确定将由医疗设备在所述配准规程期间导航的调查轨迹(survey trajectory)。在一些实施例中，用于规划医疗规程的系统包括处理器和可操作地耦接到所述处理器的存储器。所述存储器可存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下的操作：接收患者的解剖区域的三维模型，以及评估所述三维模型是否适用于将在所述解剖区域中执行的配准规程。所述评估可包括：分析所述三维模型的沿至少两个不同方向的跨度，确定所述三维模型是否包括对应于所述解剖区域的至少一个结构的至少一个分段分量，以及在所述三维模型和虚拟配准数据集之间执行配准。
[0006]在这些和其他实施例中，一种非暂态计算机可读介质可存储指令，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时致使所述计算系统执行包括以下的操作：接收患者的解剖区域的三维模型，以及评估所述三维模型是否适用于将在所述解剖区域中执行的配准规程。所述评估可包括：分析所述三维模型的沿至少两个不同方向的跨度，确定所述三维模型是否包括对应于所述解剖区域的至少一个结构的至少一个分段分量，以及在所述三维模型和虚拟配准数据集之间执行配准。
[0007]在这些和另外的其他实施例中，一种方法可包括接收患者的解剖区域的三维模型，以及评估所述三维模型是否适用于将在所述解剖区域中执行的配准规程。所述评估可包括：分析所述三维模型的沿至少两个不同方向的跨度，确定所述三维模型是否包括对应于所述解剖区域的至少一个结构的至少一个分段分量，以及在所述三维模型和虚拟配准数
据集之间执行配准。
[0008]在这些和另外的实施例中，用于规划医疗规程的系统包括处理器和可操作地耦接到所述处理器的存储器。所述存储器可存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下的操作：接收患者的解剖区域的三维模型；生成通过所述三维模型的一部分的调查轨迹；生成包括沿着或接近所述调查轨迹的多个数据点的虚拟配准数据集；在所述三维模型与所述虚拟配准数据集之间执行多个配准；以及基于所述多个配准，评估所述调查轨迹是否适用于将在所述解剖区域中执行的配准规程。
[0009]在这些和其他实施例中，一种非暂态计算机可读介质可存储指令，所述指令在由计算系统的一个或多个处理器执行时致使所述计算系统执行包括以下的操作：接收患者的解剖区域的三维模型；生成通过所述三维模型的一部分的调查轨迹；生成包括沿着或接近所述调查轨迹的多个数据点的虚拟配准数据集；在所述三维模型与所述虚拟配准数据集之间执行多个配准；以及基于所述多个配准，评估所述调查轨迹是否适用于将在所述解剖区域中执行的配准规程。
[0010]在这些和另外的其他实施例中，一种方法可包括：接收患者的解剖区域的三维模型；生成通过所述三维模型的一部分的调查轨迹；生成包括沿着或接近所述调查轨迹的多个数据点的虚拟配准数据集；在所述三维模型与所述虚拟配准数据集之间执行多个配准；以及基于所述多个配准，评估所述调查轨迹是否适用于将在所述解剖区域中执行的配准规程。
附图说明
[0011]参考以下附图可更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定按比例绘制。相反，重点放在清楚地说明本公开的原理上。附图不应被视为将本公开限于所描绘的特定实施例，而仅用于解释和理解。
[0012]图1是示出根据本技术的各种实施例的用于评估解剖区域的模型的可配准性的方法的流程图。
[0013]图2A是肺的气道的示意图。
[0014]图2B是具有不足水平跨度的图2A的气道的模型的示意图。
[0015]图2C是具有足够水平跨度的图2A的气道的模型的示意图。
[0016]图3是示出根据本技术的各种实施例的用于在三维模型和虚拟配准数据集之间执行配准的方法的流程图。
[0017]图4是示出根据本技术的各种实施例的用于在三维模型和多个虚拟配准数据集之间执行配准的方法的流程图。
[0018]图5是示出根据本技术的各种实施例的用于规划配准规程的方法的流程图。
[0019]图6是根据本技术的各种实施例配置的机器人或遥控医疗系统的示意图。
[0020]图7是根据本技术的各种实施例配置的操纵器组件、医疗器械系统和成像系统的示意图。
[0021]图8是根据本技术的各种实施例的在患者的解剖区域内延伸的图7的医疗器械系统的一部分的示意图。
[0022]图9示出了形成点云的多个坐标点，该点云表示根据本技术的各种实施例配置的
图8的医疗器械系统的部分的形状。
[0023]图10示出了根据本技术的各种实施例的从图8的医疗器械系统在图8的解剖区域内延伸的部分的视点来看的真实患者解剖结构的真实导航图像。
[0024]图11示出了根据本技术的各种实施例的当图8的医疗器械系统的部分在解剖区域内延伸时的图8的解剖区域的一部分的术中图像。
[0025]图12是根据本技术的各种实施例的显示系统的显示器的示意图，该显示器显示合成虚拟导航图像(其中图7和图8的医疗器械系统被配准到图8的解剖区域的解剖模型)、虚拟患者解剖结构的虚拟导航图像，以及解剖区域内的真实患者解剖结构的真实导航图像。
具体实施方式
[0026]本公开涉及用于规划要在患者的解剖区域内执行的医疗规程的设备、系统、方法和计算机程序产品。在一些实施例中，图像引导医疗规程使用解剖区域的三维模型以辅助操作者在患者体内导航医疗设备或器械。三维模型被配准到患者的解剖结构，使得设备在患者体内的位置可被跟踪并映射到模型内的对应位置。准确的配准对于在复杂、密集和/或曲折的解剖区域(诸如肺的气道)内执行的医疗规程而言可能特别重要。然而，如果三维模型不能准确地配准到解剖结构(例如，由于不足的模型数据、解剖区域的复杂性等)，则操作者可能难以或不可能将医疗设备导航到解剖区域内的正确位置。
[0027]因此，在一些实施例中，本文描述的系统被配置为在术前规划期间评估解剖模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于规划医疗规程的系统，所述系统包括：处理器；以及存储器，所述存储器可操作地耦接到所述处理器并且存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下各项的操作：接收患者的解剖区域的三维模型，以及评估所述三维模型是否适合用于将要在所述解剖区域中执行的配准规程中，其中所述评估包括—分析所述三维模型沿至少两个不同方向的跨度，确定所述三维模型是否包括对应于所述解剖区域的至少一个结构的至少一个分段分量，以及在所述三维模型和虚拟配准数据集之间执行配准。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少两个不同方向包括第一方向和第二方向，并且其中所述操作还包括：计算所述三维模型沿所述第一方向的第一跨度值；计算所述三维模型沿所述第二方向的第二跨度值；以及确定所述第一跨度值或所述第二跨度值中的一者或多者是否超过阈值。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个结构包括以下各项中的一者或多者：气管、主隆突、左主支气管、右主支气管和亚段支气管。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作还包括确定所述至少一个分段分量的长度是否大于或等于最小长度。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个结构是具有多个代级的分支结构，并且其中所述操作还包括确定所述至少一个分段分量是否覆盖所述分支结构的所述代级的最小数量。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述虚拟配准数据集包括所述三维模型内的沿着或接近调查轨迹的多个数据点。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作还包括在所述三维模型和所述虚拟配准数据集之间执行多个配准，其中每个配准使用不同的初始种子来执行。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述操作还包括确定所述配准之间的差异量。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作还包括执行多个配准，并且其中所述配准中的每一者在所述三维模型和不同的虚拟配准数据集之间执行。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述操作还包括确定每个配准的准确度。11.根据权利要求10所述的系统，其中每个配准的所述准确度在对应于所述解剖区域中的一个或多个目标部位的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：