本发明专利技术披露了用于实时外科手术辅助的方法、系统和程序。可接收器官上的3D点的第一组3D姿态。可取回通过外科手术前的医学信息为器官构建的电子器官地图。可根据第一组3D姿态及其来自电子器官地图的对应的3D姿态获得器官的组织参数。可根据在外科手术过程中所获得的组织参数和第一组3D姿态来计算电子器官地图的变形转换。所变形的电子器官地图可在外科手术过程中相对于第一组3D姿态投影到器官上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及用于外科手术辅助的方法、系统和程序。具体的说，本专利技术涉及利用电子器官地图进行实时外科手术辅助的方法、系统和程序。
技术介绍
在影像导引手术(IGS)系统中，基于基准标记的配准是应用最广泛的配准方法。这种类型的配准方法被广泛应用于脑外科手术、ENT (耳鼻喉)外科手术和其它类型的骨科手术的IGS中。不过，对于软组织器官，例如肝、肺、肾和其它器官，还未广泛地采用IGS系统。软组织器官配准在IGS中的一个主要难点是在外科手术过程中人体软组织器官的非刚性运动。3D软组织运动对于数学模仿是非常复杂的并且非常难以实时确定。此外，最新的导航系统仅提供手术器械的定位导引。这对于像摘除脑中的肿瘤之类的手术可能是足够的，其中外科医师最关心如何到达肿瘤位置。在软组织器官外科手术中，例如肝脏移植或病灶切除，在手术过程中残余器官的功能预测是至关重要的。由于在手术过程中器官变形，可能不能完全遵循预先规划的手术路径。因此，非常希望量化所述偏差并且预测在手术过程中残余器官的功能和体积测量结果。为了使外科医师同时既看到实际的器官又看到预先规划的手术路径和至关重要的解剖结构，目前的外科手术导航系统使用增强现实技术来将电子器官地图与实际的器官结合。这要求使用者佩戴专用的电子眼镜。希望在不佩戴专用眼镜的情况下使用者能既看到实际的器官也看到预先规划的手术路径和器官内感兴趣的解剖结构。因此，有必要提供用于实时外科手术辅助的方法、系统和程序。
技术实现思路
本文所述的专利技术涉及利用电子器官地图进行外科手术辅助的方法、系统和程序。更具体地说，本专利技术涉及利用电子器官地图进行实时外科手术辅助的方法、系统和程序。在一个示例中，提供了一种用于实时外科手术辅助的在具有至少一个处理器、存储器和通信平台的计算机上实施的方法。首先，可接收器官上3D点的第一组3D姿态。所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应3D点的位置和定向。它还可表示在外科手术过程中交互式挑选的一组标志的位置和定向。它还可呈现在外科手术过程中由计算机自动提示并由使用者确认的一组标志的位置和定向。所述点的3D姿态可通过将传感器连接到所述点或通过利用位置采集工具的端梢手触所述点来获得。第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间变化。可以取回通过手术前的医学信息为器官构建的电子器官地图。随后可根据所述第一组3D姿态及其来自电子器官地图的对应的3D姿态获得器官的组织参数。可以根据所获得的组织参数和在外科手术过程中多个传感器的第一组3D姿态计算电子器官地图的变形转换。所变形的电子器官地图可在外科手术过程中相对于第一组3D姿态投影到器官上。在另一个示例中，提供了一种用于实时外科手术辅助的在具有至少一个处理器、存储器和通信平台的计算机上实施的方法。首先，可接收器官上的3D点的第一组3D姿态。所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向。所述第一组3D姿态可在外科手术过程中随时间而变化。它还可表示在外科手术过程中交互式挑选的一组标志的位置和定向。它还可表示在外科手术过程中由计算机自动提示并由使用者确认的一组标志的位置和定向。所述点的3D姿态可通 过将传感器连接到所述点或通过利用位置采集工具的端梢手触所述点来获得。可取回通过手术前的医学信息对器官构建的电子器官地图。随后可通过将所述第一组3D姿态中的每个3D点与来自所述电子器官地图的对应的3D点配准来识别对应于所述第一组3D姿态的来自所述电子器官地图的第二组3D姿态。可根据所述第一组3D姿态和所述第二组3D姿态之间的配准计算所述电子器官地图的变形转换。还可接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息。随后可根据外科手术器械按照外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算器官的预测性功能和体积测量结果。可根据变形的电子器官地图和外科手术器械的至少一个动态3D姿态自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报(anatomy-based-alert)相关的一个或多个动态变化特征。可选的，所述一个或多个动态变化特征可在显示器上示出以便于医师的手术。在不同的示例中，提供了一种用于实时外科手术辅助的系统。所述系统包括追踪单元、电子器官地图、配准单元和电子器官地图投影单元。所述追踪单元被设置成接收第一组3D姿态，所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化。所述第一组3D姿态可包括在手术过程中交互式挑选的一组标志。它还可以包括在手术过程中由计算机自动提示并由使用者确认的另一组标志。所述点的3D姿态可通过将传感器连接到所述点或通过利用位置采集工具的端梢手触所述点来获得。通过外科手术前的医学信息为器官构建电子器官地图。所述配准单元可操作地被连接至所述追踪单元和电子器官地图并且被设置成根据第一组3D姿态及其来自电子器官地图的对应的3D姿态来获得器官的组织参数。所述配准单元还被设置成根据所获得的组织参数和在外科手术过程中多个传感器的第一组3D姿态来计算电子器官地图的变形转换。所述电子器官地图投影单元可操作地被连接至电子器官地图并被设置成在外科手术过程中相对于第一组3D姿态将变形的电子器官地图投影到器官上。在另一个示例中，提供了一种用于实时外科手术辅助的系统。所述系统包括追踪单元、电子器官地图、配准单元、实时器官功能预测单元、实时解剖结构警报监测单元和显示器。所述追踪单元被设置成接收第一组3D姿态，所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化。所述追踪单元还被设置成接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息。通过外科手术前的医学信息为器官构建电子器官地图。所述配准单元可操作地被连接至所述追踪单元和电子器官地图并被设置成通过将第一组3D姿态中的每个3D点与来自电子器官地图的对应的3D点配准来识别对应于第一组3D姿态的来自电子器官地图的第二组3D姿态。所述配准单元还被设置成根据第一组3D姿态和第二组3D姿态之间的配准来计算电子器官地图的变形转换。所述实时器官功能预测单元可操作地被连接至所述电子器官地图并被设置成根据外科手术器械按照外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算器官的预测性功能和体积测量结果。所述实时解剖结构警报监测单元可操作地被连接至所述电子器官地图并被设置成根据变形的电子器官地图和外科手术器械的至少一个动态3D姿态自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报相关的一个或多个动态变化特征。所述显示器被设置成显示一个或多个动态变化特征。其它的构思涉及用于实施所述实时外科手术辅助的软件。根据该构思的软件产品 包括至少一个机器可读的非瞬态介质和由所述介质携带的信息。由所述介质携带的信息可以是可执行程序代码数据，关于与请求或操作参数相关的参数，例如有关使用者、请求或社会团体等的信息。在一个示例中，机器可读的非瞬态介质上记录有用于实时外科手术辅助的信息，其中所述信息当由机器读取本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏国庆，钱建中，梁正中，曾小兰，范黎，马峰，
申请(专利权)人：美国医软科技公司，艾达极星医疗科技苏州有限公司，
类型：
国别省市：
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