基于解剖图的用于软器官的交互式三维手术引导系统的系统和方法技术方案

一种用于在涉及软器官的医疗手术期间向用户提供视觉三维辅助的系统。该系统和方法在涉及软器官的医疗手术期间向用户提供视觉辅助。该系统和方法使用用于产生软器官的图像的处理器、用于在医疗手术期间跟踪手术仪器的手术仪器跟踪器、以及用于以三维的方式可视地显示软器官的图像和与软器官有关的手术仪器的与处理器和手术仪器跟踪器通讯的显示器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在3D空间中的交互式三维(3D)解剖映射，其在计算机屏幕上显示并且更特别地具有在软器官手术应用期间提供额外的引导的目的。相关技术的描述软器官手术可能是困难的，因为经常几乎没有界定软器官解剖的外部标志。另外，许多软器官包含重要的血管分布。例如，肝脏几乎没有界定肝解剖且具有重要的血管分布的外部标志。交互式图像引导手术涉及术中仪器位置在术前图像(计算机体层扫描(CT)或磁共振成像(MRI))上的同时实时显示。当前仪器位置系统中的大部分落入以下两个类别中:1)光学跟踪系统以及2)电磁跟踪系统。两种类型的系统都可以提供定位和定向信息并且其都有一些局限:光学跟踪系统需要用跟踪传感器来保持视线，而电磁跟踪系统易于屈服于电磁干扰或铁磁材料的存在。在大学和一些商业系统中存在提出或提供实时图像引导手术系统的许多研究项目。在图像引导手术期间，手术室中的仪器的当前手术位置被记录到术前获得的患者的医学图像上。这些图像被外科医生作为用于肿瘤和其它周围解剖结构的更准确定位的引导件来使用。图像引导手术系统通常包括下面的组成部分:用于显示图像和相关信息的计算机系统；以及附接到手术工具的物理定位设备；与该计算机系统通讯的物理定位设备，其中计算机系统输出图像内的手术对象和手术工具的2D图像，以待在计算机监控器上被观察到。以前系统中的大部分是基于2D成像的。只是直到最近，少数系统才提供3D监控空间。每个系统可使用不同种类的跟踪设备和工具，并使用登记真实环境和虚拟环境的不同方法。系统之间的主要差异是信息的呈现。许多系统未能以全面且有效的方式呈现信息，使得这些系统在手术期间的使用是利用率低下的。呈现的信息需要是综合的并且以用户可以建设性且有效地使用信息的方式来呈现，以在进行手术中给予帮助。专利技术概述在实施方案中，公开了用于在涉及软器官的医疗手术期间向用户提供视觉辅助的系统。该系统包括用于产生软器官的图像的处理器、用于在医疗手术期间跟踪手术仪器的手术仪器跟踪器，以及与处理器和手术仪器跟踪器通讯以用于以三维的方式可视地显示与软器官有关的手术仪器和软器官的图像的显示器。在另一个实施方案中， 显示器还在医疗手术期间提供定量信息。在另一个实施方案中，定量信息是风险分析信息或软器官体积信息。在另外的实施方案中，定量信息是下列信息中的至少一种:参考信息、引导信息或报警信息。在另一个实施方案中，软器官的图像包括软器官和其它结构。在另外的实施方案中，其它结构包括相对于软器官的内部结构或外部结构。在另一个实施方案中，图像是可旋转且可缩放的。在另外的实施方案中，显示器至少包含第一图像和第二图像。在另一个实施方案中，第一图像是全局透视图像并且第二图像是局部透视图像。在另一个实施方案中，局部透视图像是与软器官有关的手术仪器尖端的特写图。在另一个实施方案中，第一图像和第二图像可被同步地操纵。在另一个实施方案中，软器官的图像基于计算机体层扫描(CT)图像或磁共振成像(MRI)图像而产生。在还有的另外的实施方案中，处理器将术前信息叠加在三维图像上。在另一个实施方案中，图像与从分开的图像源获得的第二图像结合。在另一个实施方案中，第二图像是超声图像。在另一个实施方案中，处理器把用户在医疗手术期间的互动与三维图像进行比较并且响应于比较而产生信号。在另一个实施方案中，用户的互动包括手术仪器在软器官中的放置。在另一个实施方案中，该信号是声音警报或视觉警报。在实施方案中，公开了一种机器可读的有形且非暂时性的介质，该机器可读的有形且非暂时性的介质具有在其上记录的用于在医疗手术期间向用户提供视觉辅助的信息。其中当所记录的信息被机器读取时，该信息引起机器产生软器官的图像；在医疗手术期间跟踪手术仪器；并且通过显示设备以三维的方式显示与软器官有关的手术仪器和软器官的图像。在另一个实施方案中，公开了在具有至少一个处理器、存储器和连接到网络的通讯平台的机器上实施的方法，该方法用于在涉及软器官的医疗手术期间向用户提供视觉辅助。该方法包括，在与处理器进行通讯的显示器上产生软器官的三维图像。在医疗手术期间通过手术仪器跟踪器跟踪手术仪器。通过处理器结合被跟踪的手术仪器和软器官的三维图像，并且以三维的方式在显示器上 显示软器官和与软器官有关的手术仪器的结合图像。在实施方案中，术前手术计划可被叠加在电子肝脏(e-liver)或其它电子器官(e-organ)的3D显示上。例如，对于肝脏移植，系统可以在显示的电子肝脏上放置预先计划的分开左肝脏和右肝脏的切割表面。在手术期间，外科医生可以检查当前的切割位置已经偏离预先计划表面多远并适当地做出调整或替换。例如，在介入消融或穿刺活检中，预先计划的针进入点和接近路线可被显示在电子肝脏内部。电子肝脏上的进入点给予医生决定真实肝脏中的实际进入点的快捷方法。插入路径可被监控，并且依据某些预定用户偏好，可以在仪器离开路线或离开目标时发布警报或者警告。在实施方案中，3D环境可以显示手术仪器及其轨迹或路径在电子肝脏中的存在，以用于手术过程的参考和监控。本系统和方法可以提供多个视图或特殊视图，比如工具尖端视图、楔形物视图、枪点视图、俯视图，以便同时观察具有不同特征例如外形、子结构的可见性、视角和假定效果图的目标。系统也可以在3D环境中将记录的图像从不同的形式叠加到一个单一的3D空间，使得相对的3D空间信息是清晰的。在实施方案中，电子肝脏引导手术系统可用于肝脏移植、肝脏切除、介入消融、活组织检查或栓塞或其它用途。附图简述附图说明图1描绘了本系统的描绘不同视图和设置的图形用户界面。图2描绘了显示依据本公开的分割的肝脏和内部血管系统的电子肝脏。图3描绘了依据本公开的存在于3D环境中的图像和MPR。图4描绘了依据本公开的电子肝脏的多个对象和视图。图5描绘了具有各种术前手术切除表面的电子肝脏和依据本公开的手术仪器。图6描绘了依据本公开的电子肝脏上的术前进入点、插入路线和介入性肝脏治疗的目标。图7描绘了依据本公开的电子肝脏上的示例性工作地带区域。图8描绘了依据本公开的具有在局部视图中的工具尖端的电子肝脏的全局视图。图9描绘了依据本公开的具有倾斜的工具尖端的局部视图的电子肝脏的全局视图。图10描绘了依据本公开的具有放大的局部视图的电子肝脏的全局视图。图lla-b描绘了依据本公开的叠加在3D场景中的超声图像。图12描绘了依据本公开的具有各种肝叶的电子肝脏。图13描绘了依 据本公开的适时功能影响区域。图14描绘了依据本公开的具有体积测量值的电子肝脏显示。图15描绘了依据本公开的具有电子肝脏中的点之间的距离测量值的电子肝脏显/Jn ο图16描绘了依据本公开的用于实施本公开的系统和方法的计算机系统。详细描述本公开针对在手术进程期间基于3D解剖映射的用于软器官手术的定量交互式3D引导系统。本公开将肝脏作为软器官来参考，不意在作为任何种类的限制。然而，应理解，在任何器官诸如心脏、肺、肾脏、胃、肠、大脑或其它软器官上的手术和程序可使用本公开并受益于本公开。相应地，肝脏被用来描述本公开的系统和方法。3D解剖几何结构显示了肝脏、其内部血管结构和外部的血管结构以及周围对象，比如腹部区域中的重要器官或骨骼结构。对于本公开，示例性肝脏的3D图像将被称为电子化肝脏(electixmic-liver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：正中·梁，黎·范，建中·钱，小兰·曾，鑫·窦，长波·杨，国庆·魏，
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：