增強(qiáng)的手術(shù)實踐環(huán)境系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2014年6月18日提交的序號為62/013, 604的美國臨時專利申請的 權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及改善患者手術(shù)效果的微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)。更具體地，本公開針對實行微創(chuàng) 手術(shù)技術(shù)的同時增強(qiáng)和提高臨床醫(yī)生視野的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 與傳統(tǒng)手術(shù)操作中典型地需要較大開口相比較，今天，通過皮膚上的小開口來實 行許多手術(shù)操作，以努力降低對患者造成的創(chuàng)傷并減少復(fù)原時間。這種操作已知為"微創(chuàng)" 操作。在微創(chuàng)操作的過程中，穿過其來操縱手術(shù)器械的相對小的開口的特性，和/或皮下組 織結(jié)構(gòu)的存在，均可能遮蔽對目標(biāo)手術(shù)部位的直接視線。因而，限制了臨床醫(yī)生的視野、直 觀方位和對空間的理解。因此，需要改善視野并結(jié)合高級的和補(bǔ)充的信息來幫助臨床醫(yī)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在本公開的實施例中，提供了增強(qiáng)的手術(shù)實踐環(huán)境系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：圖像捕獲 設(shè)備，其配置為捕獲手術(shù)環(huán)境的圖像；以及至少一個生物特征傳感器，其配置為從患者處獲 取生物特征數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還包括具有配置為存儲多個解剖圖像的存儲器和處理器的控制器。 所述處理器接收所捕獲的圖像、生物特征數(shù)據(jù)或來自多個解剖圖像的一個或多個解剖圖像 中的至少一個，并且從所捕獲的圖像、生物特征數(shù)據(jù)或一個或多個解剖圖像中的至少一個 生成增強(qiáng)的圖像。顯示設(shè)備顯示增強(qiáng)的圖像。
[0006] 在某些方案中，顯示設(shè)備是投影儀、基于激光的系統(tǒng)或監(jiān)視器。在其他方案中，顯 示設(shè)備包括具有至少一個透鏡的框架以及配置為將增強(qiáng)的圖像投映到透鏡上的投影儀。
[0007] 在方案中，圖像捕獲設(shè)備是攝像機(jī)。
[0008] 在本文所述的某些方案中，增強(qiáng)的圖像包括器官或身體結(jié)構(gòu)。
[0009] 在其他方案中，控制器確定手術(shù)工具的相對于患者的位置或方位并且增強(qiáng)的圖像 包括手術(shù)工具的布置在患者體內(nèi)的部分的虛擬圖像。手術(shù)工具的位置或方位基于由圖像捕 獲設(shè)備所捕獲的手術(shù)工具的圖像來確定，或者手術(shù)工具的位置或方位由手術(shù)工具所提供的 數(shù)據(jù)來確定。由手術(shù)工具所提供的數(shù)據(jù)包括加速度計數(shù)據(jù)或陀螺儀數(shù)據(jù)。
[0010] 在其他方案中，圖像捕獲設(shè)備捕獲手術(shù)環(huán)境中的物體的圖像。處理器基于物體的 圖像來確定物體的相對于患者的位置。增強(qiáng)的圖像包括物體的放大表示并且顯示設(shè)備在患 者身上于由處理器所確定的位置處顯示放大表示。在其他方案中，控制器接收來自物體的 位置信號并且處理器基于所接收的位置信號來確定物體的位置。增強(qiáng)的圖像包括物體的放 大表示并且顯示設(shè)備在患者身上于由處理器所確定的位置處顯示放大表示。
[0011] 在方案中，從X-射線、計算的斷層掃描或磁共振成像數(shù)據(jù)中獲取多個解剖圖像。 解剖圖像由處理器處理以加強(qiáng)解剖圖像的一部分。解剖圖像的加強(qiáng)部分通過顯示設(shè)備在患 者身上顯示。解剖圖像的加強(qiáng)部分可包括熱圖。
[0012] 在某些方案中，生物特征數(shù)據(jù)包括患者的一個或多個生命體征。一個或多個生命 體征的虛擬表示包括在增強(qiáng)的圖像中。虛擬表示的顏色基于一個或多個生命體征的值來改 變。
[0013] 在某些方案中，增強(qiáng)的圖像包括手術(shù)計劃，其包括切割路徑、切口位置、植入物位 置或備注中的至少一個。
[0014] 在其他方案中，系統(tǒng)包括手術(shù)設(shè)備并且增強(qiáng)的圖像包括手術(shù)設(shè)備的狀態(tài)。
[0015] 在某些方案中，所捕獲的圖像包括第一次切割的方向和大小并且處理器基于第一 次切割的方向和大小以及存儲在存儲器中的多個解剖圖像來確定第二次切割的期望切割 路徑和距離。增強(qiáng)的圖像包括表示第二次切割的方向和大小的圖像。
[0016] 在其他方案中，圖像捕獲設(shè)備捕獲第一圖像和第二圖像?？刂破骰诘谝粓D像和 第二圖像之間的差別來確定對象是否已移動?？刂破髟谠鰪?qiáng)的圖像中使對象加亮以顯示于 顯示器上。
[0017] 在其他方案中，存儲器存儲在手術(shù)操作過程中待使用的多個工具以及對于多個工 具的使用順序?？刂破骰趤碜詧D像捕獲設(shè)備的圖像確定多個工具之中已使用的工具?？?制器基于對于多個工具的使用順序和已經(jīng)使用的工具來確定多個工具之中將使用的工具。 控制器在增強(qiáng)的圖像中使待使用的工具加亮。
[0018] 在本公開的另一實施例中，提供了用于增強(qiáng)手術(shù)環(huán)境的圖像的方法。所述方法包 含從存儲器中獲取解剖圖像數(shù)據(jù)并在患者身上顯示解剖圖像。選擇解剖圖像中的關(guān)注區(qū) 域，使其加殼并顯不。
[0019] 在某些方案中，可以處理和顯示解剖圖像。
[0020] 在本公開的又一實施例中，提供了用于增強(qiáng)手術(shù)環(huán)境的圖像的另一種方法。所述 方法包含捕獲圖像數(shù)據(jù)并在圖像數(shù)據(jù)中識別手術(shù)設(shè)備和手術(shù)設(shè)備相對于患者的第一位置。 包括在第一位置的手術(shù)設(shè)備的增強(qiáng)的圖像被顯示在患者身上。
[0021] 在某些方案中，移動手術(shù)設(shè)備并且計算手術(shù)設(shè)備的相對于患者的第二位置。在患 者身上于第二位置處顯示手術(shù)設(shè)備。
[0022] 在本公開的又一實施例中，提供了用于增強(qiáng)手術(shù)環(huán)境的圖像的方法，其包含捕獲 圖像數(shù)據(jù)并在圖像數(shù)據(jù)中識別物體和物體的相對于患者的第一位置。包括代表物體的標(biāo)志 的增強(qiáng)的圖像于第一位置處顯示在患者身上。
[0023] 在某些方案中，當(dāng)物體已移動時，計算物體的相對于患者的第二位置且在患者身 上于第二位置顯示標(biāo)志。當(dāng)還沒有從患者身上移除物體時，顯示器在從患者身上移除物體 之前繼續(xù)在患者身上顯示標(biāo)志。
[0024] 在又一個實施例中，提供了用于增強(qiáng)手術(shù)環(huán)境的圖像的方法。所述方法包含從患 者處獲取生物特征數(shù)據(jù)并確定生物特征數(shù)據(jù)何時處于預(yù)定范圍內(nèi)。顯示了包括生物特征數(shù) 據(jù)的增強(qiáng)的圖像，其中，當(dāng)生物特征數(shù)據(jù)處于預(yù)定范圍內(nèi)時生物特征數(shù)據(jù)以第一顏色顯示， 而當(dāng)生物特征數(shù)據(jù)在預(yù)定范圍之外時生物特征數(shù)據(jù)以第二顏色顯示。
[0025] 生物特征數(shù)據(jù)是脈沖、體溫、血壓、血氧水平或心律中的至少一個。
[0026] 在又一個實施例中，提供了用于增強(qiáng)手術(shù)環(huán)境的圖像的方法。所述方法包含從手 術(shù)設(shè)備獲取設(shè)備狀態(tài)并確定設(shè)備狀態(tài)何時處于預(yù)定范圍內(nèi)。顯示了包括設(shè)備狀態(tài)的增強(qiáng)的 圖像，其中，當(dāng)設(shè)備狀態(tài)處于預(yù)定范圍內(nèi)時設(shè)備狀態(tài)以第一顏色顯示，而當(dāng)設(shè)備狀態(tài)在預(yù)定 范圍之外時設(shè)備狀態(tài)以第二顏色顯示。
[0027] 設(shè)備狀態(tài)是發(fā)射范圍、剩余設(shè)備壽命、電池電量、組織厚度或組織阻抗中的至少一 個。
[0028] 在下文中參考附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)和方案。
【附圖說明】
[0029] 當(dāng)結(jié)合附圖時，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，本公開的上述及其他方案、特征和優(yōu)點將變 得更加明顯，在附圖中：
[0030] 圖1是依據(jù)本公開的實施例的用于增強(qiáng)手術(shù)環(huán)境的系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0031] 圖2A至圖2D是依據(jù)本公開的實施例如何可以實現(xiàn)圖1的系統(tǒng)的示例；
[0032] 圖3示出了依據(jù)本公開實施例的增強(qiáng)的圖像；
[0033] 圖4是示出用于獲取圖3的增強(qiáng)圖像的過程的流程圖；
[0034] 圖5示出了依據(jù)本公開另一個實施例的增強(qiáng)的圖像；
[0035] 圖6是示出用于獲取圖