專利名稱：手術(shù)前的手術(shù)模擬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
及
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于執(zhí)行模擬的圖像導(dǎo)引醫(yī)療過(guò)程的設(shè)備和方法，并且更
具體但非排它地，涉及根據(jù)基于三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像的器官3D模型來(lái)執(zhí) 行模擬的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
一般認(rèn)為醫(yī)學(xué)成像對(duì)于以改善治療結(jié)果為目的的診斷和病人護(hù)理來(lái) 說(shuō)是重要的。近年來(lái)，由于例如X射線、計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)、磁共振 成像(MRI)和超聲的成像模式的^L艮，醫(yī)學(xué)成像經(jīng)歷了爆炸性的增長(zhǎng)。 這些模式提供用于研究活體內(nèi)臟器官的非侵入式方法，但是數(shù)據(jù)量相對(duì)較 大并且當(dāng)作為二維(2D)圖像顯示時(shí)，通常需要解剖學(xué)家/放射學(xué)?？漆t(yī) 生對(duì)其進(jìn)行解釋。遺憾的是，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行人工解釋帶來(lái)的成本對(duì)于常規(guī) 數(shù)據(jù)分析來(lái)說(shuō)是昂貴的?？梢詫?D切片(slice)結(jié)合以產(chǎn)生3D體模型。
這種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)允許執(zhí)行微創(chuàng)治療過(guò)程。通常在導(dǎo)管室(CathLab ) 中執(zhí)行這些過(guò)程，其中醫(yī)生希望評(píng)估例如心臟和冠狀動(dòng)脈的內(nèi)臟器官的功 能或者執(zhí)行例如冠狀動(dòng)脈成形術(shù)的過(guò)程。
大多數(shù)的放射學(xué)產(chǎn)生例如2D X射線膠片或例如CT和MRI掃描的 3D醫(yī)學(xué)圖像的記錄圖像。低劑量交互控制X射線也被稱為透視，其允許 醫(yī)生動(dòng)態(tài)地監(jiān)控進(jìn)行中的手術(shù)。介A^L射學(xué)是放射科醫(yī)生和心臟?？漆t(yī)生 利用實(shí)時(shí)放射醫(yī)學(xué)圖像執(zhí)行治療和診斷過(guò)程的專科。介Aj^L射科醫(yī)生通常 依靠實(shí)時(shí)透視2D圖像，其可以作為模擬圖#^數(shù)字信息在視頻監(jiān)視器上 觀看。
然而，這些過(guò)程包4^lt細(xì)和協(xié)同的手部移動(dòng)，其與遙控的手術(shù)器具在 視頻監(jiān)視器上的視圖空間不相關(guān)。在平面視頻顯示器上缺少深度感并且因 此不容易學(xué)習(xí)通過(guò)空間上任意的聯(lián)系來(lái)控制工具。在這種困難的環(huán)境下發(fā)
生的錯(cuò)誤可能是危險(xiǎn)的。因此，需要高水平的技巧，并且對(duì)這些?？漆t(yī)生 的現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。另夕卜，通常沒(méi)有關(guān)于放射科醫(yī)生深度感覺(jué) 的直接約定，放射科醫(yī)生必須作出關(guān)于病人解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的假設(shè)以便進(jìn)行治 療和評(píng)估結(jié)果。
可以用于訓(xùn)練這種?？漆t(yī)生的醫(yī)學(xué)模擬器在通過(guò)改進(jìn)的訓(xùn)練降低醫(yī)療成本、更好的治療前計(jì)劃以及更經(jīng)濟(jì)和快速的開發(fā)新型醫(yī)療設(shè)備方面具 有很大的潛力。在可能帶有很大風(fēng)險(xiǎn)的直接的病人介入之前，實(shí)際動(dòng)手經(jīng) 驗(yàn)在訓(xùn)練中成為可能.
例如血管導(dǎo)管術(shù)、成形術(shù)和支架置入術(shù)的圖4象導(dǎo)引過(guò)程特別適于模 擬，因?yàn)樗鼈兺ǔ⑨t(yī)生置于距操縱手術(shù)器具的手術(shù)位置一定距離之夕卜并
JL^視頻監(jiān)視器上察看該過(guò)程。
例如，2000年5月16日4S布的美國(guó)專利6062866號(hào)描述一種用于教 學(xué)和演示例如血管成形術(shù)的侵入式醫(yī)療過(guò)程的醫(yī)學(xué)模型。該模型為塑料 的、透明三維的至少部分血管系統(tǒng)的解剖學(xué)上的正確表示，并且在優(yōu)選實(shí) 施例中該至少部分血管系統(tǒng)可以包括大動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈、鎖骨下動(dòng)脈、肺 動(dòng)脈和腎動(dòng)脈，其中每個(gè)定義一個(gè)通路或內(nèi)腔。提供進(jìn)入口使得可以將例 如導(dǎo)引器和導(dǎo)管的實(shí)際醫(yī)療設(shè)備插入到位置模擬的阻塞(Blockage)。也 可以引入流體以真實(shí)g擬活體條件。也可以將相似結(jié)構(gòu)的模擬心室附連 到主動(dòng)脈瓣以進(jìn)一步提高對(duì)侵入式過(guò)程的表示。
2003年4月10日^>布的美國(guó)專利申請(qǐng)2003/0069719號(hào)描述一種接口 設(shè)備和方法，用于將器械接口連接到血管通路模擬系統(tǒng)，用作將模擬或?qū)?際醫(yī)療器械形式的外圍設(shè)備接口連接到模擬系統(tǒng)以使得能夠進(jìn)行醫(yī)療過(guò) 程的模擬，其中公開了提供更加準(zhǔn)確的、在訓(xùn)練期間結(jié)合了視覺(jué)和觸覺(jué)反 饋的更為復(fù)雜的模擬系統(tǒng)。該接口設(shè)備包括用于接納導(dǎo)管針組件的導(dǎo)管單 元組件，以及為執(zhí)行醫(yī)療過(guò)程將皮膚放入牽引或操縱其它解剖部位的皮膚 牽引^J。在醫(yī)療過(guò)程期間由使用者操縱導(dǎo)管針組件和皮膚牽引M。導(dǎo) 管單元組件包括基座、外殼、軸承組件和接納導(dǎo)管針組件的軸。軸承組件 使得導(dǎo)管針組件能夠平移，并且包括使軸能夠根據(jù)導(dǎo)管針組件的操控而平 移的軸承。軸通常包括編碼器以測(cè)量導(dǎo)管針組件的針的平移運(yùn)動(dòng)，而接口 設(shè)備還包括編碼器以測(cè)量各種自由度內(nèi)的導(dǎo)管針組件的操控以及皮膚牽 引機(jī)構(gòu)的操控。該模擬系統(tǒng)從接口設(shè)備編碼器接收測(cè)量并更新模擬和顯 示，同時(shí)向力反饋設(shè)備提供控制信號(hào)以使得能夠向?qū)Ч茚樈M件提供力反 饋。
2003年3月25日^^布的美國(guó)專利6538634號(hào)中^^開了模擬系統(tǒng)的另 一個(gè)例子，其目的是根據(jù)預(yù)定義的和固定的模塊il^擬圖像導(dǎo)引過(guò)程。
這些模擬系統(tǒng)以及其它已知的模擬系統(tǒng)基于預(yù)定義的模型，這些模型 常，將包括存儲(chǔ)在相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的虛擬模型的庫(kù)(Library)連接到模擬系統(tǒng)。在操作模式期間，系統(tǒng)根據(jù)由系統(tǒng)使用者選擇的虛擬模型之一^^ 擬圖像導(dǎo)引過(guò)程。
雖然這種系統(tǒng)允許醫(yī)生和受訓(xùn)者模擬圖像導(dǎo)引過(guò)程，所模擬的圖像導(dǎo) 引過(guò)程根據(jù)器官、人體系統(tǒng)或其一部分的預(yù)定義或隨機(jī)改變的模型來(lái)建
模。因此，使用與醫(yī)生或受訓(xùn)者所JNMt手術(shù)圖像導(dǎo)引過(guò)程的器官不相同 的虛擬器官模型來(lái)對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練。
另外，當(dāng)使用虛擬模型時(shí)，模擬系統(tǒng)不能用于準(zhǔn)確模擬已經(jīng)在真實(shí)的 病人身上執(zhí)行過(guò)的手術(shù)。因此，當(dāng)前所使用的模擬系統(tǒng)不能用于追溯出錯(cuò) 的手術(shù)或者用于教學(xué)目的。
因此，廣泛地認(rèn)為需要一種避免了上述局限的、能夠以更加真實(shí)的方 式模擬醫(yī)生所要執(zhí)行的圖像導(dǎo)引過(guò)程的用于模擬圖像導(dǎo)引過(guò)程的系統(tǒng)，并 且擁有這種系統(tǒng)將會(huì)是非常有益的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于模擬圖像導(dǎo)引過(guò)程的設(shè)備。該 設(shè)備包括輸入，用于接收描述病人器官的三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像；模型 產(chǎn)生單元，配置為根據(jù)該3D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生該器官的3D解剖模型；以及 模擬單元，配置為根據(jù)該3D解剖模型模擬為病人計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
優(yōu)選地，該設(shè)備還包括操作連接到模型產(chǎn)生單元的分割單元，該分割 單元配置為將3D醫(yī)學(xué)圖像中的器官分割為多個(gè)區(qū)域，所分割的圖像用于 產(chǎn)生3D解剖模型。
優(yōu)選地，3D解剖模型為管道的模型。
更優(yōu)選地，該管道為下述的組中的一種血管管道、泌尿道、腸胃道 和瘺管道。
優(yōu)選地，3D醫(yī)學(xué)圖《象為下述的組中的一種計(jì)算機(jī)斷層成像(CT) 掃描圖像、磁共振成像器(MRI)掃描圖像、超聲掃描圖像和正電子發(fā)射 斷層成像(PET) -CT掃描圖像。
優(yōu)選地，所計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程為血管成形術(shù)過(guò)程。
優(yōu)選地，該設(shè)備還包括操作連接到模型產(chǎn)生單元的用戶接口，該用戶 接口允許使用者在3D解剖模型的產(chǎn)生期間指示模型產(chǎn)生單元。優(yōu)選地，所模擬的計(jì)劃圖像導(dǎo)引過(guò)程用作學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)習(xí)案例。
優(yōu)選地，所模擬的計(jì)劃圖像導(dǎo)引過(guò)程用來(lái)向病人演示相應(yīng)的圖4象導(dǎo)引 過(guò)程。
優(yōu)選地，所模擬的計(jì)劃圖像導(dǎo)引過(guò)程用于為手術(shù)進(jìn)行文件準(zhǔn)備。
優(yōu)選地，輸入配置為接收描述某時(shí)間段內(nèi)器官的四維(4D)醫(yī)學(xué)圖 像，模型產(chǎn)生單元配置為根據(jù)該4D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生4D器官模型，模擬單 元配置為根據(jù)該4D器官模型模擬為病人計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
優(yōu)選地，器官為下述的組中的一種解剖區(qū)域、>^體系統(tǒng)、器官的區(qū) 域、器官的若干區(qū)域、器官的部分、人體系統(tǒng)的部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于執(zhí)行模擬的圖像導(dǎo)引過(guò)程的方 法。該方法包括以下步驟a)獲得描述病人器官的三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像; b)根據(jù)該3D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生3D解剖模型；以及c)根據(jù)該3D模型模擬 為病人計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
優(yōu)選地，該方法在步驟a)和b )之間還包括步驟al)將3D醫(yī)學(xué)圖 像中的器官分割為多個(gè)區(qū)域，根據(jù)所分割的3D醫(yī)學(xué)圖像執(zhí)行步驟b)中 的產(chǎn)生。
優(yōu)選地，所計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程為血管成形術(shù)過(guò)程。
優(yōu)選地，該產(chǎn)生包括從系統(tǒng)4吏用者接收產(chǎn)生指令的步驟，該產(chǎn)生指令 用于定義3D模型。
優(yōu)選地，該模擬包括顯示器官。
更優(yōu)選地，該方法還包括允許系統(tǒng)使用者根據(jù)顯示為所計(jì)劃的圖像導(dǎo) 引過(guò)程標(biāo)記標(biāo)簽的步驟。
優(yōu)選地，所計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程為血管成形術(shù)過(guò)程。
優(yōu)選地，該模擬為手術(shù)前的手^擬。
優(yōu)選地，3D解剖模型為管道的模型。
優(yōu)選地，3D解剖模型為管道模型。
更優(yōu)選地，該管道模型定義下述的組中的一種血管管道、泌尿道、 腸胃道和瘺管道。
優(yōu)選地，該獲得包括獲得描述某時(shí)間段內(nèi)器官的四維(4D)醫(yī)學(xué)圖 像的步驟，該產(chǎn)生包括根據(jù)該4D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生器官的4D模型的步驟，根據(jù)該4D模型執(zhí)行模擬。
優(yōu)選地，該器官為下述的組中的一種解剖區(qū)域、人體系統(tǒng)、器官的 區(qū)域、器官的若干區(qū)域、器官的部分、人體系統(tǒng)的部分。
除非另外定義,這里使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng) 域技術(shù)人員的通常理解相同的含義。這里所提供的材料、方法和例子只是 i兌明性的，而不;l要進(jìn)行限定。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)包括手動(dòng)地、自動(dòng)地或以其結(jié)合的方式執(zhí) 行或完成某些所選擇的任務(wù)或步猓。另夕卜，才艮據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的優(yōu) 選實(shí)施例的實(shí)際器械和設(shè)備，可以通過(guò)硬件、或通it^任何固件上的任何 ^Mt系統(tǒng)上的軟件、或其結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)若干所選擇的步驟。例如，作為硬件， 本發(fā)明的所選擇的步驟可以作為芯片或電路實(shí)現(xiàn)。作為軟件，本發(fā)明的所 選擇的步驟可以作為由計(jì)算機(jī)使用適合的操作系統(tǒng)執(zhí)行的多個(gè)軟件指令 來(lái)實(shí)現(xiàn).在任何情況下，可以將本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的所選擇的步驟描述 為由例如用于執(zhí)行多個(gè)指令的計(jì)算平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理器來(lái)執(zhí)行。


這里參考附圖通過(guò)單純的例子描述本發(fā)明。現(xiàn)在具體參考詳細(xì)附圖， 應(yīng)強(qiáng)調(diào)，所示出的細(xì)節(jié)為舉例說(shuō)明并且只是為了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明 性討論的目的，并且將其示出為了提供被認(rèn)為是本發(fā)明的原理和概念方面 最為有用和易于理解的描述。因此，并非試圖比本發(fā)明的基本理解所必要 程度更為詳細(xì)地示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，描述與附圖 一起使得本領(lǐng)域技術(shù) 人員明白如何在實(shí)踐中實(shí)施本發(fā)明的若干形式。
在圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的用于模擬圖像導(dǎo)引過(guò)程的手 術(shù)前模擬器的示意圖2A為Hounsfield標(biāo)度的圖示，該標(biāo)度衡量^h資對(duì)X射線輻射的 衰減。標(biāo)記了不同人體器官的Hounsfield值；
圖2B和2C分別示意地圖解股骨的兩個(gè)三角曲面模型，其直接從掃 描數(shù)據(jù)產(chǎn)生，以及圖2B中的部分的粗化變型(Coarsened variant )，其根 據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例產(chǎn)生；
圖3為才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的帶有對(duì)模擬單元詳細(xì)描述的圖1的手術(shù)前模擬器的示意圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖3的手術(shù)前模擬器的示例性圖
解；
圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在圖像導(dǎo)引過(guò)程模擬期間進(jìn)行的屏 幕顯示的示例性圖解；
圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的用于執(zhí)行圖像導(dǎo)引過(guò)程的手 術(shù)前模擬的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例包括用于模擬圖像導(dǎo)引過(guò)程的設(shè)備和方法。才艮據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例，該設(shè)備和方法允許醫(yī)生設(shè)置圖像導(dǎo)引過(guò)程的手術(shù)前模擬。該手 術(shù)前模擬模擬要在某病人身上執(zhí)行的圖4象導(dǎo)引過(guò)程。為了允許這種特定病 例模擬，獲W^述將要進(jìn)行手術(shù)的某病人的解剖區(qū)域的3D醫(yī)學(xué)圖像并且 基于該3D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生3D解剖模型。優(yōu)選地，3D解剖模型定義例如血 管管道(Vascular tract)的某解剖結(jié)構(gòu)或器官的邊界。在手術(shù)前模擬期間， 3D解剖模型用于模擬該區(qū)域上的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
參考附圖及其描述可以更好地理解根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法的原理 和操作。
在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)該理解，本發(fā)明在應(yīng)用 中不限于下面的描述中提出的或在圖中圖解的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和部件"&置。本發(fā) 明可以具有其它實(shí)施例或者能夠以各種方式實(shí)踐或?qū)崿F(xiàn)。另外，應(yīng)該理解， 這里使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了描述的目的，而不應(yīng)該被認(rèn)為是限定。
可以將3D醫(yī)學(xué)圖像理解為一系列CT掃描圖像、 一系列MRI掃描 圖像、 一 系列PET-CT掃描圖像、空間圖像等。
可以將醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)理解為MRI成像系統(tǒng)、CT成像系統(tǒng)、PET-CT 成像系統(tǒng)等。
可以將器官或解剖區(qū)域理解為人體器官、>^體系統(tǒng)、器官的區(qū)域、器 官的若干區(qū)域、器官的部分、>^體系統(tǒng)的部分等。
現(xiàn)在參考圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的用于模擬圖像 導(dǎo)引過(guò)程的手術(shù)前模擬器1的示意圖。手術(shù)前模擬器1包括輸入單元2， 用于獲得描述病人解剖區(qū)域的3D醫(yī)學(xué)圖像；以及解剖模型產(chǎn)生單元3，設(shè)計(jì)用于根據(jù)所接收的3D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生器官的3D解剖模型。如下面所 描述的，手術(shù)前模擬器1還包括模擬單元4，用于根據(jù)三維模型模擬圖像 導(dǎo)引過(guò)程。
優(yōu)選地，輸入單元2允許用于模擬圖像導(dǎo)引過(guò)程的系統(tǒng)1在由醫(yī)生使 用3D醫(yī)學(xué)圖像之前從例如圖傳存檔與傳輸系統(tǒng)(PACS)的醫(yī)學(xué)圖像服 務(wù)器提取該3D醫(yī)學(xué)圖像。PACS服務(wù)器包括專用于存儲(chǔ)、檢索、分配和 顯示所存儲(chǔ)的3D醫(yī)學(xué)圖像的若干計(jì)算機(jī)。以若干格式存儲(chǔ)3D醫(yī)學(xué)圖像。 最常見的圖像存儲(chǔ)格式為醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信(DICOM)。優(yōu)選地，以優(yōu) 選為512 512 150體素的3D數(shù)組來(lái)表示所提取的3D醫(yī)學(xué)圖像。
在一個(gè)實(shí)施例中，輸入單元2接收作為輸入的原始3D數(shù)據(jù)數(shù)組，由 提取前和解析前的DICOM圖像組成。分割不限于特定的模式。優(yōu)選地， 3D醫(yī)學(xué)圖像為CT掃描。在這種實(shí)施例中，每個(gè)體素由單個(gè)測(cè)量值表示， 該測(cè)量值物理上與所描述器官相應(yīng)位置的X射線衰減程度相應(yīng)。優(yōu)選地， 數(shù)據(jù)獲W^式為CT血管造影術(shù)(CTA )。
輸入單元2可以適合于從PACS工作站、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或便攜式存儲(chǔ)設(shè) 備(例如DVD、 CD、存儲(chǔ)卡等)接收3D醫(yī)學(xué)圖像。
如上所述，將所接收的3D醫(yī)學(xué)圖像發(fā)送到設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生3D解剖模 型的解剖模型產(chǎn)生單元3。優(yōu)選地，解剖模型產(chǎn)生單元3包括用于將所接 收的3D醫(yī)學(xué)圖4象分割為解剖結(jié)構(gòu)的3D圖4象分割單元?；蜃詣?dòng)或半自動(dòng) 地執(zhí)行分割。在一個(gè)實(shí)施例中，使用標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)分割過(guò)程分割圖像。
優(yōu)選地，分割基于將所接收的原始3D數(shù)據(jù)數(shù)組的相關(guān)體素隔離的過(guò) 程。例如，如果原始3D數(shù)據(jù)數(shù)組基于CT掃描，以HU標(biāo)度物理衰減， 其中數(shù)值-1000HU與空氣相關(guān)而數(shù)值0HU與水相關(guān)，如圖2A所示。在 這種標(biāo)度下，不同的組織類型具有不同的典型HU范圍。使用特定組織的 典型衰減將其在CT數(shù)據(jù)的3D數(shù)組中隔離。例如，描述肺的體素值通常 在-550HU到-450HU之間，而描述骨骼的體素值大約在450HU到1000HU 之間。
在這種實(shí)施例中，3D醫(yī)學(xué)圖像的體素的HU值用于隔離所感興趣的 組織內(nèi)的體素。優(yōu)選地，為了提高分割過(guò)程的精確度，在取得3D醫(yī)學(xué)圖 像時(shí)應(yīng)用例如鋇、碘或任何其它放射性藥物成分的靜脈對(duì)比度增強(qiáng)(ICE) 成分。ICE成分將血管的HU值增加到、并且有時(shí)超過(guò)骨骼的HU值。這 種增加導(dǎo)致能夠改善分割過(guò)程的脈管體素與周圍體素之間的更高的對(duì)比
ii度。優(yōu)選地，分割過(guò)程適合于從3D醫(yī)學(xué)圖像分割被掃描體素的子集，其 中該子集中的體素的存儲(chǔ)值在預(yù)定義的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，分割并 標(biāo)記所有具有血管范圍內(nèi)的存儲(chǔ)值的體素。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)HU值的原始3D數(shù)據(jù)數(shù)組計(jì)算三 角形網(wǎng)格。優(yōu)選地，使用行進(jìn)立方體(Marching cubes )算法的變型來(lái)初 步產(chǎn)生三角形網(wǎng)格，參見"Marching Cubes: A High Resolution 3D Surface Construction Algorithm", William E. Lorensen and Harvey E. Cline, Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH '87)， Vol. 21， No. 4, pp. 163-169。三角形網(wǎng)格用于3D醫(yī)學(xué)圖像中的部分的表面構(gòu)造。通過(guò)行進(jìn)立 方體算法的變型獲得的網(wǎng)格將該部分的預(yù)期體積劃界。由于以3D醫(yī)學(xué)圖
像的分辨率獲得該部分，因此它可能是極為精細(xì)的。因此，優(yōu)選地，執(zhí)行 附加的消減處理過(guò)程，在該過(guò)程中將網(wǎng)格粗化并降低該部分的表面近似水 平。
優(yōu)選地，將邊折疊(Edge-Collapse)操作用于粗化，參見Hoppe,H. Progressive meshes. In Proc， SIGGRAPH'96, pages 99-108， August 1996 以及 Hussain， M., Okada， Y. and Niijima， K. Fast, simple, feature-preserving and memory efficient simplification of triangle meshes. International Journal of Image and Graphics, 3(4): 1-18,2003。在圖2B和 2C中描述了這種消減的例子，圖2B和2C分別描述被分割的股骨以及通 過(guò)應(yīng)用上述消減處理而產(chǎn)生的被分割股骨的粗化變型。優(yōu)選地，以512x 512 x 150的3D數(shù)組表示3D醫(yī)學(xué)圖像，其中優(yōu)選地由具有下列各式之一 的值來(lái)表示每個(gè)體素8位(1字節(jié)存儲(chǔ))、12位(2字節(jié)存儲(chǔ))、16位(2 字節(jié)存儲(chǔ))以及單精度浮點(diǎn)(4字節(jié)存儲(chǔ))。
優(yōu)選地，分割過(guò)程適合于分割在所接收的3D醫(yī)學(xué)圖像中描述的解剖 結(jié)構(gòu)。不同的解剖部分具有影響分割的不同的特性。
在圖像導(dǎo)引過(guò)程期間，由醫(yī)生經(jīng)由某管道輸送導(dǎo)管或類似物。因此， 分割過(guò)程的目的是識(shí)別這種管道并且將其分割或者分割劃定該管道界限 的所有區(qū)域。
例如，如果所接收的3D醫(yī)學(xué)圖像描itA體脊推的頸部部分并且圖像 導(dǎo)引過(guò)程為血管成形術(shù)過(guò)程，例如頸動(dòng)脈支架，則頸動(dòng)脈為傳輸導(dǎo)管或相 似物所通過(guò)的管道。在這種情況下，應(yīng)該分割頸動(dòng)脈。動(dòng)脈網(wǎng)具有先驗(yàn)已 知的特征，可以利用該特征提高并B分割過(guò)程的精確度。例如，如果該 區(qū)域?yàn)轭i部并且該過(guò)程是頸動(dòng)脈支架，則利用以下解剖結(jié)構(gòu)胸主動(dòng)脈、頭臂動(dòng)脈干、鎖骨下動(dòng)脈、頸動(dòng)脈以及推動(dòng)脈。
優(yōu)選地，在分割過(guò)程期間識(shí)別并分割器官的圖像中的血管。優(yōu)選地， 在分割期間識(shí)別并記錄圖像中每個(gè)主要血管的中心線、半徑以及相互連 接。
優(yōu)選地，將解剖模型產(chǎn)生單元3連接到用戶接口 (未示出)。在這種 實(shí)施例中，可以要求模擬器使用者例如在所描述的管道上標(biāo)記一個(gè)或更多 的點(diǎn)。例如，如果所接收的3D醫(yī)學(xué)圖像描iiA體脊推的頸部并且圖像導(dǎo) 引過(guò)程是血管成形術(shù)過(guò)程，則可以要求模擬器使用者將左側(cè)頸動(dòng)脈標(biāo)記為 自動(dòng)分割的開始點(diǎn)。
當(dāng)分割處理完成時(shí)，產(chǎn)生了經(jīng)分割版本的3D圖像或表示所分割區(qū)域 和管道的數(shù)組?？梢砸匀舾筛袷胶蛿?shù)據(jù)組表示所分割的區(qū)域。優(yōu)選地，使 用下列數(shù)據(jù)組中的一個(gè)或更多個(gè)來(lái)表示所分割的3D圖像
a. 每個(gè)動(dòng)脈或任何其它管道部分的中心曲線的立方體Catmull-Rom 3D樣條(Spline)描述；
b. 描述動(dòng)脈或任何其它管道部分之間的連接的樹描述、圖形描述或任 何其它描述。例如，這種描述描述動(dòng)脈X在哪一點(diǎn)分離出動(dòng)脈Y;
c. 每個(gè)動(dòng)脈在其中心曲線上每一點(diǎn)的半徑的立方體Catmull-Rom 2D 樣條描述；
d. 描i^管系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)的表面的三角曲面網(wǎng)格；
e. 描述在掃描中獲取的其它器官一肺、心臟、腎等的多邊形網(wǎng)格；以 及
f. 每個(gè)原始數(shù)據(jù)體素就其指定的解剖學(xué)部分(脈管體素、腎體素等) 的分類。
將所分割的3D醫(yī)學(xué)圖像或表示3D醫(yī)學(xué)圖像中的分割部分的ltM發(fā) 送到模擬單元4。
應(yīng)該注意到，手術(shù)前模擬器1還可以用來(lái)根據(jù)四維(4D)圖傳模擬 圖像導(dǎo)引過(guò)程，該4D圖像為描述某時(shí)間段內(nèi)某器官的一組3D醫(yī)學(xué)圖像。 在這種實(shí)施例中，由輸入2接收4D圖像。將所接收的4D醫(yī)學(xué)圖像發(fā)送 到設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生4D模型的解剖模型產(chǎn)生單元3。優(yōu)選地，解剖模型產(chǎn)生 單元3包括用于將所接收的4D醫(yī)學(xué)圖像分割為解剖結(jié)構(gòu)的4D圖像分割 單元?；蜃詣?dòng)或半自動(dòng)地執(zhí)行分割。如下面所述，在一個(gè)實(shí)施例中，單地分割每個(gè)組成所接收的4D醫(yī)學(xué)圖像的3D醫(yī)學(xué)圖像。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，現(xiàn)在參考圖3,圖3為表示圖1中描述的 手術(shù)前模擬器1、模擬單元4的部件以及計(jì)劃模塊51的框圖。
優(yōu)選地，模擬單元4包括兩個(gè)子系統(tǒng)。第一子系統(tǒng)為介入模擬器設(shè)備 50,由虛擬介入性器械52、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器53、運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元57、圖像顯示 設(shè)備58以及力反饋機(jī)構(gòu)54組成。第二子系統(tǒng)為模擬模塊55,其具有以 下功能從運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器53接收輸入、使用運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元57分析該輸入、 將結(jié)果轉(zhuǎn)化為視覺(jué)和觸覺(jué)輸出并將其傳遞到顯示設(shè)備58和力反饋機(jī)構(gòu) 54。模擬模塊55也具有從解剖模型產(chǎn)生單元3接收分割的3D醫(yī)學(xué)圖像 的功能，其中所接收的分割的3D醫(yī)學(xué)圖像已經(jīng)被轉(zhuǎn)化為3D模型，該3D 模型模擬分割的3D醫(yī)學(xué)圖像中所描述的器官。如上所述，分割的3D醫(yī) 學(xué)圖像基于從要進(jìn)行手術(shù)的實(shí)際病人接收的3D醫(yī)學(xué)圖像。
現(xiàn)在參考圖4，圖4為前面所述的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于模擬 圖像導(dǎo)引過(guò)程的手術(shù)前模擬器1的示例性圖解。虛擬介入器械52和圖像 顯示設(shè)備如圖3，而圖4還描述外殼62、計(jì)算機(jī)處理器64和用戶輸入接 口 65。在使用中，醫(yī)生通過(guò)操控優(yōu)選為虛擬導(dǎo)管的虛擬介入器械52來(lái)為 手術(shù)的圖像導(dǎo)引過(guò)程做準(zhǔn)備。將虛擬介入器械52插入外殼62中的腔體 66內(nèi)，外殼62包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器和力反饋機(jī)構(gòu)(未示出)的力反饋部件(未 示出)，其中力反饋部件例如阻力產(chǎn)生器。當(dāng)醫(yī)生操控虛擬介入器械52 時(shí)，根據(jù)外殼62內(nèi)的虛擬介入器械52就上述被模擬器官的3D模型而言 的位置來(lái)確定觸覺(jué)和視覺(jué)反饋。以在圖像顯示設(shè)備58上顯示的形式提供 視覺(jué)反饋，并且從夕卜殼62內(nèi)的力反饋部件提供觸覺(jué)反饋。分別在圖像顯 示設(shè)備58上顯示和在虛擬介入器械52上傳遞的視覺(jué)和觸覺(jué)反饋的目的是 用來(lái)提高醫(yī)生的技術(shù)和操作技能。由顯示一系列連續(xù)圖像的顯示設(shè)備58 提供視覺(jué)反饋，該一系列連續(xù)圖像基于以所接收的3D醫(yī)學(xué)圖像為基礎(chǔ)的 3D模型。關(guān)于基于所接收的3D醫(yī)學(xué)圖像的3D模型，通過(guò)根據(jù)從成^^ 擬模塊接收的運(yùn)動(dòng)信號(hào)在虛擬介入器械上傳遞不同的壓力來(lái)提供觸覺(jué)反 饋。不同的壓力模擬醫(yī)生在真實(shí)圖像導(dǎo)引過(guò)程期間所感受的實(shí)際觸覺(jué)感覺(jué) 并且反映病AiBL織對(duì)虛擬^h入器械52操作的實(shí)際反應(yīng)。
圖像顯示設(shè)備58顯示^擬模塊(未示出)傳遞的實(shí)時(shí)反饋圖像。 該實(shí)時(shí)反饋圖像表現(xiàn)如果將介入器械插入所要進(jìn)行手術(shù)的病人的器官時(shí) 所看到的視覺(jué)圖像。該視覺(jué)圖像是對(duì)將要W目關(guān)器官接收的視覺(jué)數(shù)據(jù)的準(zhǔn) 確和真實(shí)的模擬。優(yōu)選地，模擬模塊和解剖模型產(chǎn)生單元3由例如帶有nVidia GeForce-6+ ( 6600 onwards ) GPU的Intel Pentium Core-Duo的處理器支 持。
現(xiàn)在再次參考圖3。通過(guò)處理器，利用模擬模塊55準(zhǔn)備在手術(shù)的圖 像導(dǎo)引過(guò)程期間在屏幕上顯示的被模擬器官的視覺(jué)圖像。提供視覺(jué)反饋以 用于在模擬的圖像導(dǎo)引過(guò)程期間模擬器官的視覺(jué)顯示，如圖5所示，圖5 為頸動(dòng)脈支架的模擬透視圖。優(yōu)選地，模擬模塊55根據(jù)接收的3D醫(yī)學(xué) 圖^^擬若干血管管道。同時(shí)，模擬模塊55從沿外殼腔體安置的運(yùn)動(dòng)檢 測(cè)器53接收導(dǎo)航信號(hào)。模擬模塊55使用處理器根據(jù)導(dǎo)航信號(hào)計(jì)算虛擬介 入器械52在外殼腔體內(nèi)的位置，并且以虛擬介入器械52的瞬時(shí)的相應(yīng)位 置更新如上所述的器官視覺(jué)圖像。另外，模擬模塊55模擬例如導(dǎo)管的模 擬器械與被模擬解剖結(jié)構(gòu)之間的實(shí)際相互作用，其包括但不限于導(dǎo)管扭曲 和彎曲、脈管彎曲以及可選地脈管破裂。
另夕卜，與視覺(jué)信息相應(yīng)，模擬模塊55還指示力反饋54的部件以模擬 該過(guò)程的瞬時(shí)觸覺(jué)反饋的方式在虛擬介入器械52上傳遞壓力。這種視覺(jué) 圖像和觸覺(jué)反饋模擬在實(shí)際對(duì)象上執(zhí)行實(shí)際醫(yī)療過(guò)程期間所接收的實(shí)際 反饋，并且因此向醫(yī)生反映介入器械沿被模擬器官的當(dāng)前位置和彎曲情 況。顯然，手術(shù)前模擬器l并不只限于例如血管管道的特定器官的模擬， 而能夠關(guān)于介入器械的瞬時(shí)位置反映各種單元和器官的視覺(jué)顯示。這里不 對(duì)圖像導(dǎo)引過(guò)程的模擬器作更加詳細(xì)的描述，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)被普遍地了解 并且已經(jīng)在所并入的專利以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的出版物中進(jìn)行了可 理解的描述。
手術(shù)前模擬器1的目的在于允許醫(yī)生為其要在某病人身上執(zhí)行的圖 像導(dǎo)引過(guò)程進(jìn)行手術(shù)前的手^擬。在這種實(shí)施例中，醫(yī)生將病人交至醫(yī) 學(xué)成像系統(tǒng)，以獲取要進(jìn)行手術(shù)的器官的3D醫(yī)學(xué)圖像。然后將所獲取的 3D醫(yī)學(xué)圖像發(fā)送到PACS服務(wù)器。然后，由手術(shù)前模擬器1從PACS服 務(wù)器獲得所獲取的3D醫(yī)學(xué)圖像。將該3D醫(yī)學(xué)圖像作為器官的3D解剖 模型的基礎(chǔ)。如上面更加詳細(xì)描述的，由用于將器官分割為若干區(qū)域的分 割單元產(chǎn)生3D解剖模型。
應(yīng)該注意到，這種手術(shù)前模擬器1還可以用于向病人解釋并演示其病 狀以及其所要經(jīng)歷的手術(shù)的細(xì)節(jié)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還可以將手術(shù)前模擬器用作學(xué)習(xí)工具。已 知的模擬器被設(shè)計(jì)用M擬虛擬器官的預(yù)定義模型上的圖像導(dǎo)引過(guò)程。由于所模擬的器官為虛擬器官，訓(xùn)練者不能以允許其接^bf目關(guān)病例更廣泛概 況的方式獲得診斷真實(shí)病人的經(jīng)驗(yàn)。與^目對(duì)地，如上所述，手術(shù)前模擬 器1允許執(zhí)行真實(shí)解剖結(jié)構(gòu)的病人特異性模擬。因此，手術(shù)前模擬器1 可以用于教學(xué)非常真實(shí)的病例，其具有真實(shí)的解剖結(jié)構(gòu)、病變、問(wèn)題、矛 盾和解決。醫(yī)生可以經(jīng)歷更加真實(shí)的圖像導(dǎo)引過(guò)程，并且可以在模擬的圖 像導(dǎo)f 1過(guò)程期間基于病人本身的總體病歷和治療狀況作出決定。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，手術(shù)前模擬器1還可以被用作計(jì)劃工具。 圖3中描述的計(jì)劃模塊51優(yōu)選地連接到圖像顯示設(shè)備58或任何其它顯示 設(shè)備并連接到用戶接口。計(jì)劃模塊51支持用于允許醫(yī)生根據(jù)上述特定病 例模擬來(lái)計(jì)劃手術(shù)的圖像導(dǎo)引過(guò)程的工具。該模塊優(yōu)選地允許醫(yī)生在影像 導(dǎo)引過(guò)程模擬期間畫草圖和做記錄。優(yōu)選地，圖像顯示設(shè)備58為觸摸屏， 該觸摸屏允許醫(yī)生畫出描述在手術(shù)的圖像導(dǎo)引醫(yī)療過(guò)程中所要使用的手 法(Maneuver)的軌跡。另外，在這種實(shí)施例中，醫(yī)生可以標(biāo)記所描述 器官的有問(wèn)題的區(qū)域。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，圖像導(dǎo)引過(guò)程模擬為血管成 形術(shù)過(guò)程模擬。醫(yī)生可以使用觸摸屏畫出管道的邊界，醫(yī)生要通過(guò)該管道 執(zhí)行該過(guò)程或其一部分。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，手術(shù)前模擬器1還可以被用作用于追溯已 執(zhí)行手術(shù)的分析工具。如上所述，根據(jù)要進(jìn)行手術(shù)的器官的醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生 進(jìn)行手術(shù)的器官的模型。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，手術(shù)前模擬器l用于 執(zhí)行對(duì)已經(jīng)在病人身上執(zhí)行的圖像導(dǎo)引過(guò)程的重演(Reenactment )。將這 種重演作為如上所述的圖像導(dǎo)引過(guò)程模擬來(lái)執(zhí)行。由于手術(shù)前模擬器1 使用的模型模擬已進(jìn)行過(guò)手術(shù)的器官，重演是真實(shí)的并且允許醫(yī)生對(duì)于手 術(shù)有更好的準(zhǔn)備。
現(xiàn)在參考圖6，圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行模擬的圖像導(dǎo)引 過(guò)程的方法的流程圖。
圖6中描述的方法允許醫(yī)生對(duì)其所^L行的圖像導(dǎo)引過(guò)程進(jìn)行臨床 手術(shù)前模擬。這種模擬允許醫(yī)生基于要進(jìn)行手術(shù)的病人的3D醫(yī)學(xué)圖像作 出安全且不貿(mào)然的臨床決定。
在如201所示的第一步驟中，獲得了描述病人器官的3D醫(yī)學(xué)圖像。 使用醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)獲取該3D醫(yī)學(xué)圖像，并如上所述例如經(jīng)由PACS服務(wù) 器或便攜式存^i殳備獲得該3D醫(yī)學(xué)圖像。該3D醫(yī)學(xué)圖#^述要進(jìn)行手 術(shù)的病人的器官。在如202所示的接下來(lái)步驟中，根據(jù)所接收的3D醫(yī)學(xué) 圖像產(chǎn)生該解剖結(jié)構(gòu)的3D模型。該3D模型定義例如某管道的解剖結(jié)中的區(qū)域的邊界。在如203所示的接下來(lái)步驟中，根據(jù)先前步驟中已經(jīng)建 立的3D模型進(jìn)行病人身上的圖像導(dǎo)引過(guò)程的模擬。該圖像導(dǎo)引過(guò)程的模 擬允許醫(yī)生為手術(shù)的圖像導(dǎo)引過(guò)程做準(zhǔn)備?；谠撃M，醫(yī)生可以選擇最 為適合的角度和工具。另夕卜，使用者可以事先標(biāo)記隱患(Pitfall)，例如難 以導(dǎo)航的區(qū)域或誤導(dǎo)性的視角。
例如，如果所模擬的圖像導(dǎo)引過(guò)程為血管成形術(shù)過(guò)程，醫(yī)生可以事先 選棒其在手術(shù)中所^^吏用的導(dǎo)管、球嚢(Balloon)和支架的尺寸和類型。 另外，事先獲得對(duì)病人的特定器官的了解可以導(dǎo)致顯影注射和X射線曝 光的減少。例如在血管成形術(shù)過(guò)程中，X射線膝光期的持續(xù)時(shí)間取決于醫(yī)
生將導(dǎo)管操作^相關(guān)解剖區(qū)域所用的時(shí)間。如果醫(yī)生已經(jīng)使用上述系統(tǒng) 模擬了血管成形術(shù)過(guò)程，他已經(jīng)熟悉了特定區(qū)域并且因此在實(shí)際的血管成
形術(shù)過(guò)程期間能夠容易地操作導(dǎo)管。
預(yù)期在本專利有效期內(nèi)許多相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)將開發(fā)出來(lái)，并且這里的 術(shù)語(yǔ)的范圍，特別是3D模型、成像設(shè)備、模擬單元、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器、3D 醫(yī)學(xué)圖<|^r圖像導(dǎo)引過(guò)程的范圍旨在包擴(kuò)所有這種演化出的新技術(shù)。
應(yīng)當(dāng)理解，為了清楚，在分開的實(shí)施例中描述本發(fā)明的某些特征，也 可以將其相互結(jié)合地提供于單個(gè)實(shí)施例中。相反地，為了簡(jiǎn)練，在單個(gè)實(shí) 施例中描述本法明的各種特征，也可以將其分別提供或者以任意適合的子 組合提供。
雖然已經(jīng)結(jié)合其具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，顯然，許多替換、 修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。因此，旨在包含所附權(quán)利要求 的精神和廣泛范圍之內(nèi)的所有這種替換、修改和改變。在此將本說(shuō)明書中 提到的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)通過(guò)引用完整地結(jié)合到本說(shuō)明書中， 以達(dá)到與特定地和分別地指示將每個(gè)單獨(dú)出版物、專利或?qū)＠暾?qǐng)通過(guò)引 用結(jié)合于此相同的程度。另外，不應(yīng)將本申請(qǐng)中B參考的引用和確認(rèn)解 釋為承認(rèn)這種參考可以作為對(duì)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于模擬圖像導(dǎo)引過(guò)程的設(shè)備，該設(shè)備包括輸入，用于接收描述病人器官的三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像；模型產(chǎn)生單元，配置為根據(jù)所述3D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生所述器官的3D解剖模型；以及模擬單元，配置為根據(jù)所述3D解剖模型模擬為所述病人計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括操作連接到所^型產(chǎn)生單 元的分割單元，所述分割單元配置為將所述3D醫(yī)學(xué)圖像中的所述器官分 割為多個(gè)區(qū)域，所述經(jīng)分割的器官圖像用于產(chǎn)生所述3D解剖模型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述3D解剖模型為管道的模型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述管道為下述的組中的一種 血管管道、泌尿道、胃腸道和瘺管道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述3D醫(yī)學(xué)圖像為下述的組 中的一種計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)掃描圖像、磁共振成像器(MRI)掃 描圖像、超聲掃描圖像和正電子發(fā)射斷層成像(PET) -CT掃描圖像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程為血 管成形術(shù)過(guò)程。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括操作連接到所il^型產(chǎn)生單 元的用戶接口 ，所述用戶接口允許使用者在所述3D解剖模型的產(chǎn)生期間 指示所i^型產(chǎn)生單元。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，將所^擬的計(jì)劃的圖像導(dǎo) 引過(guò)程用作學(xué)習(xí)過(guò)程期間的學(xué)習(xí)案例。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，將所i^擬的計(jì)劃的圖像導(dǎo) 引過(guò)程用來(lái)向所述病人演示相應(yīng)的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，將所^擬的計(jì)劃的圖像導(dǎo) 引過(guò)程用于手術(shù)的文件準(zhǔn)備。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述輸入配置為接收描述某時(shí) 間段內(nèi)所述器官的四維(4D)醫(yī)學(xué)圖像，所i^型產(chǎn)生單元配置為根據(jù)所述4D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生所述器官的4D器官模型，所鄉(xiāng)擬單元配置為根 據(jù)所述4D器官模型模擬為所述病人計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述器官為下述的組中的一種 解剖區(qū)域、人體系統(tǒng)、器官的區(qū)域、器官的若干區(qū)域、器官的部分和人體 系統(tǒng)的部分。
13. —種用于執(zhí)行模擬的圖像導(dǎo)引過(guò)程的方法，所述方法包括a) 獲得描述病人器官的三維(3D)醫(yī)學(xué)圖4象；b) 根據(jù)所述3D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生所述器官的3D解剖模型；以及c) 根據(jù)所述3D模型模擬為所述病人計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，在步驟a)和步驟b)之間還包括 步驟al)將所述3D醫(yī)學(xué)圖像中的所述器官分割為多個(gè)區(qū)域，根據(jù)所述經(jīng) 分割的3D醫(yī)學(xué)圖像執(zhí)行步驟b)的所述產(chǎn)生。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程為 血管成形術(shù)過(guò)程。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述產(chǎn)生包括從系統(tǒng)使用者 接收產(chǎn)生指令的步驟，所述產(chǎn)生指令用于定義所述3D模型。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所^擬包括顯示所述器官。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括允許系統(tǒng)使用者根據(jù)所述 顯示為所述計(jì)劃的圖《象導(dǎo)引過(guò)程標(biāo)上標(biāo)簽。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述計(jì)劃的圖像導(dǎo)引過(guò)程為 血管成形術(shù)過(guò)程。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所i^擬為手術(shù)前的手^擬。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述3D解剖模型為管道的 模型'
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述3D解剖模型為管道模型。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，所述管道模型定義下述的組中的 一種血管管道、泌尿道、腸胃道和瘺管道。
24. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述獲得包括獲得描述某時(shí)間段內(nèi)所述器官的四維(4D)醫(yī)學(xué)圖像，所述產(chǎn)生包括根據(jù)所述4D醫(yī)學(xué) 圖像產(chǎn)生所述器官的4D模型的步驟，根據(jù)所述4D模型執(zhí)行所頓擬。
25.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述器官為下述的組中的一 種解剖區(qū)域、>^體系統(tǒng)、器官的區(qū)域、器官的若干區(qū)域、器官的部分以;5iA體系統(tǒng)的部分。
全文摘要
用于模擬圖像導(dǎo)引過(guò)程的設(shè)備。該系統(tǒng)包括輸入，用于接收描述病人器官的三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像；模型產(chǎn)生單元，用于根據(jù)該3D醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生該器官的3D解剖模型；以及模擬單元，用于根據(jù)該3D解剖模型模擬計(jì)劃對(duì)病人進(jìn)行的圖像導(dǎo)引過(guò)程。
文檔編號(hào)G06T17/40GK101627411SQ200880005220
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2008年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月16日
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