[發(fā)明專利]可視化外科手術(shù)軌跡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080029329.0
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN102470013A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H.卡格南;H.C.F.馬滕斯;K.T.多蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周紅力;劉鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于使外科手術(shù)軌跡(surgical?trajectory)可視化（visualizing）的方法。該方法將3D成像信息與數(shù)字化解剖模型相結(jié)合，以用于在3D成像信息中分割（segmenting）解剖結(jié)構(gòu)。計劃的外科手術(shù)軌跡投影到組合圖像上，用于使外科手術(shù)軌跡可視化。

該發(fā)明還涉及用于執(zhí)行所述方法的系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)

這樣的方法是例如從Guo等人的“Development?and?Application?of?Functional?Databases?for?Planning?Deep-Brain?Neurosurgical?Procedures”中已知。根據(jù)Guo等人，已知的是將單個病人手術(shù)前的MR圖像與數(shù)字化解剖圖譜（anatomical?atlas）相結(jié)合。僅僅根據(jù)MR圖像，很難或者甚至不可能可視地區(qū)分小的不同神經(jīng)結(jié)構(gòu)，例如，底丘腦核（STN），其通常在深部腦刺激過程中被確定為目標(biāo)。當(dāng)使用來自解剖圖譜的附加信息和/或概率性的功能圖譜，可以增強用于根據(jù)該操作的外科手術(shù)計劃定位外科手術(shù)目標(biāo)的準(zhǔn)確性和精確度。在Guo等人中，基于可以在外科手術(shù)之前得到的附加標(biāo)準(zhǔn)電生理學(xué)信息的概率性功能圖譜被用于幫助外科手術(shù)目標(biāo)確定以及向3D圖像數(shù)據(jù)提供解剖標(biāo)記。結(jié)合的圖像和標(biāo)準(zhǔn)的電生理學(xué)信息一起用作實現(xiàn)探針沿著實際的或者仿真的外科手術(shù)軌跡的位置的顯示。探針的位置顯示在3D圖像容積中以及病人的2D切片中。

然而，由于任何配準(zhǔn)方法固有的配準(zhǔn)誤差，圖譜與手術(shù)前MR圖像的配準(zhǔn)具有有限的精確度。例如分割的圖像處理可以用來進(jìn)一步地改進(jìn)解剖標(biāo)記。然而，該技術(shù)還具有固有的有限準(zhǔn)確性。此外，在外科手術(shù)中，植入的探針可以無意地偏離計劃的軌跡（例如，由于諸如探針輕微彎曲的缺點）或者解剖可以由于外科手術(shù)過程本身而輕微移位（例如，在組織中植入探針生成將組織推向一邊的小力場；在外科手術(shù)時腦脊液的損失可以引起組織中的壓力改變，其導(dǎo)致也稱為“腦移位”的較大變形）。在小目標(biāo)中精確地植入探針因此通常要求術(shù)中測量（intra-operative?measurement）（例如，電生理學(xué)測量），以確切地定位目標(biāo)并且校正誤差，這是由于手術(shù)前計劃的不準(zhǔn)確或者由于外科手術(shù)時的解剖移位或者由于探針對于計劃軌跡的（無意的）偏離。正確的解釋這種術(shù)中測量（intra-operative?measurement）對于準(zhǔn)確的目標(biāo)定位是關(guān)鍵的，但是由于當(dāng)執(zhí)行該分析時數(shù)據(jù)的復(fù)雜以及需由專家處理的信息量，可以是執(zhí)行非常困難的分析。

Guo等人所描述的方法的問題是：所得到的數(shù)據(jù)不給外科醫(yī)生提供足夠清楚和明確的信息，該信息能夠幫助醫(yī)生識別期望的精神結(jié)構(gòu)的類型以及沿著計劃且橫過的外科手術(shù)路徑來定位外科手術(shù)目標(biāo)。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是為外科醫(yī)生提供更清楚地顯示足夠清楚信息的方法，以便于知道希望什么類型的神經(jīng)結(jié)構(gòu)沿著計劃且橫過的（traversed）外科手術(shù)路徑。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目的是通過提供使外科手術(shù)軌跡可視化的方法來實現(xiàn)的，該方法包括：接收進(jìn)行外科手術(shù)的區(qū)域中的3D成像信息，使所接收的3D成像信息與來自解剖模型庫(例如，數(shù)字化解剖圖譜)的數(shù)據(jù)相結(jié)合以得到進(jìn)行外科手術(shù)的區(qū)域的組合地圖（該組合地圖包括：進(jìn)行外科手術(shù)的區(qū)域中的解剖結(jié)構(gòu)的希望位置），接收用于外科手術(shù)的外科手術(shù)軌跡，確定外科手術(shù)軌跡與解剖結(jié)構(gòu)的交叉（intersection）的位置，以及提供在與外科手術(shù)軌跡對準(zhǔn)的坐標(biāo)系統(tǒng)中交叉的位置。

由于該方法，用戶接收什么解剖結(jié)構(gòu)被希望沿著外科手術(shù)軌跡在什么位置處的清楚概觀。實際上，根據(jù)本發(fā)明的方法在外科手術(shù)路徑上繪制3D的解剖信息。利用根據(jù)本發(fā)明的方法，用戶知道什么結(jié)構(gòu)被希望沿著計劃的或者導(dǎo)航的外科手術(shù)路徑在什么位置處。因此，更容易的是，躲避關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，在特殊的解剖結(jié)構(gòu)處定位外科手術(shù)目標(biāo)或者例如釋放某種藥物。

根據(jù)本發(fā)明的方法結(jié)合：（i）3D醫(yī)學(xué)成像信息，與（ii）在3D醫(yī)學(xué)成像信息中用于分割解剖結(jié)構(gòu)的解剖模型庫，以及（iii）指示在外科手術(shù)介入期間從外科手術(shù)探針?biāo)玫降慕馄驶蛘呓M織類型的局部測量。模型庫與3D成像信息相結(jié)合，以提供成像信息的3D解剖標(biāo)記（例如，通過將數(shù)字解剖圖譜與MRI配準(zhǔn)）。朝向至少一個外科手術(shù)目標(biāo)的至少一個計劃的外科手術(shù)軌跡與解剖標(biāo)記的3D圖像相結(jié)合，并且具有解剖標(biāo)記的3D成像信息的軌跡橫截面（cross-section）在外科手術(shù)軌跡上投影為解剖標(biāo)記。