[發明專利]擴增實境的外科導航

有效

• 申請號: 201680002101.X
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN107613897B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: Y·塔考;A·Y·杰里;M·安偉薩;E·泰希曼
• 申請（專利權）人: 外科手術室公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;G06T19/20
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 郝文博;王建秀

一種擴增實境的外科導航方法包括準備與患者相關聯的多維虛擬模型的步驟。所述方法還包括接收指示外科醫生檢視患者的當前視圖的追蹤信息的步驟，所述追蹤信息包括所述外科醫生相對于所述患者的位置和所述外科醫生檢視所述患者的視角。所述方法還包括基于所接收追蹤信息在所述虛擬模型中識別虛擬視圖的步驟，其中所識別虛擬視圖對應于所述外科醫生檢視所述患者的視圖。所述方法還包括基于所識別虛擬視圖從所述虛擬模型呈現虛擬圖像的步驟。所述方法還包括將所呈現虛擬圖像傳送到顯示器的步驟，其中所呈現虛擬圖像與所述外科醫生的視圖組合以形成所述患者的擴增實境視圖。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年10月14日提交并且以引用的方式并入本文的美國臨時申請序號62/241,447的權益。

發明背景

在高風險手術例如像大腦動脈瘤修復手術的過程中，當外科醫生推動并切割組織以接近動脈瘤區域時，腦組織的絕對定向被顯著改變。因此，基于預配準的3D圖像的先進外科手術準備和輔助系統(例如圖像引導和導航系統)的當前利用在協助外科醫生方面是有限的。此外，諸如動脈瘤修復的手術由于包括動脈瘤區域臨時性血管夾持的各種程序而為極端時間敏感的。因此，程序的效率為非常關鍵的，并且基于患者特定局部幾何形狀和動脈瘤物理性質的詳細計劃為基本的。為達成外科手術前準備的新水平，越來越多地利用3D CT和MRI圖像。然而，對于外科手術演練而言，那些圖像僅單獨提供輕微的益處。

已經開發了一種手術演練和準備工具，以將靜態醫學圖像轉換為動態和交互式多維全球虛擬實境，即可由醫生用于即時模擬醫療程序的六(6)個自由度模型(“MD6DM”)，所述手術演練及準備工具先前描述于以引用的方式并入本文的美國專利號8,311,791中。

MD6DM提供了圖形模擬環境，使醫生能夠在全球虛擬實境環境中體驗、計劃、執行并導航介入。具體而言，MD6DM給予外科醫生使用由傳統2維患者醫學掃描構建的獨特多維模型進行導航的能力，所述模型給出全體積球形虛擬實境模型中的球形虛擬實境6個自由度(即線性；x、y、z以及角度、橫擺、俯仰、滾動)。

MD6DM由患者自己的醫學圖像數據集(包括CT、MRI、DTI等)構建，并且為患者特定的。如果外科醫生需要，可以整合代表性大腦模型，例如Atlas數據，以創建部分患者特定模型。所述模型給出了從MD6DM上的任一點的360°球形視圖。使用MD6DM，觀察者虛擬地定位解剖結構內部，并且可以查看并觀察解剖結構和病理結構，就如同他站在患者體內一般。觀察者可以向上、向下、在肩膀上等來查看，并且將相對于彼此觀察原始結構，恰好如同在患者體內發現它們一樣。內部結構之間的空間關系得到保存，并且可以使用MD6DM來理解。

MD6DM的算法獲取醫學圖像信息并將其構建成球形模型，所述球形模型為當在解剖結構內“飛行”時可從任何角度檢視的完整而連續的即時模型。具體而言，在CT、MRI等獲取真實生物體并將其解構為由數千個點構建的數百個薄片之后，MD6DM通過表示來自內部和外部的那些點中的每個點的360°視圖來將所述生物體還原為3D模型。

在一個實例中，醫生可能想要利用MD6DM中可用的信息并在手術室(OR)內在實際外科手術程序期間使用它。然而，外科醫生可能已經在手術期間在手術室中使用顯微鏡或內窺鏡。因此，外科醫生將他的眼睛從顯微鏡或內窺鏡移開以查看MD6DM或其他類型的患者掃描或數據可能為低效的、分散注意力并且耗時的。此外，在已經擁擠的手術室中包括用于查看患者掃描和模型(例如MD6DM)的附加設備和系統可能為不實際或不可能的。

發明內容