[發明專利]3D醫學圖像的虛擬現實或增強現實可視化

有效

• 申請號: 201780018916.1
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN108882854B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: J·希爾瓦;J·希爾瓦
• 申請（專利權）人: 華盛頓大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G06T17/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉都;楊曉光

公開了使用VR/AR可視化系統的3D醫學圖像的虛擬現實或增強現實(VR/AR)可視化的系統和方法。VR/AR可視化系統包括可操作地耦接到VR/AR裝置的計算裝置，并且VR/AR裝置包括全息顯示器和至少一個傳感器。全息顯示器被配置為向操作者顯示全息圖像。計算裝置被配置為接收對象的解剖結構的至少一個存儲的3D圖像和至少一個外科器械的至少一個實時3D位置。計算裝置進一步被配置為將至少一個外科器械的至少一個實時3D位置配準為對應于對象的解剖結構的至少一個3D圖像，并且生成全息圖像，全息圖像包括在對象的解剖結構的至少一個3D圖像上覆蓋的至少一個外科器械的至少一個實時位置。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年3月21日提交的美國臨時申請No.62/310,969的權益，其全部內容并入本文。

背景技術

介入外科手術的中心問題仍然是器官和血管內未暴露的解剖結構的可視化和醫療裝置(諸如導管、支架、探針等)的定位。隨著手術從最大暴露轉向微創，對增強可視化的要求更加深遠。例如用于心律失常的微創經導管消融。

在健康的心臟中，有組織的電激發導致心臟收縮。當該電活動變得不規律時，心臟不再有效泵送，并且患者會出現頭暈、昏厥和/或猝死。據美國疾病控制和預防中心的統計數據估計，在美國每年有超過60萬受害者因心臟病猝死。不穩定的不規率的電心臟活動被稱為心律失常，并且通常由心臟中的異常電連接引起。心律失常影響所有年齡段的人。

通過放置在心臟中的導管將一個或多個能量脈沖施加到心臟的所選區域可以有效地去除這些短路，稱為經導管消融。可以使用經導管消融施加的能量脈沖的類型的非限制性示例包括射頻能量脈沖、低能量脈沖和高頻超聲脈沖。作為現代心律失常療法的主要支柱，消融手術需要將多個導管插入心臟，以記錄電活動，識別心律失常原因的關鍵位置，并使用射頻能量或冷凍療法消融組織。目前，胸壁掩蔽心臟和電生理學實驗室中的數據分離(即電信號、解剖位置等)使消融手術變得復雜，需要醫生在心理上重建心臟模型。

通過開發電解剖標測系統顯著地增強了這些手術，該電解剖標測系統構建了包含解剖位置和局部電信號二者的心臟內膜表面(心內膜)的逐點圖。然而，這些系統受到多個二維屏幕上的關鍵測量的顯示限制。在心理上將電記錄與整體多維心臟解剖結構相關的技能仍然是心臟電生理學家和手術內協作訓練中的關鍵挑戰。因此，培訓新醫生非常困難，并且結果中顯著的技能依賴變化是常見的。

發明內容

在一個方面，提供了一種VR/AR可視化系統。VR/AR可視化系統包括：VR/AR裝置，其包括被配置為向操作者顯示全息圖像的全息顯示器；以及計算裝置，其可操作地耦接到VR/AR裝置。計算裝置包括非易失性存儲器和處理器。計算裝置被配置為接收對象的解剖結構的至少一個存儲的3D圖像，接收至少一個外科器械的至少一個實時3D位置，將至少一個外科器械的至少一個實時3D位置配準為對應于對象的解剖結構的至少一個存儲的3D圖像，并生成全息圖像。全息圖像包括在對象的解剖結構的至少一個3D圖像上覆蓋的至少一個外科器械的至少一個實時3D位置。

在另一方面，提供了一種3D醫學圖像的VR/AR可視化方法。方法包括使用計算裝置接收對象的解剖結構的至少一個存儲的3D圖像。計算裝置可操作地耦接到VR/AR裝置，并且VR/AR裝置包括全息顯示器和至少一個傳感器。方法進一步包括使用計算裝置接收至少一個外科器械的至少一個實時3D位置，將至少一個外科器械的至少一個實時3D位置配準為對應于對象的解剖結構的至少一個存儲的3D圖像，以及使用全息顯示器，向操作者顯示全息圖像，全息圖像包括在對象的解剖結構的至少一個3D圖像上覆蓋的至少一個外科器械的至少一個實時3D位置。