用於生成病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型的系統和方法

2023-04-24 03:48:31 7

用於生成病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型的系統和方法
【專利摘要】本發明的實施方式針對執行圖像引導手術的計算機仿真的方法。所述方法可以包含接收特定病人的醫學圖像數據和元數據。基於所述醫學圖像數據和所述元數據可以生成病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型。利用所述基於數字圖像的模型和所述元數據可以執行圖像引導手術的計算機仿真。
【專利說明】用於生成病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型的系統和方法
[0001]發明背景
[0002]像比如血管內手術這樣的許多微創醫療手術，即使對於最有經驗的醫生來說，能夠構成挑戰。曲折的解剖學、難以可視化、複雜病變，以及其他併發症能夠增加更多的手術時間、透視曝光和造影劑的使用。如果進入策略或設備的選擇不是最滿意的，那麼就可能損失寶貴的時間。因而，引入了用於訓練醫生而避免不必要的風險的圖像引導手術的仿真系統，其可以充當手術前的規劃工具或手術後的評估工具。
[0003]附圖簡述
[0004]在本說明書的結論部分，特別地指出並清楚地要求保護關於本發明的主題。然而，本發明關於操作組織和操作方法，連同其對象、功能和優勢，最好通過參考以下詳細描述來理解，當閱讀附圖時，其中:
[0005]圖1顯示的是根據本發明的實施方式的仿真圖像引導手術的示例的系統；
[0006]圖2是說明根據本發明的某些實施方式，基於病人元數據，仿真圖像引導手術的方法的流程圖；以及
[0007]圖3顯示的是示例的截圖，該截圖是關於病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型的展示和相關元數據的展示。
[0008]要理解的是，為了說明的簡單和清楚起見，圖中所示的元件並不一定按照比例繪製。例如，為了清楚起見，相對於其他元件，一些元件的尺寸可能被放大了。此外，如認為適當，標號可以在圖中重複表示相應的或類似的元件。
[0009]發明實施方式詳述
[0010]在下面的詳細描述中，闡述了大量特定的細節以提供對本發明的完整理解。然而，本領域的普通技術人員將理解沒有這些特定的細節本發明也可以被實施。在其他的實例中，所熟知的方法、程序、組件、模塊、單元和/或電路並沒有詳細描述以免使本發明難以理解。
[0011]本發明的實施方式針對基於醫學圖像數據和病人特有的元數據生成解剖學和/或生理學結構的基於數字圖像的模型。解剖學和/或生理學結構可以是器官、組織或血管，例如，血管、心臟、骨骼或任何適用的區域、部分(可能是內部的)或對象的部位。本發明的某些實施方式針對基於醫學圖像數據和病人特有的元數據生成基於數字圖像的表現、仿真或與生理行為相關的模型。數字模型的生理結構可基於元數據。例如，基於關於特定病人的元數據，關於特定病人的數字模型可以仿真或以其他方式與特定病人的生理行為相關。例如，與醫療工具的互動、藥物反應、對特定病人的事件的反應都可以由數字模型來仿真、呈現和/或執行。仿真生理行為可以包括，例如，血管彈性、血流速度、對某些藥物或不同藥物劑量的反應、骨骼強度、破裂(rapture)概率、輻射敏感性、對不同的氣囊充氣壓力的血管反應等等。因此，本發明的實施方式可以被用於許多用途。例如，為了使可用於醫生培訓、研究或演示程序的仿真手術的執行能夠進行。
[0012]本發明的實施方式可以使得能夠基於從對象的掃描接收到的醫學圖像數據以及還基於可從本領域所知的例如數字成像和通信(DICOM)圖像標頭(header)中獲得或接收的病人的元數據，產生解剖學和/或生理學結構的病人特有的基於數字圖像的模型。對象可以是，例如即將接受圖像引導手術(image-guidedprocedure)的病人。根據本發明的實施方式，醫學圖像或其他數據可以是獲自於病人的病人特有的醫學圖像和參數。例如，醫學圖像或其他數據可以從特定的病人獲得並由一個或多個成像系統提供給本發明的實施方式，所述成像系統諸如計算機斷層掃描(CT)、CT-透視、透視、磁共振成像(MRI)、超聲、正電子發射斷層成像(PET)和X射線系統或任何其他合適的成像系統。本發明的實施方式可以用作本文所述的輸入醫學圖像數據來產生解剖的結構、器官、系統或區域的2D模型、3D模型或4D模型。
[0013]根據本發明的實施方式，生成解剖學結構的基於數字圖像的模型的方法可以包括對關於病人的任何數據、參數、元數據或其他信息的接收和合併或其他利用。例如，關於病人的醫療歷史或情況、已知的疾病、過敏、藥物過敏等之類的任何信息或元數據可以被視為元數據且被本發明的實施方式用於生成病人的解剖學的或相關聯的生理結構的基於數字圖像的模型。其他元數據可以是由一個或多個醫生所給出的診斷信息和/或建議、化驗結果、來自各種系統如放射系統的結果。例如，基於放射科醫生的醫學結論和診斷，可以增強基於數字圖像的模型的特定部分。例如，可以增強特定部分、區域或器官的解析度，例如通過產生或合成附加的人工信息，諸如人工CT片、合成的X射線圖像或本文所述的其他醫學圖像數據來實現。在特定的情形中，基於放射科醫生診斷的血小板阻塞率(如，在右頸內動脈中完全阻塞)，能夠生成基於圖像的模型以反映關於可能在特定位置的血小板阻塞的任何方面。
[0014]根據本發明的實施方式，仿真手術可以基於元數據。根據有關的或相關的元數據，基於數字圖像的模型可以被操縱。例如，基於數字圖像的模型的各種屬性、行為方面或其他參數可以根據或基於元數據，諸如年齡、性別、醫療情況或除了本文所述的醫學圖像之外的關於特定病人的任何適用的元數據。例如，數字模型的行為方面，如，由數字模型展現的與仿真醫療工具的交互或對所施用的藥物的反應可以根據或基於本文所述的元數據。
[0015]為了簡單和清楚起見，本文所述的除了從成像系統接收的圖像數據外的任何參數、數據或信息，在本文稱為「病人元數據」或簡稱為「元數據」，以便將這些數據與圖像數據區別開。因此，以上所述的年齡、性別、體重、身高、生活方式、抽菸或其他習慣、醫療史或情況，已知的疾病或過敏，或任何這些相關的或可用的信息在本文可以稱為「病人元數據」或簡稱為「元數據」。正如本文所述，本發明的實施方式可給用戶提供圖像的不同視圖和其他醫學數據。在某些實施方式中，可以基於所接收到的原始醫學圖像數據、人工生成的醫學圖像數據、元數據或元數據、原始的和人工的醫學圖像數據的組合生成圖像。例如，人工數據可以是通過檢查從CT系統接收的CT生成的或合成的CT片或圖像。在某些實施方式中，關於特定表面、角度或成像系統的圖像可以基於所接收的原始醫學圖像數據、人工生成的醫學圖像數據和/或元數據生成。例如，基於表示特定的興趣點的元數據，可以生成或顯示圖像。例如，表示特定的器官的元數據可能需要特別關注，可以促使本發明的實施方式生成該特定的器官可以被最好地觀察的圖像。
[0016]在特定的情況下，如本文所述的，可以基於CT系統的輸入生成基於3D數字圖像的模型。X射線圖片然後可以基於數字圖像模型且與元數據相關地被生成，使得特定的區域或器官被最好地觀察。例如，二維(2D) X射線圖片通過將三維基於數字圖像的模型投影於二維表面或平面而生成，使得特定的器官可以被用戶最好地觀察。本發明的實施方式可以使用戶能夠選擇X射線照相機關於病人的視角、位置或定位且生成可由位於所選擇的定位和/或位置的X射線照相機提供的X射線圖像或圖片。因此，即使沒有使用真實的X射線照相機用於獲得這些圖像，人工的或合成的X射線圖像或圖片可以被生成和提供。因此，基於表示特定的器官或區域需要特別關注的元數據，用戶可以請求和/或被提供所感興趣的區域或器官的X射線之類的圖像。
[0017]在示例性的實施方式中，從CT系統接收的數據可以被用於生成基於數字圖像的3D模型且這個模型還被用於生成可由安裝在例如用於檢查結腸的結腸鏡上的照相機提供的視圖。因此，在這樣的示例性實施方式中，揭示內部方面的視圖或結腸的視圖可以被生成和顯示。同樣地，關於任何適用的技術或系統的視圖或圖像可以基於數字圖像模型被生成。因此，基於醫生或系統可能具有的元數據，在生成和/或顯示基於圖像的模型之前，醫生可以請求和/或自動地被提供能夠使醫生觀察感興趣的特定區域或器官的視圖。在某些實施方式中，基於元數據，特定的視圖(如，本文所述的X射線之類或內部的視圖)可以自動地生成。例如，基於表示病人患有腸炎疾病的元數據，可以生成和顯示如上文所述的揭示內部方面的視圖或結腸的視圖。
[0018]本領域的普通技術人員可能非常盼望生成通常由各種系統產生的視圖或圖像的能力。這種能力的優勢可以包括成本和時間的顯著節約，因為基於元數據和從第一成像系統接收的數據，本發明的實施方式可以提供關於第二個不同系統的輸出，該輸出可以揭示本文所述的感興趣的方面。因此，根據元數據合成和提供關於仿真的成像設備的任何角度、方向、位置或定位的圖像的能力可以被該行業非常盼望，因為它們能使醫生有效地檢查感興趣的區域、器官或其他方面。在某些實施方式中，除了或代替此處所述的基於原始圖像數據生成的基於圖像的模型之外，可以顯示本文所述的人工視圖。
[0019]如本文所述的，元數據的顯示可以與仿真手術的呈現、進程或其他方面集成或協調，或以其他方式關聯。在某些實施方式中，元數據的呈現可以根據用戶的選擇來進行。例如，用戶可以在仿真模型上點擊定位，或以其他方式選擇或指示對與仿真模型相關的定位、解剖學器官或區域的興趣且被提供相關的元數據。在其他的實施方式中，元數據的呈現可被自動地與仿真手術的進程、狀態、模式或環境同步或協調。例如，關於可在仿真手術中顯示的導管、線、支架或其他仿真工具的位置的元數據可以被自動地顯示。
[0020]在某些實施方式中，在仿真的醫療工具從第一個位置被移動到第二個位置時，第一顯示的元數據可以自動地被第二元數據(與第二個位置相關)代替，使得與第二個位置相關的元數據被呈現，而不是呈現與第一個位置相關的元數據。因此，元數據的呈現可以自動地與仿真手術同步、匹配和/或相協調。例如，關於患有腸炎疾病的病人的最近的化驗結果可以在選擇或點擊仿真模型中的腸時被顯示。在其他實施方式中，當仿真的醫療工具被帶到接近相關的仿真的解剖學器官時，解剖學器官的真實的X射線圖像可以被顯示。
[0021]參閱圖1，示出了用於生成解剖區域的基於圖像的數字模型的示例性系統100。根據本發明的實施方式，示例性系統100還被用於仿真圖像引導手術。如圖所示，系統100可以包含計算設備，該計算設備包含大量的單元且可操作地連接到輸入和/或輸出(I/o)單元。系統100可以包括輸入單元105、輸出單元120、模型生成單元110、仿真單元115、管理單元135、資料庫140、呈現單元125、存儲器130和控制器131。輸入單元105可以包括網絡接口卡(NIC)，例如，使系統100能夠與PACS系統、滑鼠、鍵盤、觸控螢幕或觸摸墊或任何合適的輸入設備進行通信。輸入單元105可以包含操作仿真工具和跟蹤用戶對這些工具的操作的裝置。例如，諸如把手、激活按鈕等等之類的實體對象，還有真正的或仿真的醫療工具可以被連接到輸入單元105以使用戶能夠操作仿真工具，如仿真的導管、縫合器、手術刀、剪刀、內窺鏡等等。
[0022]此外或可選地，輸入單元105可以包括有線的或無線的網絡接口卡(NIC)，該網絡接口卡可以例如，從成像系統接收數據且可以將已獲得的數據、信息或參數存儲於本地資料庫140中。根據某些實施方式，協調單元，如，通信管理單元可以利用NIC與存儲醫學圖像的系統或伺服器(如影像存檔與通信系統(PACS))進行通信，可以從這樣的系統、伺服器或應用獲得任何相關的成像信息、數據或參數且可以將獲得的數據、信息或參數存儲於本地資料庫140中。輸出單元120可以包括顯示屏、揚聲器，與顯示屏接駁使得能夠可視輸出的組件或可選地，與揚聲器或其他音頻設備接口使得能夠可聽輸出的組件。輸出單元120可以包括一個或多個顯不器、揚聲器和/或任何其他合適的輸出設備。輸出單兀120可以額外地包括力反饋組件，該力反饋組件可以施加、促使或生成物理力或阻力(例如，像摩擦的阻力)於可能由用戶操作或操縱的物理輸入設備。輸出單元120和輸入單元105可以與系統100的任何其他的組件或單元進行通信且因此可以使這些單元能夠與外部系統通信。單元105、110、115、125和135可以是或者可包含軟體、硬體、固件或及其任何適當的組合。輸出單元120可以使數據能夠通信到外部庫，例如，手術計劃可以通過輸出單元120被通信到外部圖像資料庫145、外部元資料庫147或可以存儲手術計劃的任何其他系統。
[0023]圖1中還示出了外部圖像資料庫145、外部元資料庫147和成像單元146。外部圖像庫145可以是任何合適的或適用的資料庫、庫或大容量外存儲器。例如，外部圖像資料庫145可以是影像存檔與通信系統(PACS)檔案庫或庫。如本領域所公認的，PACS系統可以包含可專用於醫學圖像的存儲、檢索、分配和呈現的計算設備和/或其他設備。PACS系統中的圖像可以根據不同格式被存儲，如DICOM。PACS系統典型地包含或可操作地連接到用於歸檔諸如CT、MRI或其他圖像和相關數據的歸檔系統，用於傳輸病人敏感或私人信息的安全網絡，且可能包含用於從歸檔系統中接收圖像或其他數據的計算設備。本發明的實施方式可以被配置為如通過連接到網絡的網絡接口卡(NIC)與PACS系統交互，使得能夠和PACS系統通信。外部元資料庫147可以是任何合適的或適用的資料庫、庫或檔案庫。例如，外部元資料庫147可以是本文所述的PACS檔案庫或庫。在某些實施方式中，相同的PACS、庫或資料庫系統可以被用於實現或方便外部元資料庫147和外部圖像庫145。在某些實施方式中，如在PACS系統或DICOM系統中，外部元資料庫147可以與外部圖像資料庫合併。
[0024]根據本發明的實施方式，為了接收或獲得數據或元數據，或為了發送(如，為了存儲)信息或元數據，系統(如，系統100)可與任何適用的或合適的系統進行交互。根據任何標準或協議存儲的信息可以從經由網絡與諸如系統100的系統交互或直接連接到諸如系統100的系統的任何系統獲得。本發明的實施方式可以根據任何標準或協議發送和/或接收信息。例如，通過根據本發明的實施方式的系統，根據如健康水平7(HL7)、電子數據交換(EDI)或衛生信息服務架構(HISA)的協議，保健病歷、數據或元數據可以被存儲(如，通過外部系統或通過系統100)、發送或接收。[0025]管理單元135可以與可能是PACS系統的外部資料庫145交互，如，通過網絡和可根據和/或通過實施預定義的協議。CT、MRI或其他圖像和相關數據可被這樣檢索、接收或從這種PACS或其他系統獲得，且還可能如本文所描述的那樣使用和/或存儲或緩衝在例如資料庫140中。管理單元135可以通過網絡或通過如通信總線的直接連接與外部元資料庫147交互以檢索任何相關的、適用的或所需要的元數據。例如，可獲得的參數、數據或信息，諸如年齡、性別、體重、身高、血壓、心率或任何其他生命特徵、運動習慣、醫療史和/或化驗結果、家族史、抽菸習慣、已知疾病、過敏、藥物過敏、不同區域的X射線或其他圖像或任何醫療記錄，所有都可以從外部元資料庫147中獲得。要理解為了簡單和清楚起見，圖1中顯示了單個的外部元資料庫147。然而，為了獲得任何相關的、適用的或所需的元數據，系統100可以與任何數量的元資料庫交互。
[0026]在某些實施方式中，為了獲得元數據，元資料庫147可以與例如其他醫療設施中的其他庫交互。在另外的實施方式中，通過連接到元資料庫147或連接到系統100的可移除的存儲設備和介質如光碟(CD)，元數據可以被提供給元資料庫147和/或系統100。因此，本發明的實施方式不限於元數據來源的類型、性質或其他方面，也不限於這種元數據被通信和/或接收的方式。管理單元135可以與系統100的任何組件交互且可以協調系統100的操作。例如，管理單元135可以協調資料庫140與外部資料庫(諸如外部圖像資料庫145)、成像單元146和元資料庫147的操作，如，以使資料庫140能夠從外部庫接收任何所需的數據。
[0027]成像單元146可以是成像系統，諸如計算機斷層掃描(CT)、CT-透視、透視、磁共振成像(MRI)、超聲、正電子發射斷層成像(PET )和X射線系統或其他任何合適的成像系統。如圖所示，醫學圖像數據和/或相關數據可以由外部圖像資料庫145從成像單元146接收。外部庫145可以從任何其他適用的源，如，通過網絡從遠程站點或醫院或通過可連接到庫145的可移除的存儲設備接收醫學成像數據。如圖所示，系統100可以直接從成像單元146接收圖像數據和/或相關數據。雖然圖中並未顯示，但是系統100可以從任何適用的源接收成像數據和/或其他數據，因此，本發明的實施方式不限於醫學成像數據或其他數據的來源的類型、性質或其他方面，也不限於這種數據被通信和/或接收的方式。
[0028]模型生成單元110可包括用於生成數字模型及其圖形表示的組件或模塊，該數字模型及其圖形表示諸如器官、血管系統或對象身體內所感興趣的任何其他區域的解剖學結構的3D解剖學模型。模型可以由模型生成單元110根據經輸入單元105從成像系統接收的信息而生成，例如，從CT系統接收的醫學圖像。要認識到本發明的實施方式並不限於用於生成解剖學結構的基於數字圖像的模型的方法或系統，任何方法或系統可以被用於生成這種模型，而不脫離本發明的範圍。除了基於圖像數據生成之外，模型可以由模型生成單元110根據本文所述的方式獲得的且可能存儲在資料庫140中的元數據來生成。例如，基於醫學分析和測量，可以生成更精準的模型。從病人那裡獲得的任何測量、結果、參數或其他元數據都可以被用在模型的生成上。例如，血管不同部分的測量直徑可以被用在血管的建模上。
[0029]根據本發明的實施方式，基於數字圖像的模型可以與不同的行為方面相關聯。例如，仿真單元115可以基於元數據促使模型進行動作或呈現特徵。例如，模型(或模型中的器官)與仿真的醫療工具的交互對於特定的模型可以是特定的。例如，在以上示例性的情況中，具有較硬的血管壁的年老病人的模型相比於較年輕的病人的模型，對導管的反應可能不同，如，當導管被壓在年老病人的模型中的血管壁上時，血管壁可能不像年輕病人的模型中類似的血管壁那麼有彈性(yield)或彎曲。基於數字圖像的模型可以根據其他任何元數據而生成，如，性別、體重、身高、生命體徵、運動習慣、醫療史和/或化驗結果、家族史、抽菸習慣、已知的疾病、過敏、藥物過敏、不同區域的X射線或其他圖像或其他任何醫療的、個人的或有關的信息。
[0030]仿真單元115可以包括用於生成圖像引導手術的仿真的組件。例如，當用戶應用仿真單元115執行仿真，例如作為圖像引導手術之前的程序時，數字模型的圖形表示(如，由模型生成單元110生成)及仿真過程可以在顯示器上顯示，所述顯示器可以是輸出單元120中的一個。解剖學的器官、系統、部分或區域的數字模型的生成(例如，通過模型生成單元110)和手術的仿真(例如，通過仿真單元115)可以根據美國專利申請公開US2009/0177454中所述的方法、系統和/或其他方面。解剖學器官、系統、部分或區域的數字模型的生成可以基於或根據本文所述的元數據。同樣地，圖像引導手術的仿真可以基於或根據元數據。仿真單元115可以包括基於元數據來生成圖像引導手術的仿真的組件。例如，仿真單元115可以使仿真的模型呈現、包括或具有相關元數據有關的屬性或特徵。例如，藥物用藥後的過敏或反應、與仿真的醫療工具的交互或仿真模型的任何其他方面或行為可以根據或基於相關病人的元數據。
[0031]控制器131可以是任何合適的控制器或處理單元，如，中央處理單元處理器(CPU)。存儲器130可以是任何合適的存儲器組件、設備、晶片或系統且可以存儲應用或可以由控制器131執行的其他可執行代碼和/或數據，如，可被應用使用的數據或被控制器131執行的程序。例如，實現模型生成單元110和/或仿真單元115的可執行代碼、應用或模塊可以被裝載到存儲器130且由控制器131執行。
[0032]要認識到本文所述的系統100是示例性的系統。根據本發明的實施方式，系統100可以在單個計算設備上實現或可選地，在分布式配置中，在兩個或多個不同的計算設備上實現。例如，模型生成單元110可以在第一計算設備上操作且被第一管理單元管理，而仿真單元115可以在另一計算設備上操作且被與第一管理單元相通信的第二管理單元管理。在其他示例性的實施方式中，管理單元135可以在計算設備上操作，模型生成單元110可以在第二計算設備上操作且仿真單元115可以在第三計算設備上操作。
[0033]呈現單元125可以控制、協調或管理仿真手術和相關的醫學圖像數據和元數據的視頻、聲音或其他方面的顯示或呈現。例如，呈現單元125可以從多個源接收數據、參數或其他信息且將接收或獲得的數據合併到給用戶的呈現中。呈現單元125可以協調、同步或關聯來自多個源的信息的呈現於單個的呈現中。
[0034]例如，呈現單元125可以協調或同步元數據的呈現，如，本文所述的病人元數據的顯示可以與圖像引導仿真手術的呈現和/或執行相協調或同時進行。可選地或另外地，呈現單元可以根據用戶的選擇進行元數據的呈現。例如，如本文進一步描述的，感興趣的區域的選擇可以從用戶接收而相關元數據的呈現可以根據該選擇來進行。管理單元135可以與任何模塊、單元、應用或其他適用的實體交互且可以進行本文所述的流程、程序或其他方面的協調、調度、仲裁、監督和/或管理。例如，呈現單元125可以協調或同步程序計劃的呈現。
[0035]參閱圖2，其示出描述根據本發明的某些實施方式的用於生成病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型和仿真圖像引導手術的示例性流程圖。該方法可以包括接收關於特定病人的醫學圖像數據和元數據，其可與要被治療的特定對象或病人(框210)相關。醫學圖像數據可以從成像或掃描系統直接接收到，諸如，例如，CT或MRI掃描儀，或可選地從外部圖像資料庫，諸如影像存檔與通信系統(PACS)接收到。本領域的技術人員將理解，可以從任何其他適用的源接收醫學圖像數據。元數據可以直接從元資料庫、資料庫或其他任何源接收，如，本文所述的元資料庫147。本領域的技術人員將理解，可以從任何其他適用的源接收元數據。
[0036]根據某些實施方式，所接收的醫療數據和元數據可以被本地或內部地存儲於資料庫中，如資料庫140中。根據某些實施方式，可能基於所接收的數據，數據可被生成。例如，基於一組300張CT圖像和本文所述的元數據，可以生成擴展的一組600張。例如，通過檢查初始的一組圖像和還通過檢查關於特定病人的元數據，本發明的實施方式，如，由控制器131執行的可執行代碼，可以生成或產生另外的圖像且這樣生成了一組新的圖像。例如，如果一組給定的圖像是通過根據成像單元的每一釐米(Icm)的運動獲取的單個圖像生成的，那麼可以通過人工生成反映成像單元每半釐米(l/2cm)的運動的圖像來產生一組新圖像。
[0037]在某些實施方式中，基於初始的一組中的兩張連續的圖像且還基於本文所述的元數據，另外的圖像可以人工生成，如，通過觀察兩張初始圖像的不同且還通過觀察由相關元數據反映的不同方面。例如，基於本文所述的元數據，本發明的實施方式可以生成感興趣的特定區域的人工圖像。例如，基於表示特定疾病或情況的元數據，相關區域可能需要更高的解析度。因此，為了提供對特定區域的更好的觀察，基於元數據，另外的人工圖像可以被生成。這種基於元數據生成圖像或其他醫學圖像數據可以是自動的或其可以基於用戶的選擇。例如，在研究了病人的元數據之後，醫生可以確定在生成的模型中的特定區域需要更高的解析度。在這種情況下，醫生可以選擇要使用更高的解析度生成的區域，或使這些區域基於更多數量的圖像來建模。如本文所述，基於這種選擇，可以生成另外的或人工的圖像。
[0038]在其他實施方式中，基於元數據生成人工圖像可以是自動的。例如，系統100可以被配置為自動地生成另外的圖像，或基於關於病人的元數據的特定的參數、值或其他標準確定每個特定區域最少數量的圖像是可用的。例如，表示心臟可能的狀況的元數據可以促使另外的人工圖像生成，使得對於數字模型中的心臟或心臟周圍的特定區域可以實現至少反映成像單元的l/4cm運動的解析度。其他任何原則或標準可以與任何元數據和/或建模的區域或解剖學器官相關地被同樣地配置。
[0039]人工生成圖像可以被插入到兩個相關的原始圖像之間以生成一組可以是連貫的且可足以表示相關病人的解剖方面或其他方面的新圖像。這種圖像的生成可以使本發明的實施方式能夠提供更好的解析度，且增強醫學數據和仿真手術的相關性，如本文所述的。這種基於元數據的圖像生成可以使本發明的實施方式能夠提供基於元數據的可選擇的解析度，這樣基於由本文所述的相關元數據反映的病人的醫療情況或其他方面，可能自動地提供感興趣的特定區域的更高解析度。因為可用於本文所述的本發明的實施方式的元數據可以關聯到病人的高度相關的醫療方面，自動地，選擇性地和/或以其他方式基於元數據生成另外的或人工的圖像，這樣自動地和/或選擇性地提高模型中所選擇區域或解剖學器官的解析度和/或精度，可能是本發明的高度欣賞的方面。一組圖像，不管是接收的還是擴展的，如本文所述的，都可以被本地存儲在，如，資料庫140中。[0040]如本文所述，可以處理由成像系統捕獲並從其接收的原始的醫學圖像數據。醫學圖像數據的處理可以在本文所述的基於圖片或圖像生成模型之前進行。例如，用於渲染的像素可以通過將插值應用到捕獲的像素或其他與圖像相關的數據來產生。例如，可以通過捕獲的CT片的插值人工地生成CT片。本領域所熟知的窗口變換可以是可以通過本發明的實施方式應用於醫學圖像數據的處理的另一個例子，例如，以增強、改變或修改像可以從成像系統接收到或可以如本文所述的人工地生成的圖像的對比度或亮度的方面。任何這樣的處理都可以基於元數據。例如，像特定區域或解剖學器官的對比度或亮度的方面可以基於元數據被增強或改變。例如，已知的疾病可能被發現影響特定的區域或解剖學器官。因此，基於病人的元數據中這種疾病(或者這種疾病的可能性)的表現，可能受影響的區域或器官的對比度或亮度可能增加。在某些實施方式中，可使用DICOM標籤。例如，命名為「窗口中心」 (0028，1050)的DICOM標籤和/或命名為「窗口寬度」 (0028，1051)的DICOM標籤可被用於設置分割過程或與生成病人特有的基於數字圖像的模型的其他操作的閥值。
[0041]如框215所示，該方法可包括基於醫學圖像數據和元數據生成病人特有的、解剖學結構的模型。解剖學結構的生成可以基於例如，通過框210所示的接收的和/或如本文所述的生成的醫學數據和元數據的檢查和/或處理。在成像數據是病人特有的情況時，如，通過對真實的特定病人成像或掃描生成或基於特定的病人圖像數據和元數據擴展的，解剖學模型也可能是病人特有的，亦即，如本文所述生成的模型可以表示特定的、真實的病人。模型的生成可以根據美國專利申請公開US2009/0177454中所描述的方法或其他方面。本文還描述了，數字模型可以基於元數據生成。病人特有的、解剖學結構的模型可以基於關於病人的任何元數據生成，例如，病歷、醫生的診斷或觀點、病人可能採取的治療等等。
[0042]例如，基於先前的檢查，基於病人的元數據可以發現或推斷病人血液系統中的血小板類型，且仿真模型可以根據發現或推斷的這種血小板類型。血小板類型可能影響手術的仿真。例如，如果狹窄的血小板比例是60%，那麼所生成的模型可以反映這種比例。與病變相關的元數據可能是可用在本文所述的模型的生成和/或仿真手術的執行中的元數據的另一個例子。在某些實施方式中，模型中的特定的器官可以基於元數據生成或建模。例如，不完整的信息可以用元數據來補充。例如，從成像系統接收到的數據僅足以建模器官的一部分，如，血管，但是可能不足以建模整個血管或可能需要的血管的附加部分。在這種示例性情況下，基於識別像血管的特定器官的元數據，模型生成單元110可以例如通過外推法擴展血管，使得血管的足夠部分被建模。在其他情況下，基於元數據，病症或其他現象可以被建模。例如，基於元數據，血管中的病變，器官的形變或其他方面可被建模，即使它們沒有被反映在成像數據中，如，沒有被反映在從病人獲得的CT圖像中。
[0043]如框220所示，方法可能可選地包括基於元數據，建議在圖像引導手術中使用的物理醫療工具。例如，基於元數據，導管模型或類型，氣囊類型或尺寸或導線尖端所有都可能被建議。正如本領域所熟知的，不同的醫療工具或醫療工具類型可能適合不同的病人和/或者不同的病人情況。例如，第一個導管可能適合患有第一種疾病或情況的年輕的男性病人，第二個導管可能適合患有第二種疾病或情況的年輕的女性病人和第三個導管可能適合患有第三種疾病或情況的年老的女性病人。因此，基於疾病、治療情況或從元數據確定的任何方面，如框220所示，像導管這樣的醫療工具可能被自動地建議。
[0044]如框225所示，方法可能可選地包括基於元數據，建議在圖像引導手術中要給病人施用的物質或藥物。例如，基於元數據，施用肝素(如，在部署氣囊或支架之前)或硝酸甘油(如，當頸動脈痙攣被仿真時)和/或阿託品(如，當特定的血壓現象被仿真時)可以被仿真單元115自動地建議。可以基於元數據選擇建議要施用的藥物類型。
[0045]正如本領域所熟知的，不同的藥物或治療可能適合於不同的病人和/或不同的病人情況。例如，第一種藥物和/或劑量可能適合於患有第一種疾病或情況的年輕的女性病人，第二種藥物和/或劑量、治療或物質可能適合於患有第二種疾病或情況的年輕的男性病人，而第三種藥物和/或劑量、治療或物質可能適合於患有第三種疾病或情況的年老的男性病人。因此，基於疾病、治療情況和/或可從本文所述的元數據確定的任何方面，藥物、治療或物質或類型和劑量和/或及其採用速率，如，鎮靜藥物的類型、劑量和施用速率可以如框225所示的被自動地建議。要理解與藥物或物質的施用或注射有關的任何方面可以基於本文所述的元數據被自動地建議。例如，藥物或物質的類型和劑量，施用的速率和/或位置，或其他方式(如，靜脈內或穿過胃腸道)都可以基於本文所述的元數據被建議。所施用的藥物或物質的選擇還有施用方法和本文所述的其他方面的這種自動化可以節約時間，還有助於避免錯誤的決定，因而是本發明非常有價值的特徵或方面。要理解很多建議的醫療工具、物質和/或施用方法可被呈現或顯示給用戶，用戶可以選擇這麼多建議的意見中的一個。
[0046]根據本發明的某些實施方式，要使用的元件可以基於元數據和/或仿真模型被建議。在其他的實施方式中，基於病人的元數據可以自動地選擇元件。例如，基於病人的元數據中所表示的病人的年齡，第一個支架可能被建議用於年輕的病人，而第二個支架，其更適合於年老的病人，可能被自動地建議或被選擇。其他元件可以基於病人的元數據被選擇，如，被用於腹主動脈瘤(AAA)和/或胸主動脈瘤(TAA)的仿真手術的移植物、在周圍性栓塞仿真手術中的線圈、在開放性神經手術的仿真手術中使用的夾子或在開放性腹部手術的仿真手術中使用的套都可以例如基於病人的元數據通過仿真單元115被自動地建議或甚至自動地選擇。
[0047]根據本發明的實施方式，如可選的框220和225和230所示的，基於建議的醫療工具或物質，該方法可以包括接收醫療工具和要施用的物質以及要使用的元件的選擇。根據本發明的實施方式，本文所述的醫療工具、物質或元件的建議可以被圖形化地做出，如，在可操作地連接到計算設備或控制器如控制器131的顯示器上顯示。因此，選擇可以通過與顯示器交互(如，在觸控螢幕的情況下)或利用本領域所知的點擊式設備和/或鍵盤來執行。例如，用戶可以點擊許多顯示的所建議的醫療工具、元件、物質和/或用藥方法中的一個上。在其他的實施方式中，醫療工具、元件和/或施用的物質可能基於元數據或其他考慮、方面或標準被自動地選擇。例如，基於病人的年齡，導管可能被選擇，如，比較小的導管可能被選擇用於年輕的病人，而比較大的導管可能被選擇用於年長的病人。同樣地，最適合患有特定的第一種疾病的病人的第一種藥物可被選擇來施用，而第二種藥物或治療可被選擇用於患有不同的第二種特定的疾病的第二個病人。
[0048]如框230所示，方法可能可選地包括基於元數據，建議在圖像引導手術中要使用的元件。例如，基於病人的年齡，可以建議支架的類型或尺寸。可建議的其他元件可以是移植物、線圈、夾子和/或套。關於元件的任何參數可被建議。例如，元件的尺寸、類型、位置或方向都可以基於元數據被建議，所述元數據可能是年齡、性別、病歷和/或醫生的診斷、由醫生指示的元件(可能過去已經檢查過病人且指示了更優的治療和/或元件)。
[0049]如框235所示，方法可以包括基於解剖學結構的模型、元數據、所選工具、所選元件和所選物質，進行圖像引導手術的仿真。如本文所述，圖像引導手術的仿真可以包含仿真相關的實際手術的任何方面。例如，醫生可以操作醫療工具，可以被提供由力反饋系統提供的反饋以及數字模型可以被用於呈現現實生活行為，如，對醫療工具和/或施用的藥物的反應，假設諸如充血或休克的狀態等等。可以使仿真手術儘可能真實的模型和工具的任何方面或行為，例如，通過本文所述的系統100的組件可被執行。例如，控制器131可以促使模型呈現任何現實的生活或現實的病人行為和/或對仿真的醫療工具和仿真的對藥物或藥品的施用做出的反應。
[0050]根據本發明的實施方式，仿真手術可以包含解剖學模型的可將額外的信息顯示在顯示器上的圖形顯示，如醫療工具或其他工具的仿真模型(本文所述的可能選擇的)。在某些實施方式中，解剖學結構或器官和工具與元件的圖形顯示可以呈現現實的解剖學的或物理的性質、特性、特徵、屬性或外觀，如，移動、彎曲、收縮、對壓力或藥物做出的反應、流血等。如本文所述，模型的性質、特性、屬性或其他方面可能基於或根據元數據。例如，模型可以呈現患有特定病況的特定病人將具有的方面或行為之類的。例如，仿真的心率、出血的傾向、對注射藥物的反應都可以根據特定病人的元數據。圖像引導手術的仿真可以包含解剖學器官的圖像或圖形表示，如，本文所述的模型，其可以被旋轉或被定位，或使其仿真現實的解剖學系統，如，隨著時間改變或發展，響應於醫療工具或物質、流血的操作或與之的相互作用，或其他的呈現或顯示現實的解剖學器官的行為和相關的工具、元件、藥品或根據相關元數據的其他方面。例如，導管、支架或其他工具、設備或元件都可以被顯示並被仿真。在用於生成本文所述的模型的醫學圖像數據和元數據是病人特有的情形時，根據本文所述的生成的模型也可以是病人特有的，因而，本文所述的手術的仿真可以是病人特有的，亦即，反映、仿真現實的特定病人或關於在現實的、特定病人上執行的現實手術。因此，醫生可以執行圖像引導手術的計算機仿真作為實際手術的預演(如，手術排練或手術仿真)，手術計劃的一部分，作為培訓期或作為後程序。
[0051]如框240所示，方法可以包括在圖像引導手術的仿真的執行過程中呈現元數據。例如，相關元數據的呈現與圖像引導手術的相關仿真的執行可以同步或同時進行，或者發生在相同的時間。在某些實施方式中，元數據的呈現可以與仿真手術的進程、狀態、模式、環境或任何相關的方面同步或相協調。在元數據是關於特定病人的情形時，因此本文所述的模型和仿真也可能是病人特有的，病人特有的元數據可和仿真手術一起呈現，如，當仿真手術正在進行時。例如，單個的顯示器可被用於同時顯示元數據和仿真手術，如，如圖3中所
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[0052]另外參閱圖3，示出了根據本發明的實施方式的關於仿真醫療手術、元數據和/或其他信息的集成顯示的示例性截圖300。如圖3中所示，顯示器可被分割成很多區域，例如，4個區域310、320、330和340。第一區域310可以與仿真手術相關且可以因此呈現病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型。這個示例性顯示中，基於圖像的模型表示的是血管。區域310可能還顯示仿真的或虛擬的表示在仿真手術的過程中由用戶操作的物理介入醫療工具的醫療工具模型。例如，導管312可與血管311相關地顯示。仿真手術可以包含顯示導管的移動，如，由於醫生執行動作，還由於解剖學器官和工具的反應或其他行為或其他方面(如，基於本文所述的元數據)。例如，隨著仿真的進行，導管312可能被示出移動穿過血管311，且血管311可能被示出移動、彎曲或通常通過現實的活器官看到或呈現的其他現象。血管311的這種行為可以根據本文所述的元數據。例如，患有引起血管高度硬化的已知疾病的病人的血管311相對於健康病人的血管311，可能彎曲或對導管312做出不同的反應。
[0053]如圖3中的320所示，第二區域或範圍可能被專用於或關於呈現相關的元數據。例如，如圖所示，病人的年齡、體重和其他元數據信息可被示出。如本文所述，可以使不同的信息、呈現模式和其他特徵能夠關於元數據來呈現。例如，區域320中的元數據的呈現可以與可能在仿真區域310示出的仿真工具的位置或仿真工具的部分相關或同步。例如，當導管311或導管311的尖端非常接近於特定的位置或區域時，關於該特定位置或區域的元數據可以在區域320中顯不。
[0054]例如，當導管312的尖端處於離第一位置預定的距離範圍內時，關於該第一位置的元數據可以在區域320中呈現。隨著仿真手術進行，導管312被移動到第二區域或位置，例如，當導管312的尖端位於離該第二位置預定的距離範圍內時，關於該第二位置或區域的元數據可以在區域320中呈現。根據任何適用的設計或配置可以實施和/或執行仿真模型和/或手術與本文所述的相關元數據的呈現的相關、同步、協調和/或集成。例如，如圖1所示，為了獲得關於仿真的狀態、環境、進程或其他方面的任何相關信息或參數，呈現單元125可以與仿真單元115交互。為了獲得相關的元數據且還要使這種元數據顯示，呈現單元125還可與資料庫140交互(或者任何其他適用的資料庫)。因此，通過處理關於仿真和元數據的任何相關信息，呈現單元125可以使元數據的呈現與仿真手術協調、同步或關聯。
[0055]例如，由於用於仿真手術的仿真模型可能基於元數據生成，仿真模型可以包括對相關元數據的引用。正如本領域所熟知的，為了使數字元件、數據對象或其他結構彼此關聯，關於很多對象、結構或元件的交叉引用可被應用。例如，仿真模型的特定區域或體積可能基於或根據本文所述的特定元數據生成。因此，為了使仿真模型和/或手術的呈現與相關的元數據關聯、協調、同步或相關，關於仿真模型中的元件與元數據信息、參數或元件的交叉引用可以被維持和應用。例如，呈現單元125可以接收或獲得基於其生成模型(如，通過模型生成單元110)的元數據參數的引用(如，特定值)以及可以應用這種引用從庫140中檢索相關的元數據參數或值，還顯示元數據參數，如320中所示。可以生成將元數據的集成顯示與本文所述的仿真模型相組合的任何顯示。例如(雖未顯示)，代替或除了在區域320顯示元數據之外，元數據可以在仿真區域310中顯示。例如，通過應用本文所述的交叉參考，與特定區域或解剖學器官相關的元數據可以在該區域或器官的附近、上面(如，用覆蓋模式)或接近處顯示。
[0056]如330所示，第三區域可以被用於顯示說明、建議或其他指導給系統100的操作員。這些指導可以基於元數據。例如，基於表示病人對特定藥物可能過敏的元數據，在區域330中可能顯示減少這種藥物的量的建議。其他的例子可能是建議增加劑量或施用特定的物質。例如，基於元數據可以確定病人可能需要可緩解或幫助手術的執行的血液稀釋物質。因此，注射合適的藥劑或物質的建議可能呈現在區域330中。
[0057]根據本發明的實施方式，要被監測的參數可以被選擇或定義。有條件的操作可針對監測的或跟蹤的參數而被定義，並與之關聯。例如，仿真的生命體徵，如，仿真模型的血壓或心率可被監測。報警條件或其他標準可以與監測的參數相關聯。例如，根據用戶的定義或選擇，當由數字模型生成的心率信號超出了預定義的範圍時，報警可能被觸發。監測參數、條件或關於數字模型的其他方面可以根據任何標準、原則、閥值、限制、數量、水平或其他量或參數。監測參數可以實時進行，例如，當仿真手術正在進行時，病人的生命體徵可被監測，如，像可能在實際(非仿真)的過程中監測一樣。指示報警，和/或提供關於跟蹤的或監測的參數的信息可以被實時進行。例如，在仿真手術中，可以實時進行指示暴露持續時間超時了。關於監測參數的任何信息可被存儲。例如，存儲的手術計劃可包括關於跟蹤的參數的值。例如，在檢測到報警狀況時，可將報警發生的時間(如，距手術開始的相關時間)，促使報警狀況的值、水平或數量和其他任何相關信息記錄在，如，手術計劃中。可能有其他的記錄方式，例如，記錄與監測參數相關的信息可以是定期的、連續的或以其他方式執行。
[0058]如340所示，第四區域可以用於顯示報警或者可基於元數據生成的其他指示。例如，基於元數據可計算關於暴露於輻射的一個或多個限制。例如，關於年老病人的最長暴露時間和/或最大輻射強度可能與關於年輕人的最長暴露時間和/或最大輻射強度不一樣。其他標準，如，性別、藥物過敏等都可與手術的各個方面相關。因此，報警、警告或其他指示可以基於手術和元數據生成且可顯示在所述的區域340中。其他區域(未顯示)可以包含用戶界面元素，如，圖形用戶界面(GUI)對象，其可以使用戶能夠控制仿真手術的各個方面和本文所述的醫學數據的顯示。例如，正如本領域所熟知的，各個方面，如，警告的顏色、聲音等可以被選擇和控制。在其他實施方式中，顯示器上可能顯示其他的區域。例如，可能顯示關於醫療工具的位置的CT片，如，在分開的區域或覆蓋在該模型上顯示。
[0059]例如，根據各種制約因素、條件、事件或關於仿真手術的其他方面，元數據的呈現可能是自動的。在本發明的某些實施方式中，例如，基於相關的仿真手術的進程、狀態和/或環境，元數據可以被自動地選擇、呈現、替換或操作。例如，複選框(未示出)可以使用戶能夠根據工具的位置或工具的一部分的位置來選擇呈現元數據的模式。例如，選中「跟隨尖端」複選框可使本發明的實施方式基於仿真導管的尖端(如，導管312的尖端)的位置更新元數據的呈現。要理解區域310、320、330和340的其他布置可能是可行的和/或者用戶可配置的。因此，元數據的呈現可以根據仿真手術的進程。可選地或附加地，可以基於仿真模型中的位置或區域的選擇來呈現元數據。例如，在檢測到選擇的時候，如，滑鼠點擊仿真模型的特定位置或元件，可以例如在如圖3中的區域320的專用區域或範圍內顯示相關的元數據。因此，醫生可能被呈現關於仿真模型的元數據。這種呈現可在仿真手術的進程中或離線模式下進行。例如，醫生可以暫停、停止或終止仿真手術，檢查仿真模型(其可能是靜態的或凍結的)，且還例如，通過點擊模型中的感興趣的位置進行選擇以審查關於模型中的特定位置的元數據。基於仿真模型上的位置的選擇來呈現元數據可以利用本文所述的交叉引用來完成。
[0060]再參閱圖2和由框245所示，流程可以包括基於元數據和仿真基於圖像的手術的進程，在執行圖像引導手術的過程中指導用戶。例如，在本文所述的圖3的區域330中可能提供指導。如框250所示，基於元數據和圖像引導手術的仿真的進程，流程可包括確定報警條件和提供報警條件的指示。例如，仿真模型的各個方面(如，心率、溫度等)可與元數據相關以及因此可確定報警條件。例如，雖然年老病人的特定心率可能被確定為太高或者危險，而促使生成報警且提供給系統100的操作員，但是當病人是年輕的孩子的時候，同樣的心率就可能不會生成報警。同樣地，雖然在藥物注射後立即出現的特定心率可能被認為是正常的(例如，如果已知藥物會提高心率)，但是如果在藥物注射之後特定的時間段已經過去了，同樣的心率可能會促使報警的生成和顯示或被提供。因此，報警、警告或其他指示可至少部分地基於相關的元數據和/或仿真手術的進程。
[0061]如框255所示，流程可以包括將關於圖像引導手術的仿真的信息存儲在資料庫中。例如，整個仿真手術，包括顯示的元數據、操作者的動作、仿真的快照和顯示或提供的任何信息可被記錄和存儲在，例如，PACS檔案庫或任何合適或適用的資料庫、庫或檔案庫中。仿真手術中的工具、藥物和元件的選擇、建議和/或應用都可以被記錄和存儲。例如，整個仿真手術和任何相關信息、數據或參數可以作為手術計劃被存儲，其可以在以後的階段用於現實手術的計劃或準備，例如，在與元數據相關聯的病人身上執行的現實手術。
[0062]例如，如框255所示存儲的手術計劃可能包括在仿真手術中建議和選擇的工具、元件和藥物，以便仿真手術中所做的任何建議或選擇例如，通過重放仿真手術或通過提供存儲的手術計劃中的信息可以被示出或指示給醫生。存儲的手術計劃中的其他參數或數據可能是C型臂位置、方向或角度，任何相關的病變數據和/或仿真圖像。手術計劃可以存儲在任何儲存器中。一般地，本文所應用的主要元數據或主要元數據儲存器可能指的是用於讀取或獲得元數據及寫入或存儲元數據的元數據內容或儲存器。例如，通過從DICOM標頭讀取元數據，例如，以基於元數據生成數字模型和將元數據寫入DICOM標頭(如，應用DICOM標籤)，例如，關於仿真手術或手術計劃的任何結果、評論或其他信息可以被寫到DICOM標頭或其他主要元數據儲存器或內容，DICOM標頭可以被用作主要元數據儲存器。例如，主要元數據儲存器(其可能是或可能被包括在元數據儲存器147中)可以存儲手術計劃。在其他的實施方式中，PACS系統可被用於將手術計劃存儲在，例如，關於特定病人的DICOM標頭中。
[0063]手術計劃可包括任何相關的方面。例如，X射線照相機的位置、導管的路線或導航、工具選擇、應用的藥物、元件(例如，支架類型和性能)都可作為手術計劃的部分被記錄。其他任何信息可以與手術計劃相關地存儲。例如，任何元數據或圖像數據(例如，一個或多個CT片或圖像)可以作為手術計劃的部分被存儲或與手術計劃相關地存儲。可以是手術計劃的部分的數據的其他例子可以是從本文所述的基於數字圖像的模型生成或合成的X射線視圖。一般地，手術計劃可能是即將到來的手術的計劃，可確定或建議方法、介入工具、解決潛在的併發症、關於諸如C臂位置或角度的(可能用於手術中的特定步驟)方面、提供病變視圖或數據等。
[0064]存儲的手術可在任何時間被下載到如系統100中並被重放，例如，用於培訓、指導或其他可用的目的，例如，用於手術的準備。在特定的實施方式中，應用DIC0M，信息可以與DICOM圖像或其他對象相關地存儲，例如，與DICOM信息相關的元數據。通過利用手術計劃，可改善現實的手術，例如，由於醫生通過觀察、重放或應用手術計劃可以更好地準備現實的手術，可以減少暴露於輻射中和/或可以縮短手術時間。例如，在現實的或實際的手術中，手術計劃可被呈現(如，重放)給醫生。
[0065]本發明的實施方式可以包括包含非臨時性的計算機可讀存儲介質的物品，所述計算機可讀存儲介質上存儲有指令，當所述指令在計算機上被執行時，促使計算機接收關於特定病人的醫學圖像數據，接收關於特定病人的元數據並基於醫學圖像數據和元數據生成特定病人的病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型。當所述指令在計算機上被執行的時候，可以促使計算機利用基於數字圖像的模型和元數據進行圖像引導手術的計算機仿真以及基於元數據操縱基於數字圖像的模型。根據本發明的實施方式的物品可以是或者包含單元、模塊、組件或元件，如計算機或處理器非臨時性可讀介質，或計算機或處理器存儲介質，諸如，例如存儲器、磁碟驅動器、或USB快閃記憶體，編碼、包括或存儲指令，如，計算機可執行的指令，當被處理器或控制器執行時，執行本文所公開的方法。
[0066]雖然本發明的實施方式並不限於這方面，但是本文所用的短語「多個(plurality)」和「多個(a plurality)」可以包括,例如，「多個(multiple)」或「兩個或更多」。貫穿整個說明書，短語「多個(plurality)」或「多個(a plurality)」可被用於描述兩個或更多組件、設備、元件、單元、參數等類似物。
[0067]除非明確指出，本文所描述的方法實施方式並不受限於特定的順序或列序。此外，所描述的一些方法實施方式或及其元件能在同一時間點上或在重疊的時間點上發生或被執行。正如本領域所熟知的，諸如函數、任務、子任務或程序的可執行代碼片段的執行可能指的是函數、程序或其他組件的執行。
[0068]雖然本發明的實施方式不受限於這方面，但是利用諸如，例如，「處理」、「計算(computing)」「計算(calculating)」「確定」、「建立」、「分析」、「核對」等之類的短語的討論，可能指的是計算機、計算平臺、計算系統或其他電子計算設備的操作和/或處理，所述操作和/或處理將計算機的寄存器和/或存儲器中的表示為物理(如，電子)量的數據操縱和/或轉換成計算機的寄存器和/或存儲器或其他信息存儲介質中的類似地表示為物理量的其他數據，所述其他信息存儲介質可存儲執行操縱和/或處理的指令。
[0069]雖然本文已經圖示或闡述了本發明的某些特徵，但是對於本領域的技術人員來說可以存在很多修改、變換、改變和等效物。因此，要理解所附權利要求旨在覆蓋包含在本發明真正的精神範圍內的所有這些修改和改變。
【權利要求】
1.一種生成病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型的方法，所述方法包含: 通過計算設備接收關於特定病人的醫學圖像數據； 通過所述計算設備接收關於所述特定病人的元數據；以及 通過所述計算設備基於所述醫學圖像數據和所述元數據，生成所述特定病人的病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型。
2.如權利要求1所述的方法，包含利用所述基於數字圖像的模型，執行圖像引導手術的計算機仿真。
3.如權利要求2所述的方法，其中執行計算機仿真包含根據所述元數據，操縱所述基於數字圖像的模型。
4.如權利要求2所述的方法，包含: 至少部分地基於所述元數據，建議將被用在所述圖像引導手術中的至少一個物理醫療工具； 接收來自用戶的對物理醫療工具的選擇；以及 提供所選擇的物理醫療工具的仿 真模型，其中所述仿真包含操縱所述物理醫療工具的所述仿真模型，且促使所述基於數字圖像的模型根據所述元數據與所述物理醫療工具的所述仿真模型進行交互。
5.如權利要求2所述的方法，包含: 至少部分地基於所述元數據，建議施用的物質的劑量；以及 接收對物質的劑量的選擇，其中所述仿真包含根據所述元數據，促使所述基於數字圖像的模型響應所選擇的物質的劑量。
6.如權利要求2所述的方法，其中所述仿真包含: 至少部分地基於所述元數據，檢測報警條件；以及 將所述報警條件指示給用戶。
7.如權利要求1所述的方法，包含基於所接收的醫學圖像數據和基於所述元數據，生成人工的醫學圖像數據。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述醫學圖像數據接收自下列項中的一個:計算機斷層掃描(CT)系統、磁共振成像(MRI)系統、X射線系統、正電子發射斷層成像(PET)系統、超聲系統、影像存檔與通信系統(PACS)檔案庫和透視系統。
9.如權利要求2所述的方法，包含將所述計算機仿真手術作為手術計劃存儲在資料庫中，其中存儲是在下列中的至少一個中進行的:病人的主要元數據和DICOM標頭。
10.一種包含非臨時性的計算機可讀存儲介質的物品，所述計算機可讀存儲介質具有存儲在其上的指令，當所述指令在計算機上執行時，促使所述計算機執行以下操作: 接收關於特定病人的醫學圖像數據； 接收關於所述特定病人的元數據；以及 基於所述醫學圖像數據和所述元數據生成所述特定病人的病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型。
11.如權利要求10所述的物品，其中當所述指令被執行時，還導致利用所述基於數字圖像的模型執行圖像引導手術的計算機仿真。
12.如權利要求11所述的物品，其中執行計算機仿真包含根據所述元數據操縱所述基於數字圖像的模型。
13.如權利要求11所述的物品，其中當所述指令被執行時，還導致: 至少部分地基於所述元數據，建議將被用在所述圖像引導手術中的至少一個物理醫療工具； 接收來自用戶的對物理醫療工具的選擇；以及 提供所選擇的物理醫療工具的仿真模型，其中所述仿真包含操縱所述物理醫療工具的所述仿真模型，且促使所述基於數字圖像的模型根據所述元數據與所述物理醫療工具的所述仿真模型進行交互。
14.如權利要求11所述的物品，其中當所述指令被執行時，還導致: 至少部分地基於所述元數據，建議施用的物質的劑量；以及 接收對物質的劑量的選擇，其中所述仿真包含促使所述基於數字圖像的模型根據所述元數據響應所選擇的物質的劑量。
15.如權利要求11所述的物品，其中當所述指令被執行時，還導致: 至少部分地基於所述元數據，檢測報警條件；以及 將所述報警條件指示給用戶。
16.如權利要求10所述的方法，其中當所述指令被執行時，還導致基於所接收的醫學圖像數據和基於所述元數據，生成人工的醫學圖像數據。
17.如權利要求10所 述的方法，其中所述醫學圖像數據接收自下列項中的一個:計算機斷層掃描(CT)系統、磁共振成像(MRI)系統、X射線系統、正電子發射斷層成像(PET)系統、超聲系統、影像存檔與通信系統(PACS)檔案庫和透視系統。
18.如權利要求11所述的方法，其中當所述指令被執行時，還導致將所述計算機仿真手術作為手術計劃存儲在資料庫中，其中存儲是在下列中的至少一個中進行的:病人的主要元數據和DICOM標頭。
19.一種計算機可讀存儲介質，其具有存儲在其上的指令，當所述指令被計算設備執行時，導致: 接收關於特定病人的醫學圖像數據； 接收關於所述特定病人的元數據；以及 基於所述醫學圖像數據和所述元數據生成所述特定病人的病人特有的、解剖學結構的基於數字圖像的模型。
20.如權利要求19所述的計算機可讀存儲介質，其中當所述指令被執行時，還導致利用所述基於數字圖像的模型執行圖像引導手術的計算機仿真。
【文檔編號】G06F19/00GK103460214SQ201280015703
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年1月25日 優先權日:2011年1月27日
【發明者】艾納夫·納梅爾·葉林, 蘭·布龍施泰因, 波阿斯·道夫·塔爾 申請人:西姆博尼克斯有限公司