計(jì)算外科手術(shù)介入規(guī)劃的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及外科手術(shù)介入規(guī)劃。具體而言，本發(fā)明涉及計(jì)算外科手術(shù)介入規(guī)劃的方法、用于計(jì)算外科手術(shù)介入規(guī)劃的計(jì)算機(jī)程序元件、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]乳腺癌是影響女性的最常見(jiàn)癌癥。乳腺癌的外科手術(shù)處置，S卩腫瘤的切除常常是針對(duì)乳腺癌的主要處置。標(biāo)準(zhǔn)流程是乳房的部分或全部移除(乳房切除術(shù))。乳房保留外科手術(shù)之后進(jìn)行輻射治療是備選方法，其關(guān)于腫瘤控制是可比較的。保乳整復(fù)(oncoplastic)外科手術(shù)是用于腫瘤切除的腫瘤外科手術(shù)和用于乳房的重建的整形外科手術(shù)流程的組合。其實(shí)現(xiàn)美觀可接受的結(jié)果。
[0003]為了準(zhǔn)備乳房保留或保乳整復(fù)流程，在手術(shù)前在患者處于豎直站立位置時(shí)在皮膚上完成繪制。腫瘤的尺寸以及指示乳頭的未來(lái)位置的線和針對(duì)皮膚切口的線被繪制。外科手術(shù)醫(yī)師在流程期間使用這些術(shù)前圖來(lái)進(jìn)行取向。為了一起驗(yàn)證所規(guī)劃的皮膚切口合適，可以借助于卷尺來(lái)驗(yàn)證它們的長(zhǎng)度。
[0004]上述方法存在若干問(wèn)題。完整的術(shù)前規(guī)劃在患者的皮膚上完成，這對(duì)于患者而言可能是困難的。該規(guī)劃用標(biāo)記筆來(lái)完成，并且因此圖是難以改變的。結(jié)果，難以測(cè)試不同的外科手術(shù)方法。必須利用卷尺來(lái)完成測(cè)量并且在繪制期間僅粗略地知曉腫瘤的位置和尺寸。此外，在腦外科手術(shù)中，通常借助于侵入式夾具將患者固定在外科手術(shù)臺(tái)上。頭常常被剃光。在外科手術(shù)開始之前，利用筆將規(guī)劃的切口的位置繪制到皮膚上。如果立體定位外科手術(shù)被執(zhí)行，則這借助于外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)完成。這些系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、位置測(cè)量設(shè)備以及跟蹤儀器。通常，可以與指向儀器一起使用導(dǎo)航系統(tǒng)，所述指向儀器允許指向患者并且在計(jì)算機(jī)屏幕上查看其在患者的圖像(例如，CT/MR切片或重建的3D圖像)中的位置。
[0005]操作者現(xiàn)在試圖找到并且利用所述指向儀器指向患者上的規(guī)劃切口的線。在該流程期間，他注視著導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)屏幕。一旦他發(fā)現(xiàn)了切口線上的點(diǎn)，他就看著患者和他具有指向儀器的手，拿起筆并利用所述筆標(biāo)記所發(fā)現(xiàn)的點(diǎn)。該流程被重復(fù)，直到標(biāo)記了規(guī)劃切口線上的足夠點(diǎn)并且線能夠通過(guò)連接所標(biāo)記的點(diǎn)被繪制到患者的皮膚上。在該流程之后，患者被無(wú)菌地覆蓋，留出操作區(qū)，并且開始操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的可以被視為提供改進(jìn)的外科手術(shù)規(guī)劃。
[0007]本發(fā)明的目標(biāo)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)解決。本發(fā)明的另外的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)被并入在從屬權(quán)利要求中。
[0008]所描述的實(shí)施例類似地涉及計(jì)算外科手術(shù)介入規(guī)劃的方法、用于計(jì)算外科手術(shù)介入規(guī)劃的計(jì)算機(jī)程序元件、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以及裝置?？梢杂蓪?shí)施例的不同組合產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，盡管其可能未被詳細(xì)描述。
[0009]此外，應(yīng)該注意，涉及方法的本發(fā)明的所有實(shí)施例可以以如描述的步驟的順序被執(zhí)行，盡管這不必是所述方法的唯一且實(shí)質(zhì)的步驟順序。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解本文描述的方法步驟的所有種類的不同順序和組合，除非在下文明確相反地提及。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，呈現(xiàn)了一種計(jì)算或創(chuàng)建外科手術(shù)介入規(guī)劃的方法。所述方法包括以下步驟:接收患者的表面的數(shù)據(jù)，接收規(guī)劃的外科手術(shù)介入的數(shù)據(jù)并且基于患者的表面的所接收的數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建所述患者的身體的部分的表面表示。此外，從被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的多個(gè)參數(shù)化外科手術(shù)方法中選擇第一外科手術(shù)方法被包括，以及基于所選擇的第一外科手術(shù)方法來(lái)調(diào)整外科手術(shù)介入規(guī)劃的幾何參數(shù)，從而計(jì)算經(jīng)調(diào)整的外科手術(shù)介入規(guī)劃。此外，所呈現(xiàn)的方法還包括向用戶顯示所述經(jīng)調(diào)整的外科手術(shù)介入規(guī)劃的步驟。
[0011]換言之，呈現(xiàn)了一種用于外科手術(shù)介入的規(guī)劃方法，其允許通過(guò)計(jì)算過(guò)程來(lái)測(cè)試不同的外科外科手術(shù)技術(shù)。尤其是，用于切除靶向?qū)ο?諸如腫瘤或病變或其至少部分)的不同外科手術(shù)方法的結(jié)果可以被可視化。
[0012]所述規(guī)劃方法可以考慮每個(gè)外科手術(shù)方法的幾何約束，所述幾何約束也能夠被存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中。此外，該方法允許實(shí)質(zhì)地將不同的外科外科手術(shù)技術(shù)繪制到患者的皮膚的表示上，使得便于改進(jìn)的決策制定。尤其是，該方法可以由規(guī)劃系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行，所述規(guī)劃系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)具有用于將所述規(guī)劃可視化的工具、用于創(chuàng)建/計(jì)算患者的表面的幾何表示的工具以及參數(shù)化外科手術(shù)方法的數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)示范性實(shí)施例，圖5公開了在對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)中的這樣的方法的示范性工作流程，并且圖4示出了不同的范例乳房外科手術(shù)方法。如根據(jù)以下描述變得顯而易見(jiàn)并且關(guān)于以下描述闡明的，本發(fā)明能夠被用在例如整形外科手術(shù)、保乳整復(fù)外科手術(shù)、乳房保留外科手術(shù)中并且也用在其他外科外科手術(shù)領(lǐng)域中。
[0013]如本文將更詳細(xì)地解釋的，患者的表面的數(shù)據(jù)，其例如能夠被提供為來(lái)自表面掃描器和/或來(lái)自成像設(shè)備的數(shù)據(jù)，被用于計(jì)算患者的身體的部分的表面表示。
[0014]此外，呈現(xiàn)的方法也可以包括提供分別包括多個(gè)外科手術(shù)方法，即外科手術(shù)方法的數(shù)據(jù)或關(guān)于外科手術(shù)方法的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。如果期望，則向用戶顯示經(jīng)調(diào)整的外科手術(shù)介入規(guī)劃的步驟也可以是所呈現(xiàn)的方法的部分。
[0015]術(shù)語(yǔ)“規(guī)劃的外科手術(shù)介入的介入數(shù)據(jù)/關(guān)于規(guī)劃的外科手術(shù)介入的介入數(shù)據(jù)”能夠以各種不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，該特征可以指定由外科手術(shù)醫(yī)師規(guī)劃何種介入，即乳房外科手術(shù)或腦外科手術(shù)。此外，介入數(shù)據(jù)包括表示靶向?qū)ο?例如要被切除的對(duì)象，諸如腫瘤或病變)的數(shù)據(jù)。例如，所述介入數(shù)據(jù)可以包括精確的腫瘤位置和/或腫瘤形狀。因此，定義腫瘤的位置和/或腫瘤形狀的數(shù)據(jù)可以被視為規(guī)劃的外科手術(shù)介入的數(shù)據(jù)/關(guān)于規(guī)劃的外科手術(shù)介入的數(shù)據(jù)。然而，在期望在外科手術(shù)介入期間提取健康組織的情況下，健康的目標(biāo)組織的位置和/或形狀也可以被視為規(guī)劃的外科手術(shù)介入的介入數(shù)據(jù)的實(shí)施例。在示范性實(shí)施例中，使用靶向?qū)ο?，諸如目標(biāo)組織的位置和/或形狀或者腫瘤的位置。靶向?qū)ο笠部梢允抢缁颊叩钠鞴倩蛎}管。
[0016]應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的背景下，對(duì)數(shù)據(jù)的接收的步驟也能夠被理解為提供和/或檢索各自的數(shù)據(jù)。此外，調(diào)整外科手術(shù)介入規(guī)劃的幾何參數(shù)的步驟可以被理解為包括通過(guò)計(jì)算對(duì)這樣的規(guī)劃的創(chuàng)建。此外，也應(yīng)該包括從例如數(shù)據(jù)庫(kù)或從用戶輸入對(duì)初始外科手術(shù)介入規(guī)劃的檢索。
[0017]此外，所述調(diào)整基于規(guī)劃的外科手術(shù)介入的數(shù)據(jù)和創(chuàng)建的表面表示。因此，計(jì)算幾何參數(shù)的調(diào)整的系統(tǒng)可以首先考慮由用戶選擇的第一外科手術(shù)方法，第二可以考慮規(guī)劃的外科手術(shù)介入的介入數(shù)據(jù)/關(guān)于規(guī)劃的外科手術(shù)介入的介入數(shù)據(jù)(例如，腫瘤位置和/或腫瘤形狀)，并且第三可以考慮之前已經(jīng)計(jì)算的表面表示。
[0018]術(shù)語(yǔ)“調(diào)整幾何參數(shù)”可以被理解為以規(guī)劃的可視化形式來(lái)改變幾何參數(shù)。表面表示的計(jì)算可以由計(jì)算所述調(diào)整的相同的系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行，但是另一設(shè)備或系統(tǒng)也能夠用于這一目的。能夠基于經(jīng)調(diào)整的幾何參數(shù)向用戶示出經(jīng)調(diào)整的介入規(guī)劃。
[0019]例如，外科手術(shù)方法和個(gè)體外科手術(shù)規(guī)劃的參數(shù)可以是切除線之間的一個(gè)或多個(gè)角、切除線的長(zhǎng)度和/或切除線的深度。此外，可以使用應(yīng)用特異性參數(shù)。例如，在乳房外科手術(shù)的范例情況下，乳暈的尺寸、當(dāng)前乳頭位置與未來(lái)乳頭位置之間的距離通常是能夠用于幾何地定義外科手術(shù)規(guī)劃的參數(shù)。然后所述參數(shù)的個(gè)體值定義具體和個(gè)體的外科手術(shù)介入規(guī)劃。關(guān)于外科手術(shù)規(guī)劃的這樣的幾何參數(shù)的更多解釋和細(xì)節(jié)將在下面被提供，并且其示范性實(shí)施例將在圖3和圖4的背景下被討論。基于所選擇的外科手術(shù)方法來(lái)調(diào)整所述參數(shù)。通常，數(shù)學(xué)參數(shù)，諸如角、坐標(biāo)和/或定義切口線的參數(shù)，尤其是其長(zhǎng)度和深度能夠在本發(fā)明的背景下被用于將外科手術(shù)方法和介入規(guī)劃參數(shù)化。
[0020]外科手術(shù)方法或規(guī)劃的幾何約束能夠被視為用在特定外科手術(shù)方法或規(guī)劃中的參數(shù)的邊界值或閾值。例如，在特定乳房外科手術(shù)方法中，切口線的深度不能增加特定值，例如3mm。幾何約束也能夠被視為規(guī)劃的參數(shù)之間的關(guān)系，如在圖3的背景下解釋的。在該具體實(shí)施例的背景下，解釋了切口 /開口 304的長(zhǎng)度應(yīng)該是切口 /開口 305的長(zhǎng)度的兩倍。此外，左側(cè)的開口 /切口 306的長(zhǎng)度應(yīng)該等于右側(cè)的開口 /切口 306的長(zhǎng)度。這可以被視為采取幾何約束的形式的外科手術(shù)方法的參數(shù)之間的關(guān)系的范例。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索第一外科手術(shù)方法的至少一個(gè)幾何約束。此外，所述方法還包括在外科手術(shù)介入規(guī)劃的幾何參數(shù)的調(diào)整期間自動(dòng)考慮第一外科手術(shù)方法的幾何約束的步驟。
[0022]能夠在圖3中看到這樣的幾何約束的范例。在具體實(shí)施例中，切口/開口 304的長(zhǎng)度應(yīng)該是切口 /開口 305的長(zhǎng)度的兩倍。左側(cè)的開口 /切口 306的長(zhǎng)度應(yīng)該等于右側(cè)的開口 /切口 306的長(zhǎng)度。此外，圓形開口的長(zhǎng)度應(yīng)該等于乳暈的周長(zhǎng)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，創(chuàng)建患者的身體的部分的表面表示的步驟包括表面三角測(cè)量和紋理映射。
[0024]換言之，本發(fā)明能夠包括3D表面繪制。例如，患者的表面的原始數(shù)據(jù)初始能夠被捕獲，例如作為照片或作為表面掃描?；谶@些原始數(shù)據(jù)，能夠創(chuàng)建通過(guò)三角測(cè)量的表面表示。從相機(jī)檢索的照片被用于實(shí)際地向表面表示著色，這在本發(fā)明的背景下被理解為紋理映射。這可以增加所計(jì)算的介入規(guī)劃的準(zhǔn)確性。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，以在所述患者的身體的部分的所創(chuàng)建的表面表示中/上的皮膚切口的至少線的形式，來(lái)向用戶顯示所述外科手術(shù)介入規(guī)劃。
[0026]未來(lái)皮膚切口線可以被理解為向外科手術(shù)醫(yī)師提供針對(duì)切割患者的皮膚的步驟的引導(dǎo)的線。這允許通過(guò)將不同的結(jié)果繪制和/或投影到皮膚的表示上，將術(shù)前規(guī)劃實(shí)質(zhì)地繪制在患者的皮膚上，來(lái)測(cè)試不同的外科外科手術(shù)技術(shù)。例如，這樣的未來(lái)皮膚切口線能夠被投影到患者上以用于驗(yàn)證和