[发明专利]用于优化介入心脏病学工具的定向接近和治疗递送的增强现实解决方案

说明书

一种用于加强外科手术进程的方法，包括：基于患者的器官的术前图像数据来提供患者的患者器官的三维模型；基于对患者的患者器官的三维模型的分析，来标识与相对于患者的辅助目标解剖结构的第二位置的患者的至少一个目标医治解剖结构的第一位置对应的定位数据；基于标识的定位数据来选择穿刺位置；以及由增强现实设备经由增强现实显示系统来显示覆盖真实世界环境的虚拟器官对象，该虚拟器官对象与三维模型对应并且视觉地指示所选择的穿刺位置。

技术领域

本发明涉及用于优化介入心脏病学工具的定向接近(approach)和治疗递送的增强现实解决方案的方法和系统。

背景技术

许多心脏手术进程(procedure)通常在心脏的左心房中被执行，而左心房通常不易进入。为了医治左心房，设备可经由患者的股静脉进入患者的循环系统。设备随后可被推进通过股静脉至心脏的右心房。一旦在右心房中，通常在经中隔(transseptal)壁中创建经中隔穿刺，以获得至心脏的左侧以及相关联的脉管系统的入口。

尽管通常执行的是经中隔穿刺，但是可能发生危及生命的并发症，诸如心包填塞、主动脉穿孔和全身性栓塞。这些病发中的许多都是动脉壁的非预期穿刺的结果。例如，心脏的搏动、心肌的滑度、以及隔膜的厚度的不规则性均可促成在操控穿刺设备、导管或其他设备时的困难以及促成在不导致损伤的情况下准确地穿刺隔膜中的困难。

此外，当进行医治手术进程时，隔膜穿刺的位置可显著地影响手术进程复杂性，这些医治手术进程例如冷冻消融、肺静脉阻塞、左心耳(LAA)封闭、经导管二尖瓣植入(TMVI)、经主动脉瓣植入(TAVI)等。由于要尝试将导管球囊同心地定位至一个或多个肺静脉，尤其是右下肺静脉(RIPV)所需的极端操作，导管的机械鲁棒性(robustness)被示出受到了影响，导致引导线腔扭结，并且也可导致内球囊粘合物(bond)的泄漏。此类未能实现最佳穿刺位置的情况可能会对医师有效地操控此类心内医疗设备的能力带来负面影响，并且因此可能会对患者的安全和手术进程的疗效带来负面影响。

为了定位隔膜壁要被穿刺的精确区域，医师可使用一个或多个医疗上已知的成像技术，诸如，例如荧光检查、内窥镜检查、或超声可视化，以用于标识形成隔膜的各种解剖边界。然而，用于在隔膜壁中定位最佳穿刺部位的现有技术具有缺陷。

例如，穿刺针的尖端的定位可由外科医生使用围绕隔膜的各种解剖标记检测到。具体而言，在健康患者中，隔膜相较于卵圆窝而言更厚，这提供了不精确但是潜在重要的生理标志。然而，在患有心房异常(例如心房扩张)的患者中，或由于既往外科手术的结果，诸如卵圆窝之类的传统标志可能变化，这使得定位变得困难并且增加了对患者造成伤害的风险。

血管造影技术已被设计以用于帮助定位穿刺部位。例如，经食道和经胸腔超声心动描记术、血管内超声和心内超声心动描记术均已被采用作为确定最佳经中隔穿刺部位的方式。然而，经胸腔超声可能无法准确地定位卵圆窝的薄壁，并且在维持患者舒适和无菌性二者上呈现出困难，由此经常导致给定手术进程的成本增加。经食管超声心动描记术也在一些情况下呈现出若干劣势，诸如与患者有限的通信(由镇静导致)、食管出血的风险、更长的手术进程时间、额外的成本以及卵圆窝的不准确标识。此外，心内超声心动描记术十分昂贵，并且极大地增加了手术进程的总体时间。同样，荧光检查成像技术需要使用X光，而X光已知对患者有害，并且需要医师穿上沉重的铅防护服，这使得医师在手术进程期间身体活动受到限制，并且随着时间可能导致医师出现工效学并发症。

现有医疗成像技术的另一问题在于它们通常涉及传统监视器(例如，桌面监视器)。即，在手术进程期间，医师需要将视线从手术台向上看，以便于查看监视器上的图像。这样做需要医师将视线从患者身上移开，并且可由于医师不断地改变他/她的视场和关注点而导致手术进程中的不准确性。一些医师可能会选择放弃使用传统监视器，或者不会像他们希望的那样频繁地查看监视器上的信息，以便于避免在手术进程期间不断地将视线从患者身上移开。