[发明专利]用于图像引导的外科系统的用户界面

说明书

本发明题为“用于图像引导的外科系统的用户界面”。虚拟相机可相对于患者解剖结构的3D模型定位，以便提供周围的解剖结构和被部署到解剖结构的被跟踪的外科器械的虚拟相机视图。在一些情况下，诸如在外科器械在非常窄的解剖通道或腔内使用的情况下，由虚拟相机提供的视觉内容可能受到限制。为了提供更大的放置灵活性，提供虚拟相机的IGS系统接收限定3D模型的不同片段或区域的可变视觉特征的输入，这可包括隐藏某些片段或使某些片段半透明。利用此类系统，由虚拟相机视图提供的3D模型的视图可被修改以移除或弱化不太相关的片段、显示或强调更相关的片段(例如，关键患者解剖结构)、或两者。

优先权

本申请要求2020年4月9日提交的名称为“User Interface for Image GuidedSurgery System”的美国临时专利申请63/007,713的优先权，其公开内容以引用方式并入本文。

背景技术

图像引导的外科手术(IGS)为一种这样的技术：其中使用计算机来获得已经插入患者体内的器械的位置与术前获得的图像集合(set)(例如，CT或MRI扫描、3D标测图等)的实时相关性，使得计算机系统可在术前获得的图像上叠加器械的当前位置。可用于IGS规程中的电磁IGS导航系统的示例为由Biosense-Webster,Inc.(Irvine,California)提供的3系统。在一些IGS规程中，在外科手术之前获得手术区的数字断层扫描(例如，CT或MRI、3D标测图等)。然后使用专门编程的计算机将数字断层扫描数据转化成数字地图。在外科手术期间，具有传感器(例如，发出电磁场和/或响应于外部生成电磁场的电磁线圈)的特殊器械用于执行规程，同时传感器向指示每个外科器械的当前位置的计算机发送数据。该计算机将从传感器接收的数据与由术前断层扫描生成的数字地图相关联。断层扫描图像连同指示器(例如，十字准线或照亮点等)一起示于视频监视器上，从而示出每个外科器械相对于扫描图像中所示解剖结构的实时位置。即使外科医生不能直接在体内器械当前位置处目视查看其本身，但外科医生能够通过查看视频监视器而了解每个配备传感器的器械的确切位置。

一些IGS系统可另外显示基于术前获得的图像或其他数据源的患者解剖结构的三维渲染或3D模型。除了一个或多个二维图像切片之外，还可显示此类3D模型，以便为外科医生提供用于可视化和导航患者解剖结构的附加工具。可导航3D模型的一种方式是通过使用提供对应的虚拟内窥镜视图的虚拟相机特征。虚拟相机可相对于3D模型定位和取向，以便提供3D模型的虚拟内窥镜视图，该视图模拟将由放置在相同位置和取向处的真实内窥镜提供的视场。该虚拟内窥镜视图可与配备有传感器的器械的实时位置的表示相结合，以便在规程期间为外科医生提供附加的视觉细节。

尽管已研制出若干系统和方法并用于外科规程，但是据信，本发明人之前尚未有人研制出或使用所附权利要求书中所描述的发明。

附图说明

虽然在说明书之后提供了特别指出和清楚地要求保护本发明的权利要求书，但是据信通过对下面某些示例的描述并结合附图可以更好地理解本发明，附图中类似的附图标记表示相同元件，并且其中：

图1示出了对患者使用的示例性外科手术导航系统的示意图；

图2示出了可由图1的外科手术导航系统执行或利用该外科手术导航系统执行以放置虚拟相机的示例性高级步骤集合；

图3示出了可在图像引导的外科手术导航期间显示并且包括虚拟相机界面的示例性界面；

图4示出了使用虚拟相机提供外科部位的可视化的示例的示意图；

图5A示出了可经由图3的界面显示的示例性虚拟相机视图；

图5B示出了图5A的虚拟相机视图的放大部分；

图5C示出了可经由图3的界面显示的示例性的经修改的虚拟相机视图；

图5D从不同的视角示出了图5D的经修改的虚拟相机视图；