[发明专利]用于生成病人特有的、解剖学结构的基于数字图像的模型的系统和方法

说明书

发明背景

像比如血管内手术这样的许多微创医疗手术，即使对于最有经验的医生来说，能够构成挑战。曲折的解剖学、难以可视化、复杂病变，以及其他并发症能够增加更多的手术时间、透视曝光和造影剂的使用。如果进入策略或设备的选择不是最满意的，那么就可能损失宝贵的时间。因而，引入了用于训练医生而避免不必要的风险的图像引导手术的仿真系统，其可以充当手术前的规划工具或手术后的评估工具。

附图简述

在本说明书的结论部分，特别地指出并清楚地要求保护关于本发明的主题。然而，本发明关于操作组织和操作方法，连同其对象、功能和优势，最好通过参考以下详细描述来理解，当阅读附图时，其中：

图1显示的是根据本发明的实施方式的仿真图像引导手术的示例的系统；

图2是说明根据本发明的某些实施方式，基于病人元数据，仿真图像引导手术的方法的流程图；以及

图3显示的是示例的截图，该截图是关于病人特有的、解剖学结构的基于数字图像的模型的展示和相关元数据的展示。

要理解的是，为了说明的简单和清楚起见，图中所示的元件并不一定按照比例绘制。例如，为了清楚起见，相对于其他元件，一些元件的尺寸可能被放大了。此外，如认为适当，标号可以在图中重复表示相应的或类似的元件。

发明实施方式详述

在下面的详细描述中，阐述了大量特定的细节以提供对本发明的完整理解。然而，本领域的普通技术人员将理解没有这些特定的细节本发明也可以被实施。在其他的实例中，所熟知的方法、程序、组件、模块、单元和/或电路并没有详细描述以免使本发明难以理解。

本发明的实施方式针对基于医学图像数据和病人特有的元数据生成解剖学和/或生理学结构的基于数字图像的模型。解剖学和/或生理学结构可以是器官、组织或血管，例如，血管、心脏、骨骼或任何适用的区域、部分（可能是内部的）或对象的部位。本发明的某些实施方式针对基于医学图像数据和病人特有的元数据生成基于数字图像的表现、仿真或与生理行为相关的模型。数字模型的生理结构可基于元数据。例如，基于关于特定病人的元数据，关于特定病人的数字模型可以仿真或以其他方式与特定病人的生理行为相关。例如，与医疗工具的互动、药物反应、对特定病人的事件的反应都可以由数字模型来仿真、呈现和/或执行。仿真生理行为可以包括，例如，血管弹性、血流速度、对某些药物或不同药物剂量的反应、骨骼强度、破裂（rapture）概率、辐射敏感性、对不同的气囊充气压力的血管反应等等。因此，本发明的实施方式可以被用于许多用途。例如，为了使可用于医生培训、研究或演示程序的仿真手术的执行能够进行。

本发明的实施方式可以使得能够基于从对象的扫描接收到的医学图像数据以及还基于可从本领域所知的例如数字成像和通信（DICOM）图像标头（header）中获得或接收的病人的元数据，产生解剖学和/或生理学结构的病人特有的基于数字图像的模型。对象可以是，例如即将接受图像引导手术（image-guidedprocedure）的病人。根据本发明的实施方式，医学图像或其他数据可以是获自于病人的病人特有的医学图像和参数。例如，医学图像或其他数据可以从特定的病人获得并由一个或多个成像系统提供给本发明的实施方式，所述成像系统诸如计算机断层扫描（CT）、CT-透视、透视、磁共振成像（MRI）、超声、正电子发射断层成像（PET）和X射线系统或任何其他合适的成像系统。本发明的实施方式可以用作本文所述的输入医学图像数据来产生解剖的结构、器官、系统或区域的2D模型、3D模型或4D模型。

根据本发明的实施方式，生成解剖学结构的基于数字图像的模型的方法可以包括对关于病人的任何数据、参数、元数据或其他信息的接收和合并或其他利用。例如，关于病人的医疗历史或情况、已知的疾病、过敏、药物过敏等之类的任何信息或元数据可以被视为元数据且被本发明的实施方式用于生成病人的解剖学的或相关联的生理结构的基于数字图像的模型。其他元数据可以是由一个或多个医生所给出的诊断信息和/或建议、化验结果、来自各种系统如放射系统的结果。例如，基于放射科医生的医学结论和诊断，可以增强基于数字图像的模型的特定部分。例如，可以增强特定部分、区域或器官的分辨率，例如通过产生或合成附加的人工信息，诸如人工CT片、合成的X射线图像或本文所述的其他医学图像数据来实现。在特定的情形中，基于放射科医生诊断的血小板阻塞率（如，在右颈内动脉中完全阻塞），能够生成基于图像的模型以反映关于可能在特定位置的血小板阻塞的任何方面。