[发明专利]可视化外科手术轨迹

说明书

技术领域

本发明涉及一种使外科手术工具的外科手术路径可视化的方法，该方法包括接收解剖信息和几何信息，该解剖信息有关于在将要接受外科手术的部位内的至少一个解剖结构的位置，该几何信息描述该外科手术路径。

本发明进一步涉及一种用于执行这种方法的系统和计算机程序产品。

背景技术

从美国专利申请US2007/0049861A1已知一种用于对身体部位的微创介入的进入路径进行自动化规划的系统。身体部位的三维图像数据被处理并且被该介入所危及到的骨骼和成分（elements）被分割成段。该图像数据被显示并且用户在该图像中标记目标位置。随后，该系统自动确定到达该目标位置的一条或者多条进入路径，这些路径不穿过骨骼而且不贯穿任何被该介入所危及到的成分。随后，该一条或者多条路径在监视器上被呈现给用户，并且该用户能够交互式地选择和/或纠正进入路径。如果没有找到适当的路径，可供选择的解决方案（在这些可供选择的解决方案中无法排除对结构的伤害）就被呈现给该用户。被危及的结构被高亮显示，以帮助用户做出明智的决定。

因此，该已知的美国专利申请描述了一种提供两种信息（即，不贯穿任何重要结构的安全的外科手术路径以及贯穿至少一个重要结构的不安全路径）的规划系统。除了该不安全路径以外，该系统还指示被该不安全路径所危害的结构。该已知系统的一个弊端是：它仅能用于在外科手术规划期间决定哪个解剖结构将要被损害。它没有为那些想要在外科手术之前和期间优化外科手术路径的外科医师提供实用的解决方案。

发明目的

本发明的目的是提供一种如开篇段落中所描述的使外科手术路径可视化的方法，该方法使得关键解剖结构免受损害更容易。

发明内容

根据本发明的第一方面，这个目的是通过提供一种使外科手术工具的外科手术路径可视化的方法实现的，该方法包括接收解剖和几何信息以及至少一个安全裕度(margin)，定义关键片段并提供该外科手术路径的图形化片段。该解剖信息描述将要接受外科手术的部位内的至少一个解剖结构的位置。该几何信息描述该外科手术路径。该安全裕度定义该外科手术工具和该解剖结构之间的最小距离。该关键片段被高亮显示在该外科手术路径的图形化表示中。在该关键片段中，到该解剖结构的距离小于该安全裕度。

使用根据本发明的方法，该路径的关键信息以可容易地解释的和可容易地获取的方式被提供。在该路径趋于变得靠近重要解剖结构的情况下，它被高亮显示。用户能够容易地看到路径是否包括关键片段。特别是在具有复杂的三维解剖几何形状的情形中，这允许用户非常迅速地评估被选择的或者被提议的轨迹的哪部分具有涉及特定结构的风险。该用户可以随后决定寻找到达目标点的另一路径或者可以接受损害被高亮显示的片段处的组织的风险（并极其谨慎地行动）。关键片段的高亮显示可以例如使用颜色编码或者不同的明暗度或者通过在该关键片段周围绘制圆圈或者其他形状来完成。应当注意的是，根据本发明的方法可以用于规划外科手术轨迹，以及用于在外科手术期间跟随外科手术工具。

这给在US2007/0049861中描述的现有技术的系统提供了巨大的优势。如果该现有技术的系统找到不贯穿任何结构但变得非常靠近关键解剖结构的路径，外科医师将不会认识到这点。在外科手术期间，与规划好的外科手术路径的小的偏离可能具有非常巨大的影响。相比之下，根据本发明的系统可以容易地在路径非常靠近关键结构时通知外科医师。

在优选的实施例中，本方法进一步包括接收至少一个外科手术工具的限制条件，该限制条件定义该外科手术路径的受限制的片段，并在该外科手术路径的图形化表示中高亮显示该受限制的片段，在该受限制的片段中，外科手术路径不满足该外科手术工具的限制条件。

朝着目标点行进的外科手术工具的可能路径可能不仅仅受到位于路径中的关键解剖结构的限制。该外科手术工具可能例如不适合于急剧弯折，或者不适合于在过短的路径片段上多次弯折。此外，总的路径长度可能是有限的。这种限制条件可能在用图形表示该外科手术路径时被考虑。受限制的片段的高亮显示可以例如使用颜色编码或者不同的明暗度或者通过在受限制的片段周围绘制圆圈或者其他形状来完成。