[发明专利]3D医学图像的虚拟现实或增强现实可视化

说明书

公开了使用VR/AR可视化系统的3D医学图像的虚拟现实或增强现实(VR/AR)可视化的系统和方法。VR/AR可视化系统包括可操作地耦接到VR/AR装置的计算装置，并且VR/AR装置包括全息显示器和至少一个传感器。全息显示器被配置为向操作者显示全息图像。计算装置被配置为接收对象的解剖结构的至少一个存储的3D图像和至少一个外科器械的至少一个实时3D位置。计算装置进一步被配置为将至少一个外科器械的至少一个实时3D位置配准为对应于对象的解剖结构的至少一个3D图像，并且生成全息图像，全息图像包括在对象的解剖结构的至少一个3D图像上覆盖的至少一个外科器械的至少一个实时位置。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月21日提交的美国临时申请No.62/310,969的权益，其全部内容并入本文。

背景技术

介入外科手术的中心问题仍然是器官和血管内未暴露的解剖结构的可视化和医疗装置(诸如导管、支架、探针等)的定位。随着手术从最大暴露转向微创，对增强可视化的要求更加深远。例如用于心律失常的微创经导管消融。

在健康的心脏中，有组织的电激发导致心脏收缩。当该电活动变得不规律时，心脏不再有效泵送，并且患者会出现头晕、昏厥和/或猝死。据美国疾病控制和预防中心的统计数据估计，在美国每年有超过60万受害者因心脏病猝死。不稳定的不规率的电心脏活动被称为心律失常，并且通常由心脏中的异常电连接引起。心律失常影响所有年龄段的人。

通过放置在心脏中的导管将一个或多个能量脉冲施加到心脏的所选区域可以有效地去除这些短路，称为经导管消融。可以使用经导管消融施加的能量脉冲的类型的非限制性示例包括射频能量脉冲、低能量脉冲和高频超声脉冲。作为现代心律失常疗法的主要支柱，消融手术需要将多个导管插入心脏，以记录电活动，识别心律失常原因的关键位置，并使用射频能量或冷冻疗法消融组织。目前，胸壁掩蔽心脏和电生理学实验室中的数据分离(即电信号、解剖位置等)使消融手术变得复杂，需要医生在心理上重建心脏模型。

通过开发电解剖标测系统显著地增强了这些手术，该电解剖标测系统构建了包含解剖位置和局部电信号二者的心脏内膜表面(心内膜)的逐点图。然而，这些系统受到多个二维屏幕上的关键测量的显示限制。在心理上将电记录与整体多维心脏解剖结构相关的技能仍然是心脏电生理学家和手术内协作训练中的关键挑战。因此，培训新医生非常困难，并且结果中显著的技能依赖变化是常见的。

发明内容

在一个方面，提供了一种VR/AR可视化系统。VR/AR可视化系统包括：VR/AR装置，其包括被配置为向操作者显示全息图像的全息显示器；以及计算装置，其可操作地耦接到VR/AR装置。计算装置包括非易失性存储器和处理器。计算装置被配置为接收对象的解剖结构的至少一个存储的3D图像，接收至少一个外科器械的至少一个实时3D位置，将至少一个外科器械的至少一个实时3D位置配准为对应于对象的解剖结构的至少一个存储的3D图像，并生成全息图像。全息图像包括在对象的解剖结构的至少一个3D图像上覆盖的至少一个外科器械的至少一个实时3D位置。

在另一方面，提供了一种3D医学图像的VR/AR可视化方法。方法包括使用计算装置接收对象的解剖结构的至少一个存储的3D图像。计算装置可操作地耦接到VR/AR装置，并且VR/AR装置包括全息显示器和至少一个传感器。方法进一步包括使用计算装置接收至少一个外科器械的至少一个实时3D位置，将至少一个外科器械的至少一个实时3D位置配准为对应于对象的解剖结构的至少一个存储的3D图像，以及使用全息显示器，向操作者显示全息图像，全息图像包括在对象的解剖结构的至少一个3D图像上覆盖的至少一个外科器械的至少一个实时3D位置。