手术计划、手术导航和成像用系统的制作方法

技术特征：
1.一种提供位置的可调节的三维(3d)渲染的计算机实施的方法，所述方法包括：接收具有离散空间分辨率的用于对象中的白质束的图像数据，所述图像数据通过弥散成像来形成；通过所述图像数据在显示器上渲染出第一立体图像，所述第一立体图像包括图像视差；以及接收来自指点设备或手势的允许在保持正确的三维空间关系的同时操纵所述第一立体图像的输入信号，所述指点设备在具有六个自由度的三维空间中与所述第一立体图像交互。2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述弥散成像是磁共振弥散成像。3.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其还分割出所述第一立体图像的组件，以形成可在体素层面上独立编辑的立体子图像。4.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述指点设备帮助对所述第一立体图像进行旋转、缩放、平移、编辑、突出显示、切割、删除、分段和/或添加。5.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其还包括：显示分别独立地与所述第一立体图像相交的第一参考平面和第二参考平面，从而在所述第一参考平面上渲染出第一参考图像并且在所述第二参考平面上渲染出第二参考图像；以及接收来自所述指点设备或手势的对所述第一参考平面或所述第二参考平面进行选择的输入信号，其中所述第一参考图像和所述第二参考图像在它们的位置或取向改变时进行更新。6.根据权利要求5所述的计算机实施的方法，其还包括：显示与所述第一立体图像相交的第三参考平面，从而在所述第三参考平面上渲染出与所述第三参考平面相交的对象的解剖结构的第三参考图像；以及接收来自所述指点设备或手势的对所述第三参考平面或所述第二参考平面的位置或取向进行选择的输入信号，其中所述第三参考图像在它们的位置或取向改变时进行更新。7.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中，所述第一参考图像、所述第二参考图像和所述第三参考图像分别独立地作为对象的器官、解剖结构或病理特征的二维图像或三维图像。8.根据权利要求7所述的计算机实施的方法，其中，所述第一参考图像是与所述第一参考平面相交的对象的解剖结构的第一二维图像，所述第二参考图像是与所述第二参考平面相交的所述对象的解剖结构的第二二维图像，并且所述第三参考图像是与所述第三参考平面相交的所述对象的解剖结构的第三二维图像。9.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中，所述第一参考平面相对于所述第二参考平面定向为第一角度，并且所述第三参考平面相对于所述第一参考平面定向为第二角度并且相对于所述第二参考平面定向为第三角度。10.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中，用户可以沿着第一轴线移动或旋转所述第一参考平面、沿着第二轴线移动或旋转所述第二参考平面并且沿着第三轴线移动或旋转所述第三参考平面。11.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中，用户启动对与所述第一立体图像
一起显示的、基于先前生成的图像数据的参考图像进行显示的程序。12.根据权利要求11所述的计算机实施的方法，其中，所述先前生成的图像数据包括ct数据、mri数据、数字减影血管造影、白质追踪数据、超声、乳房造影、pet、光声图像或从这些数据集中进一步得出的任何数据。13.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其还包括用户通过所述指点设备或手势启动所述第一立体图像上的三维追踪容器的渲染。14.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其中，所述三维追踪容器是球体、圆盘、圆柱体、椭球体、管体、立方体、平行六面体、图像切片、3d解剖器官的块体、手绘的形状或手术廊道或者是从其他来源输入的任何形状。15.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其中，将穿过所述三维追踪容器的白质束和/或纤维和/或血管突出显示。16.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其还包括响应于用户输入信号使所述三维追踪容器移动，其中被突出显示的所述纤维或血管随着所述三维追踪容器移动而动态地更新。17.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其中，将没有穿过所述三维追踪容器的白质束和/或纤维从所述第一立体图像中移除或隐藏。18.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其中，在所述第一立体图像上渲染出多个所述三维追踪容器。19.根据权利要求18所述的计算机实施的方法，其中，根据与多个所述三维追踪容器中的每个所述三维追踪容器关联的布尔运算的任何组合在所述第一立体图像中显示或突出显示纤维。20.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其中，将所述三维追踪容器固定至所述第一参考平面和/或所述第二参考平面，使得所述三维追踪容器可与所述第一参考平面和/或所述第二参考平面的用户引导的运动一致地移动。21.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其中，将所述三维追踪容器固定在所述第一参考平面、所述第二参考平面和所述第三参考平面的交叉点处，使得所述三维追踪容器可与所述第一参考平面、所述第二参考平面和所述第三参考平面中的任一个的用户引导的运动一致地移动。22.根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其还包括对一个或多个所述三维追踪容器的应用结果进行冻结。23.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述白质束来自于对象的脑或脊髓。24.一种提供位置的可调节的渲染的计算机实施的方法，所述方法包括：接收具有离散空间分辨率的用于对象中的位置的图像数据；通过所述图像数据在显示器上渲染出至少一个立体图像，至少一个所述立体图像包括图像视差；渲染出与所述立体图像中的预定切片对应的一个或多个二维图像；以及更新所述立体图像从而反映出对一个或多个所述二维图像做出的更改和/或更新所述二维图像从而反映出对所述立体图像做出的更改，借助于在具有六个自由度的三维空间中
与所述立体图像交互的指点设备对所述立体图像做出所述更改。25.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其中，通过功能磁共振成像、t1或t2加权磁共振成像、计算机断层扫描、弥散张量成像、计算机断层血管造影、磁共振血管造影、灌注加权成像、磁敏感加权成像、数字减影血管造影、超声、乳房造影、光声图像、正电子发射断层扫描和它们的组合来收集所述图像数据。26.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其中，所述立体图像是根据通过功能磁共振成像、t1或t2加权磁共振成像、计算机断层扫描、弥散张量成像、计算机断层血管造影、磁共振血管造影、灌注加权成像、磁敏感加权成像、数字减影血管造影、超声、乳房造影、光声图像和正电子发射断层扫描收集的两个以上的所述图像数据中收集的图像数据渲染出的合成图像。27.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其中，对所述图像数据进行配准和/或分段来形成合成图像，使得不同的解剖结构来自于不同的成像方法，每个图像的贡献都是可调节的，以形成合成立体图像。28.根据权利要求27所述的计算机实施的方法，其中，用户选择性地调节所述合成立体图像的任何特定的部分或图层的不透明度或者对其进行切割，以形成校正后的立体图像。29.根据权利要求28所述的计算机实施的方法，其中，用户单独地或组合地应用一个或多个切片平面、模拟手术钻头、手术刀或任何模拟手术工具将所述合成立体图像的除了其他部分之外的任何特定的部分切割成任何形状。30.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其中，所述立体图像可通过头戴式显示器和/或立体眼镜观看，所述头戴式显示器用于虚拟或增强现实或者立体显示，所述立体眼镜具有允许对所述立体眼镜进行位置和取向追踪的基准点。31.根据权利要求30所述的计算机实施的方法，其中，一个或多个所述头戴式显示器具有用于追踪眼部运动和头部的运动或位置的摄像机，从而使3d立体图像相应地进行更新。32.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其中，所述指点设备或手势用于对至少一个所述立体图像和/或所述二维图像进行编辑或操纵。33.根据权利要求32所述的计算机实施的方法，其中，所述指点设备具有允许对所述指点设备进行位置和取向追踪的基准点。34.根据权利要求32所述的计算机实施的方法，其中，用户对所述立体图像的分割出的子组件进行突出显示和/或选择，以形成可在体素层面上独立编辑的立体子图像。35.根据权利要求32所述的计算机实施的方法，其还包括用户通过所述指点设备或手势启动所述立体图像上的三维容器的渲染，使得包括突出显示、分段和删除的编辑功能可在体素层面上被应用于所述立体图像的位于所述三维容器内部的部分或者所述立体图像的位于所述三维容器外部的部分。36.根据权利要求32所述的计算机实施的方法，其中，用户对两个立体图像一起进行选择、操纵和对齐，从而帮助对它们一起进行共同配准，以形成校正后的立体图像。37.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其中，所述立体图像对白质纤维束进行渲染。38.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其中，合成图像包括对器官的不同节段的共同配准的渲染内容。
39.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其还包括对在3d空间中与模拟的虚拟手术路径交互的图像节段进行突出显示。40.根据权利要求24所述的计算机实施的方法，其中，用户对被独立地透明化或半透明化或者被独立地切割或打孔形成为用于模拟手术程序的形状的不同的解剖组件进行选择。41.根据权利要求40所述的计算机实施的方法，其中，对对象的解剖结构的微观视角和切割或钻孔路径一起进行模拟。42.一种提供用于辅助手术的可调节的三维(3d)渲染的计算机实施的方法，所述方法包括：接收具有离散空间分辨率的用于对象中的医疗图像的图像数据；通过所述图像数据在显示器上渲染出第一立体图像，所述第一立体图像包括图像视差；以及接收来自探针的允许在所述第一立体图像中对所述探针进行渲染的输入信号，所述探针还允许在保持正确的三维空间关系的同时在三维空间中操纵所述第一立体图像，所述探针与所述第一立体图像在具有六个自由度的三维空间中交互。43.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，所述图像数据可包括ct、mri、pet、乳房造影、超声或光声图像数据。44.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，所述探针包括允许确定所述探针的位置和取向的基准点。45.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，所述探针还可以是允许确定手和手指的手势和位置的一个或多个自然手。46.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其还包括用户对手术程序进行模拟，以在所述第一立体图像中确定手术路径或手术廊道。47.根据权利要求46所述的计算机实施的方法，其中，对穿过所述手术路径或所述手术廊道的白质束和纤维和/或血管进行突出显示。48.根据权利要求46所述的计算机实施的方法，其中，随着用户对所述手术路径或所述手术廊道的位置进行调节，对穿过所述手术路径或所述手术廊道的突出显示的白质束和纤维和/或血管进行更新。49.根据权利要求46所述的计算机实施的方法，其中，在用户跟随所述手术路径或所述手术廊道的同时，对所述对象的身体和/或器官的微观视角进行模拟。50.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其还包括检测所述对象的位置、取向和身体姿态，以将所述第一立体图像配准到所述对象中与所述第一立体图像对应的实际物理位置。51.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，在手术期间将所述探针定位在所述对象中，从而在所述对象中访问所述探针的实际位置并且将所述位置进一步配准到所述第一立体图像或任何额外的立体图像上。52.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，所述探针允许用户将所述对象上的实际解剖位置映射到立体图像上的位置上，以对所述立体图像进行配准。53.根据权利要求51所述的计算机实施的方法，其中，解剖位置包括解剖标志、重要的骨结构、典型的血管结构、典型的脑沟以及脑回。
54.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，可以将所述第一立体图像显示在偏光立体屏幕或头戴式显示器上。55.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，作为所述显示器的一部分或独立地设置摄像机，以追踪所述探针的位置、取向和运动以及接受手术的所述对象的身体姿态、取向和位置。56.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，所述探针具有用于与计算机通信的有线或无线式的按钮和电源，从而进行双工通信。57.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，用户可启动与外科显微镜通信的程序，以实时地检索手术视图。58.根据权利要求57所述的计算机实施的方法，其中，将所述手术视图与立体图像或者预定的手术路径或手术廊道进行共同配准，以形成校正后的立体图像组。59.根据权利要求58所述的计算机实施的方法，其还包括用户对手术程序进行模拟，以在具有六个自由度的3d空间中在所述校正后的立体图像组中确定手术路径或手术廊道或者加载预定的手术路径或手术廊道。60.根据权利要求59所述的计算机实施的方法，其中，所述手术路径或所述手术廊道可被叠加在所述校正后的立体图像组上。61.根据权利要求59所述的计算机实施的方法，其还包括用户对包括血管、白质束纤维的感兴趣的重要结构进行选择，以将它们与所述手术路径或所述手术廊道一起叠加在所述校正后的立体图像组上，从而形成整合的立体图像组。62.根据权利要求59所述的计算机实施的方法，其中，在用户在所述校正后的立体图像组或第三整合的立体图像组中调节所述手术路径或所述手术廊道的位置或形状的同时，对穿过所述手术路径或所述手术廊道的突出显示的白质束和纤维和/或血管进行更新。63.根据权利要求60所述的计算机实施的方法，其中，将所述校正后的立体图像组显示在立体屏幕上，从而通过偏光眼镜、头戴式显示器或外科显微镜进行观看。64.根据权利要求61所述的计算机实施的方法，其中，用户可将所述校正后的立体图像组或所述整合的3d立体图像组中的一部分送回到所述外科显微镜或外窥镜，以在3d立体镜中进行显示。65.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，如果手术操作脱离了预定的手术路径或手术廊道，就启动警告用户的程序。66.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，如果手术操作与叠加在手术视图上的预定结构交互，就启动警告用户的程序。67.根据权利要求45所述的计算机实施的方法，其中，用户启动与现有手术导航系统进行通信的程序，以检索外科手术和手术进程的当前位置的信息。68.根据权利要求45所述的计算机实施的方法，其中，用户启动将对象的医疗图像与从手术导航系统中提取的外科手术位置信息和从显微镜中提取的手术视图进行共同配准和整合的程序，以形成新的图像组。69.根据权利要求68所述的计算机实施的方法，其还包括用户对手术程序进行模拟或对预加载的手术廊道进行调节，从而确定最优的手术路径或手术廊道并且将所述手术廊道叠加在现有的立体图像上。
70.根据权利要求42所述的计算机实施的方法，其中，用户启动从显微镜中实时地提取手术视图的程序并且将进一步处理的手术视图送回到显微镜，以在3d立体空间中实时地进行显示。

技术总结
一种用于对象中的位置的可调节的三维(3D)渲染的计算机实施的方法，其包括接收具有离散空间分辨率的用于对象中的白质束的图像数据的步骤，其中通过弥散成像来形成该图像数据。通过该图像数据在显示器上渲染出第一立体图像。该第一立体图像包括图像视差，其允许三维观看。接收来自指点设备或手势的允许在保持正确的三维空间关系的同时操纵第一立体图像的输入信号。指点设备在具有六个自由度的三维空间中与第一立体图像交互。空间中与第一立体图像交互。空间中与第一立体图像交互。


技术研发人员：寇志锋 钟毅 曾哲
受保护的技术使用者：鹰视医疗影像有限公司
技术研发日：2020.03.30
技术公布日：2021/11/14