用于计划颅骨安装的医疗设备的植入的系统的制作方法
本公开涉及用于计划和辅助医疗手术进程(procedure)，尤其是与颅骨安装的(craniallymounted)医疗设备有关的医疗手术进程的设备、系统和技术。
背景技术：
植入式医疗设备(imd)包括可植入在哺乳动物体内的设备，这些设备感测医疗参数、监测医疗状况、实施治疗、或其任意组合。典型的imd包括各种电气和/或机械部件，通常包括容纳这些部件的壳体。因为部件可能是易碎的，所以壳体通常足够坚固以保护部件免受在植入体内时在无壳体的情况下将承受的力。壳体可由例如钛制成。为了避免部件与体液之间潜在的有害相互作用(诸如，腐蚀)，imd壳体通常是气密密封的。
大多数imd通用的大型部件通常包括电池、线圈和混合电路，该混合电路包括数字电路(例如，集成电路芯片和/或微处理器)以及模拟电路部件。imd也可包括其他部件。部件和壳体各自增加了imd的体积(bulk)。
一些医疗设备可被植入患者的头部中。例如，可以将imd植入头皮下方并且在颅骨的顶部上，其中一根或多根引线被部署在头上或植入脑部中。
技术实现要素：
通常，本公开涉及用于计划和实施imd的植入的技术，该imd最终被固定在患者的头骨的一部分上。颅骨植入的imd的植入可包括：在患者头部的头皮中制造切口，以获得到植入部位的入口(access)；以及将imd植入在植入部位处。植入imd可以包括：例如使用某种类型的紧固件或粘合剂将imd固定到患者的头骨，imd被固定到头骨的外表面的一部分，或者在一些示例中，imd部分地或全部地被固定在头骨中形成的凹部(recess)内。电引线，包括通过电引线(多个)内的电导体电耦合到imd内的电路系统的一个或多个电极，可以从imd延伸并穿过头骨中的一个或多个开口，以允许一个或多个电极被放置在目标结构(诸如，脑组织)处，被定位在具有植入式imd的患者的头骨内。
在本公开中描述的设备、系统和技术可以使植入更加有效，并提高植入成功的机会。一般而言，在外科手术之前收集数据，这些数据有助于外科医生计划和执行外科手术。收集的数据可以涉及与正接收植入的imd的患者的头骨相关联的各种物理(例如，解剖和/或结构)参数，诸如，与如下各项有关的数据：患者的头骨轮廓、头骨的各个部分的头骨厚度、患者的头皮状况、患者的头部的血管结构和/或神经系统结构、先前的电生理测量等等。数据可以是图像的形式，诸如，通过x射线、磁共振成像(mri)、计算机断层扫描(ct)、eeg测量和荧光检查法(fluoroscopy)生成的图像。数据也可以采用患者头骨的物理或虚拟模型的形式。收集的数据中也可包括与患者有关的附加数据，例如患者的先前病史、以及其他数据，诸如患者是否戴眼镜和/或助听器、以及患者可能参加什么活动(诸如，锻炼活动)。另外，本文描述的设备、系统和技术所使用的数据可以包括与各种imd设备以及诸如包括电极的电引线之类的设备相关联的数据，所述设备可以被并入涉及考虑颅骨安装的植入手术进程的imd的系统中。
在一些示例中，本公开中描述的系统、设备和技术提供了图形界面，该图形界面允许用户(诸如，正在评估和/或执行针对特定患者的植入手术进程的外科医生)基于收集的数据、以及在一些示例中基于输入(诸如，阈值限制和可由用户输入到系统的其他参数)或例如经由与设备相关联的制造商数据以图形方式对与提议的植入有关的各种场景进行建模。
使用由本公开中描述的设备、系统和技术提供的图形界面，诸如外科医生之类的用户可以利用收集的数据来生成和/或操纵基于患者的特定数据的图形图像，以确定例如该患者是否是针对颅骨植入的候选人、以及患者的头骨和头皮是否可以支持该植入。外科医生还可以使用所生成的图形图像来确定：哪些设备可最适合于针对特定患者的植入，设备(多个)可被植入的位置和/或不可被植入的位置，当设备监测脑部信号和递送治疗时如何优化该设备的植入后性能，以及应该如何制造执行设备(多个)的植入所需的外科手术切口，考虑所有因素来最佳地优化植入手术进程并且增大植入一旦完成时患者对该植入满意的可能性。
另外，外科医生可以使用在本公开中描述的图形界面来确定应该或可以为特定患者植入什么配置的一个或多个设备，包括哪种或哪些特定的imd。此外，可以使用本文所描述的设备、系统和技术来对imd在特定患者的头骨内的各个水平的凹陷进行建模，以考虑执行植入的手术进程方面，以及相对于所提议的植入的物理和美观方面。
在一个示例中，本公开涉及一种方法，该方法包括：在处理电路系统处接收患者的头部的图像数据；在处理电路系统处接收对一个或多个选定的评估参数的指示；由处理电路系统基于图像数据渲染(render)包括头骨模型的图形图像，该头骨模型包括叠加在头骨模型上的一个或多个图像注释，该图像注释是基于对一个或多个选定的评估参数的评估而确定的；以及在显示设备上显示包括头骨模型和一个或多个图像注释的所渲染的图形图像。
在另一示例中，本公开涉及一种系统，该系统包括：处理电路，所述处理电路被配置成用于：接收患者的头部的图像数据；接收一个或多个选定的评估参数的指示；并且基于图像数据渲染包括头骨模型的图形图像，该头骨模型包括叠加在头骨模型上的一个或多个图像注释，该图像注释是基于对一个或多个选定的评估参数的评估而确定的；以及显示设备，所述显示设备被配置成接收所渲染的图形图像并显示包括头骨模型和叠加在头骨模型上的一个或多个图像注释的所渲染的图形图像。
在另一示例中，本公开涉及一种非瞬态计算机可读存储介质，其包括用于使处理电路系统执行以下操作的指令：接收患者的头部的图像数据；接收一个或多个选定的评估参数的指示；基于图像数据渲染包括头骨模型的图形图像，该头骨模型包括叠加在头骨模型上的一个或多个图像注释，该图像注释是基于对一个或多个选定的评估参数的评估而确定的；以及输出包括头骨模型和一个或多个图像注释的所渲染的图形图像，以供在显示设备处显示。
在下面的所附附图和说明书中阐述了本公开的一个或多个示例的细节。本公开的其他特征、目的以及优点将根据描述、附图以及权利要求书而显而易见。
附图说明
图1是示出根据本公开中描述的各种技术的示例系统的概念图。
图2是示出可用于实现本公开描述的各种技术的工作站的示例的框图。
图3a示出了根据本公开中描述的各种技术的与患者的头部部分相关联的图像的轴向视图。
图3b示出了根据本公开中描述的各种技术的与患者的头部部分相关联的图像的冠状视图。
图4示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像。
图5a示出了示例植入式医疗设备的透视图，该示例植入式医疗设备可以根据本公开中描述的各种技术而被建模以供用于患者的植入。
图5b示出了另一示例植入式医疗设备的俯视图和侧视图，该另一示例植入式医疗设备可以根据本公开中描述的各种技术而被建模以供用于患者的植入。
图6示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像。
图7示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像。
图8示出了示例固定装置，该示例固定装置可以根据本公开中描述的各种技术而被建模以供在计划用于患者的植入中使用。
图9示出了被固定到头骨的示例医疗设备的图像，该示例医疗设备可以根据本公开中描述的各种技术而被建模以供在计划植入中使用。
图10示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像。
图11示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像。
图12示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像。
图13示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例图像的平面视图。
图14是示出根据本公开中描述的各种技术的方法的流程图。
具体实施方式
imd的基于颅骨的植入可以包括一个或多个引线从植入的imd到目标结构(例如，患者的组织，诸如患者的脑部组织的一个或多个部分)的布线(routing)两者。引线可包括在一个或多个引线的尖端处和/或沿着引线(多个)的引线主体定位的一个或多个电极，这些电极电耦合至被包括在引线(多个)内的电导体。电极可以通过电导体被耦合到被包括在imd内的电路系统。imd可以被布置用于向目标结构提供刺激(诸如，电刺激治疗)，和/或用于监测电信号，例如与可以在目标结构处或附近生成的脑部的电活动相关联的神经信号。imd可以充当神经刺激器，其经由部署在患者脑部中的引线和电极来提供深部脑刺激(dbs)。在各种示例中，imd可用于治疗任何神经系统疾病，所述神经系统疾病包括但不限于癫痫、疼痛、包括情绪和焦虑障碍的心理障碍、运动障碍(mvd)(诸如，但不限于原发性震颤和帕金森病和神经退行性疾病)。
作为基于颅骨的植入的一部分，imd本身可以物理地安装到患者的头骨的外部部分，并且引线从imd的连接块被布线到目标结构。可以将imd安装成使得imd的外表面被放置成与患者的头骨的外表面接触。在一些示例中，imd被安装成使得imd部分或全部被定位在患者的头骨中形成的凹部中。imd的植入可以包括在患者的头皮中imd要被固定或以其他方式定位的区域中制造切口，并且在完成植入手术进程时对植入部位之上的头皮与imd进行替换。
在基于颅骨的植入的一些示例中，引线从imd到目标结构的布线包括在患者的头皮的一部分之下将引线(多个)布线到患者的头骨中在与imd被定位的头骨上的位置不同的位置处形成的一个或多个钻孔(burrhole)。引线可被布线通过钻孔，并因此通过患者的头骨，以被定位成使得引线(多个)的电极被定位在目标结构处或附近。在基于颅骨的植入的其他示例中，imd被定位在引线要穿透通过头骨的头骨位置处，并因此，引线从imd直接延伸通过设置在患者的头骨中的钻孔(多个)或凹部开口，并且可被布线到目标结构而无需在头皮与头骨的外部部分之间在imd被固定的位置与电极延伸通过头骨到达目标结构的头骨的位置(多个)之间对引线进行布线。
在一些示例中，imd本身可以被定位在形成钻孔或凹部开口的头骨的区域之上并延伸超过该区域。在其他示例中，钻孔可以被形成以包括具有一大小和尺寸的凹部，该大小和尺寸允许将imd植入在形成钻孔的一部分的该凹部内，并且使得引线直接从imd延伸通过钻孔并延伸至患者的目标结构。在这种情况下，imd可以额外起到将引线固定在钻孔中的作用，使得引线相对于目标结构保持固定。
对于许多基于颅骨的植入手术进程，在术前在为此目的而设计的工作站上计划该手术进程的各部分，包括对可包括刺激和/或记录电极的引线的植入。该计划通常利用用于定位目标结构的术前图像(例如，ct或mr)、通过介入组织到达目标结构的轨迹、以及与该轨迹一致并根据各种附加标准选择的头骨上的进入点。随后可以使用定位器的图像将该计划标测(map)到立体定向空间，或者可以在术中将该计划与导航工具一起使用，以将植入物沿所期望的轨迹定位并且将该植入物定位在所期望的目标结构处。
这样的计划软件可能不包括用于计划植入手术进程的其他要素的能力，特别是与imd本身有关的要素，诸如，锚(anchor)的定位、延伸件(extension)或到植入的imd的其他连接件的放置、必须发生的任何隧穿、用于放置(颅骨地或其他方式)imd的选项、和/或用于建模和确定与美观方面和患者可能担忧的其他干扰问题相关的各种因素的能力，所述其他干扰问题例如，imd与患者可能佩戴的其他设备(诸如，眼镜或助听器)之间的交互作用。另外，这样的计划软件可能不包括用于计划如下植入手术进程的能力：包括不止一个imd的植入手术进程(例如，多设备植入手术进程)，或者涉及向具有现有imd植入物的患者增加imd的植入手术进程。这样的计划软件可能不会在放置设备时提供帮助，从而不会优化其在术后记录脑部信号的能力。这些因素和考虑可能很重要，并且与基于颅骨的植入相关联的此类细节可能会影响系统的性能以及患者对治疗的接受度(由于舒适性、美观或其他问题)。在本公开中描述的建模系统和技术的各种示例允许扩展与基于颅骨的植入相关联的计划过程，以包括可以允许外科医生和患者两者评估与所提议的植入手术进程相关联的许多其他因素的工具。
此外，有源医疗设备的进步现在允许imd的小型化，使得较小的设备可以被植入在先前针对imd放置而言是不可能的或不实际的新的解剖位置中。一个这种特别令人感兴趣的位置是在颅骨上的植入，使得与诸如深部脑刺激之类的治疗有关的外科手术进程被最少化。通过将imd设备本身植入在颅骨上，减少了外科手术步骤(更少的切口、更少的隧穿)，减少了硬件(消除延伸件和到达胸部间隙所需的连接件)，并可以优化患者的舒适度和外观。
然而，这种颅骨安装系统的最佳位置可能因患者而异，并且可能难以由植入临床医生确定。患者头部大小和形状可能相差很大，使得最佳位置不一致。头骨厚度也可能在各患者之间以及在一个患者体内的不同头骨位置之间变化。个体患者的需求可能不同，诸如，在考虑到存在(或不存在)头发的情况下，美观效果的相对重要性。从患者的脑部结构或皮层记录的感兴趣的信号的位置也可能不同。外科手术并发症危险因素可以例如基于诸如患者头皮的厚度或坚固性之类的因素而不同。手术进程因素也可以是相关的，诸如，在植入手术进程期间使用的外科手术框架的类型及其固定在头骨上的方式，这可能会提供或拒绝潜在的植入位置。
考虑到这些许多考虑和因素，植入手术进程和对颅骨安装的imd的计划可能会由于患者和医师接受两者而造成极大的破坏。例如，标识用于颅骨安装的设备的理想或最佳植入物位置通常需要平衡多个因素，包括但不限于接收植入物的患者的解剖结构(例如，头骨大小、形状、厚度、头皮厚度)、患者期望(例如，美观影响、对眼镜或其他活动的干扰)、和外科手术担忧(例如，植入部位处或植入部位附近皮肤的侵蚀的最小化、感染、与其他外科手术工具(像用于执行植入的框架和固定装置)的兼容性)。由于可能已经使用术前图像和专门的工作站来计划旨在用于深部脑刺激的引线的目标和轨迹，因此本公开中描述的设备、系统和技术提供了一种工具，该工具用于扩展该计划手术进程以包括计划植入式设备在颅骨上在头骨上的位置、和/或计划植入手术进程本身。
使用本公开中描述的设备、系统和技术，诸如，下面关于图1所示出和描述的用户工作站，可以基于例如术前图像和患者特定的偏好来提供患者特定的指导，该患者特定的指导在确定令人满意的或优选的用于植入imd的位置时是有用的，用于提供与植入手术进程相关联的工具选择和工作流程的输入，并且使用本公开中描述的设备、系统和技术可潜在地在实际的植入手术进程期间经由导航来辅助外科医生。使用本公开中描述的设备、系统和技术的示例可以帮助保证患者对以下因素的高度满意：诸如，外科手术之前解决的美观担忧、可预测的再充电和遥测性能、优化的脑部信号记录条件、以及有效的外科手术进程(例如，计划的位置、引线管理、在第一个切口之前完成的工具/模板选择)，并且使用本公开中描述的设备、系统和技术的示例可以降低在手术室中发生意外的风险(例如，引线太短、骨头太薄)或术后并发症(例如，导致感染的高剖面(profile)植入)。
术前优化植入物位置可帮助确保患者满意，可以驱动有效的外科手术进程，并可以最小化术中或术后并发症。扩展现有mdt立体定向计划站以包括计划颅骨安装的医疗设备的位置的能力的功能可以基于如下各项来向外科医生提供附加指导：患者的特定解剖结构(头骨和头皮的大小、形状、厚度)、患者的偏好(例如，美观担忧)、外科医生考虑(例如，期望的手术进程、工具兼容性)、最佳的实践(例如，最小化感染/侵蚀)、以及技术考虑(例如，启用再充电或遥测的最小/最大间隔、信号记录考虑)。
尽管本公开中描述的设备、系统和技术是指与基于颅骨的植入相关联的建模、计划和/或手术进程，但是这些设备、系统和技术不限于用于基于颅骨的植入手术进程中，并且可以在与将imd植入在患者的其他区域(诸如，患者的脊柱或骨盆区域)有关的医疗手术进程中使用。
图1是示出根据本公开中描述的各种技术的示例系统10的概念图。如图1所示，系统10包括成像装备12，成像装备12通过网络30耦合到用户工作站32。工作站32可以被布置为存储与本公开中描述的建模和计划技术及其任何等效物相关联的数据和/或编程。工作站32可以包括处理电路系统(未在图1中具体示出)，处理电路系统包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置成执行指令，该指令使工作站32执行功能中的一个或多个并提供本公开全篇描述的各种特征及其任何等效物，与可由系统10提供的建模、计划和/或指导技术有关。
系统10可以包括一件或多件成像装备12，该一件或多件成像装备12被布置以获得图像并收集与患者的头骨和/或头皮有关的患者数据14。成像装备12不限于任何特定类型的成像装备，并且可以包括被布置为使用x射线、mri、ct和/或荧光检查法生成图像的设备(多个)。由成像装备12生成的收集的患者数据14可以涉及头骨大小和患者的头骨的轮廓、头骨在各个区域的厚度、患者的头皮状况(包括头皮厚度和/或头皮的各个位置处的头发的位置和状况)、以及患者的头部中的血管结构和/或神经系统结构。
在一些示例中，由成像装备12捕获的患者数据14可以由成像装备处理和/或存储在数据库24中。患者数据14还可包括电生理信息，诸如与患者相关联的eeg数据。该数据可以被并入到所提议的植入的建模中，例如以帮助优化要被植入的设备的可以被用来感测这些电生理信号的记录电极的位置。如由成像装备12提供的存储在数据库24中的数据不限于任何特定类型的数据，并且可以是通过与患者相关联的对成像装备12的操作而生成的任何数据。在各种示例中，可以基于对成像装备12生成的图像和/或数据的进一步处理来生成附加数据，其中，附加生成的数据可以包括与头骨大小和患者的头骨的尺寸有关的数据、与患者的头骨的厚度剖面有关的数据、和/或与患者的头皮有关的数据，包括与患者的头皮中的血管和/或神经位置有关的数据。存储在数据库24中的数据可以与特定患者相关联，例如，与患者的姓名、或与分配给患者的患者id号相关联。在一些情况下，数据库24可以存储从多个其他患者获得的群体(population)数据，诸如，先前已经经受植入手术进程的那些患者。工作站32可以直接或例如通过诸如网络30之类的网络被耦合到数据库24。工作站32可以配置成检取存储在数据库24中的数据，并将数据存储到数据库24中。网络30不限于任何特定类型的网络，并且可以包括局域网(lan)、广域网(wan)、存储区域网(san)、虚拟专用网(vpn)，并且可以包括互联网。网络30不限于以特定格式或使用特定协议提供的通信，可以使用例如互联网协议(ip)和/或使用诸如wi-fi或蓝牙之类的无线网络协议来提供通信链路。
在一些示例中，由成像装备12提供的患者数据14和从由成像装备提供的数据中浮现的附加数据(也被称为患者数据14)可用于生成一个或多个版本的患者头骨模型16。在一些示例中，头骨模型16可以至少部分地由成像装备12生成。在其他示例中，头骨模型16可以由工作站32内包括的处理电路系统生成，并且随后被存储回到数据库24中，或者存储在工作站内。
如以上所描述的，系统10包括用户工作站32，在一些示例中，用户工作站32包括处理电路系统(未在图1中具体示出)，处理电路系统包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置成执行指令，以执行功能中的一个或多个并提供本公开全篇描述的各种特征及其任何等效物，与可由系统10提供的建模、计划和/或指导技术有关。例如，工作站32可以被配置成检取存储在数据库24中的数据和/或存储在工作站内的数据，并且渲染具有或不具有如以下进一步描述的图像注释的患者的头骨的图形图像，以供在工作站处显示。工作站32还可以包括一个或多个输入设备(诸如，键盘36和/或计算机鼠标38)，该一个或多个输入设备被耦合到工作站的输入/输出(i/o)端口(图1中未具体示出)，该i/o端口允许用户(诸如，用户40)向工作站提供输入。用户提供的输入可以包括允许操纵在工作站处显示的图形图像的输入。用户提供的输入还可包括数据的输入，诸如，与患者有关的数据、或与阈值有关的数据，这些数据可用于控制和以其他方式操纵在工作站处显示的图形图像和/或图像注释。
如图1中所示的工作站32包括显示设备34，显示设备34可以被配置成提供信息的视觉输出，包括患者头骨模型的图形图示以及与头骨模型相关联的各种其他方面，如本公开全篇所描述的那样。显示设备34不限于任何特定类型的设备，并且可以包括阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)显示器、等离子显示器或有机发光二极管(oled)显示器。在各种示例中，显示设备34包括多个屏幕，其中，这些屏幕被配置成允许例如使用拖放功能将在一个屏幕上渲染和显示的图像移动到另一屏幕，使得第一图形图像(诸如，第一头骨模型)可被叠加在另一图形图像(诸如，第二头骨模型)之上。在各种示例中，显示设备34可进一步被配置成用作触摸屏设备，该触摸屏设备允许诸如用户40之类的用户经由对显示设备34的输入(例如，通过使用触笔(wand)或用户的手指来触摸显示设备34的显示表面)来向用户工作站32提供输入。如本领域普通技术人员将理解的，其他输入设备(诸如，平板电脑和手写笔(stylus))可以被包括作为用户工作站32的一部分，该部分将允许诸如用户40之类的用户向工作站32提供输入。在各种示例中，通过工作站32提供的建模、计划和/或指导技术可以包括允许用户(诸如，医师)使用由在工作站32上运行的应用(多个)生成的并且例如通过显示设备34显示的虚拟现实环境来使用于患者的外科手术进程可视化。在各种示例中，建模、计划和/或指导技术可以包括被布置为提供表示外科手术计划的增强现实的设备，该表示外科手术计划的增强现实可以例如使用显示设备34以视觉方式被提供，但是与患者的实际头部而不是患者的头部的渲染图像相关联。
工作站32可以配置成访问患者数据14(诸如，与患者头骨模型16相关联的数据)，以用于渲染作为图形图像以供显示在显示设备34上。在一些示例中，视觉显示包括基于由成像装备12中的一个或多个实时生成的数据的患者的头骨和/或头皮的各部分的图形图像的渲染和显示。在一些示例中，工作站32被配置成从诸如用户40之类的用户接收输入，并且使用接收到的输入以在由成像装备执行以捕获患者数据的一个或多个过程期间实时控制成像装备12。例如，成像装备12的移动、定位和图像捕获操作可以由在用户工作站32处接收的输入来控制，并通过网络30被传送到成像装备12。以这种方式，用户40可以控制成像装备12以捕获和/或存储患者数据14，诸如，与患者的头骨、头皮和/或头发有关的图像信息，系统10可以使用这些图像信息来开发一个或多个患者模型和/或患者数据，随后系统10可以将所述一个或多个患者模型和/或患者数据用于本公开中全篇描述的建模和计划手术进程。除了对患者的头骨和/或头皮建模之外，可以以某种方式通过建模考虑的另一考虑是一个或多个先前植入的颅骨设备的存在。例如，计划的外科手术进程可以考虑植入第二代系统或设备以代替第一代系统/设备。在这样的示例中，第一植入系统或设备的位置可能很重要。例如，当考虑第二植入手术进程时，可能想要避开先前已作为第一植入手术进程的一部分移除骨头的区域，或关于其他因素，诸如，使用紧固件来固定第一植入设备的头骨区域。此外，在计划过程期间可能还会显示其他颅骨系统，诸如，人工耳蜗。
在各种示例中，系统10进一步包括与一个或多个植入式医疗设备22有关的设备数据20，所述一个或多个植入式医疗设备22可以是植入式的或以其他方式固定在患者的头骨上的某个位置处。医疗设备22不限于任何特定类型或配置的医疗设备，并且可以包括本公开全篇描述的imd、或者可被固定到患者的头骨的其他现有的设备或在未来某个日期开发的设备中的任何一个。设备数据20可以包括与医疗设备22的物理方面相关联的各种类型的数据，诸如，与设备相关联的物理尺寸，包括限定或以其他方式量化设备外表面轮廓的尺寸。与医疗设备22相关联的其他数据(诸如，设备的重量、设备的重心信息、以及可以配置成与被包括作为医疗设备22的不同设备一起使用的安装、植入和/或固定技术)可以被包括在设备数据20中。其他信息(诸如，在操作设备时由医疗设备22生成的温度或温度范围、电池寿命和/或与对位于医疗设备22内的可再充电电源进行再充电相关联的参数)也可以被包括作为设备数据20的一部分。可以针对特定医疗设备22考虑的其他因素可以包括该设备的脑部信号记录功能。例如，可以考虑记录电极(在一些示例中，使用设备的外壳作为这些记录电极中的一个)的放置、以及如何将这些电极放置和取向为植入手术进程的一部分，并对它们进行建模，以便优化在植入设备后的设备的记录功能。在各种示例中，设备数据20可以被存储在数据库24中和/或在工作站32内，以供系统10在为可以使用一个或多个选定的医疗设备22来对患者执行的植入手术进程进行建模、计划和提供指导中使用。
在各种示例中，工作站32被配置成处理与患者有关的数据14，该数据14由成像装备12生成和/或存储在数据库24中和/或工作站32内，并且工作站32被配置成生成图像，诸如，患者头骨模型16。通过向用户工作站32提供附加的输入，头骨模型16可以被配置成与各种类型的数据一起被示出在显示器34上，和/或被配置成以表格数据的形式或以图形描绘的形式提供与头骨模型有关的其他形式的信息，例如，图形注释。例如，对被渲染并在显示器34上显示为三维图形图像的头骨模型16的描绘可以包括一个或多个图像注释，该一个或多个图像注释指示在头骨模型的各个位置处的头骨厚度。在显示设备34上作为三维图形图像提供的头骨模型16可以包括与头骨模型相关联的一个或多个尺寸、形状或大小的尺寸信息。
在一些示例中，头骨模型16可以被提供作为三维图形图像，其包括图像注释，该图像注释示出了与在相对于患者的头骨的各个位置处的患者的头皮厚度有关的信息。在显示设备34上提供作为三维图形图像的头骨模型16可以包括信息，该信息描绘为确保合适的操作(诸如，再充电、遥测、信号质量和/或与示出的植入式imd相关联的操作温度)而必须在图形化地示出为被植入在头骨模型上的imd周围相对于另一医疗设备提供的最小空间量。头骨模型16可以在显示设备34上被提供作为三维图形图像，包括图像注释，该图像注释示出与位于患者的头皮中的血管和/或神经纤维的位置有关的信息。
与头骨模型一起显示的包括图像注释的信息不限于任何特定类型的信息或任何特定格式的信息。在一些示例中，诸如头骨厚度之类的信息可以由叠加在头骨模型之上的在头骨模型的图形图像中描绘的头骨表面之上的不同位置处的若干数字指示，这些数字指示患者头骨的该区域的头骨厚度。在一些示例中，可以提供不同的颜色作为针对所显示的头骨模型的图形图像的外部部分的不同区域或区的着色，以指示与头骨相关联的一个或多个参数。例如，可以将第一颜色叠加在所显示的头骨模型的各部分之上，以指示该头骨的该部分的厚度，诸如，最小厚度或落入一厚度范围内的厚度。可以将一种或多种不同的颜色叠加在患者头骨的模型的各部分之上，以指示在提供不同颜色的区域中头骨的不同厚度或不同厚度范围。
这些类型的指示不限于相对于与由头骨模型所描绘的头骨相关联的任何特定参数在图形图像中被提供，并且这些类型的指示可被配置成表示与如下各项相关联的数据：头骨厚度、头骨形状(例如，头骨轮廓或平坦度)、头骨大小、头皮厚度和/或头皮状况、在各个位置存在或不存在头发、更容易记录皮质信号或其他脑部信号的位置、以及与可存在于头皮的不同部分中的血管和/或神经有关的指示、和/或当可以在被建模的患者的头骨上植入不止一个设备时需要在设备之间维持的最小或最大间距。
工作站32也可以被配置成检取可以针对用作用于患者的植入式imd而待考虑的数据，诸如，与一个或多个医疗设备22有关的数据20。例如，与imd有关的数据20可以被渲染并用于基于数据20生成imd的图形图像，并且可以被叠加到患者的头骨的三维图形图像上。可以例如通过用户40对工作站32的输入来从设备数据20是可用的多个设备中选择要渲染并叠加在头骨的图形图像上的特定设备，并且该特定设备可以是如下的设备：用户40想要建模以供在工作站32处显示，以用于评估用于植入在与三维头骨图像相关联的患者的头骨上的选定的设备的使用的目的。
例如，可以通过工作站32的处理电路系统来渲染选定设备22的三维图像，以提供设备22的图像，设备22的图像随后被叠加到患者的头骨的三维图像上。由用户40提供的在工作站34处接收的输入可以用于例如相对于选定设备22的放置和/或取向，并且例如相对于与选定设备22的植入相关联的各种参数，来控制对图像的渲染。例如，对工作站32的用户输入可以用于确定用户40是想要看到选定设备22被渲染并叠加在包括使用在头骨中在图形化地示出的植入部位处形成的凹部的头骨的图形图像上，还是看到选定设备的图形图像被附接到不使用凹部的情况下的头骨的三维图像。
作为具有显示为叠加在头骨的图形图像上的选定设备22的图形图像的渲染的一部分，工作站32还可以配置成提供附加信息，例如以一个或多个图像注释的形式，作为在工作站处提供的显示的一部分。例如，工作站32可以被配置成显示对头骨的各区域的指示，作为所提议的植入的一部分，所述各区域将提供将足以允许选定设备的植入的头骨厚度。在替代方案中，或除了这些指示之外，头骨的图形图像可以提供图像注释，该图像注释指示头骨的如下区域：当考虑特定的选定设备22的植入时，头骨厚度或例如该区域中的头骨的轮廓将阻止用作植入部位或不一定是最佳的植入部位或不一定被建议用作植入部位。
在各种示例中，基于所提议的对选定设备22的使用以及所提议的植入位置，工作站32可以被配置成基于各种数据(诸如，患者数据14)生成示出选定设备在植入之后可能如何出现的图形图像，与患者头皮在所提议的植入的区域中的厚度和整体状况有关。此外，一旦用于选定设备22的提议植入部位被提供作为对工作站32的输入，就可以在显示设备34上提供各种附加图像注释作为图形输出。例如，工作站32可以被配置成生成边界的图形指示，或提供在显示设备34上显示的某种其他形式的图形指示，其指示围绕所提议的植入部位的区域，并且指示基于与选定设备22相关联的各种考虑而不可植入第二设备的头骨区域。
与选定设备相关联的各种考虑可包括诸如如下各项的因素：由于再充电、遥测、感测信号质量、或与和另一设备(诸如，另一imd)相邻的选定设备的操作相关联的其他考虑而导致的最小间隔距离或最大间隔距离。在其他示例中，由边界或诸如颜色之类的某种其他形式的视觉指示所指示的区域可以指示：基于与两个设备一起操作有关的任何要求(例如，具有使用同一再充电设备、系统或再充电过程对两个设备再充电的能力)，第二设备可与选定设备22的所提议的植入部位相距的最大距离。
另外，一旦将用于选定设备22的提议植入部位提供作为对工作站32的输入，工作站就可以被配置成提供与所提议的植入的其他方面(诸如，所要求的引线长度、所提议的引线路径、以及所提议的引线布线对患者头皮中的血管和/或神经的影响)有关的附加信息，包括三维信息和/或表格信息的显示。例如，对于血管的考虑中的一个可以是关于用作植入手术进程的一部分的切口。植入医疗设备的外科医生可以尝试在植入区域中平行于血管的路径进行切割，而不是跨血管进行切割，使得由于切口而切开的血管尽可能少。作为对植入手术进程进行建模的一部分，系统可以对主要(dominant)血管流动的方向进行可视化(例如，基于造影剂增强成像-其中注入造影剂以帮助血管在成像时显示出来)，并且随后提供有关在哪个方向制造切口的反馈/建议，以最小化在植入手术进程期间以及作为植入手术进程的结果的对血管的破坏。
在某些情况下，可以提供患者群体数据的数据库，该数据库可以包括与对其他患者执行的先前颅骨植入手术进程有关的信息。这些信息可包括先前患者的身体特性，包括头骨的形状和大小、头皮厚度、头发特性等。数据还可包括植入式设备(多个)、引线(多个)以及用于提供治疗的任何引线适配器或延伸件的类型和模型、所递送的治疗的类型、任何复杂情况、先前患者是否具有其他植入式设备、患者是否使用了需要考虑的物体(诸如，眼镜或助听器)、外科手术后身体外观的某个指示等。可以将群体数据与同当前患者相关联的数据进行比较，以建议手术进程的哪些方面可能对当前患者有效，并且哪些方面可以最好地避免。这可以帮助临床医生更快地找到用于当前手术进程的最佳适合度模型。在某些情况下，系统可以使用此数据来建议模型的起点，随后由临床医生对该模型的起点进行修改。
系统10和工作站32如上面关于图1所描述的以及如在本公开全篇描述的生成图形图像的能力允许诸如外科医生之类的用户将选定医疗设备22(诸如，imd)的图像放置在特定患者的头骨模型(诸如，头骨模型16)上，并且允许该用户测试作为用于imd的可能的植入部位的各种位置，以评估可能的植入部位，包括通过显示在显示设备34处的图形图像。被提供作为在显示设备34处呈现的图形图像的信息以及操纵这些图像以提供附加信息的能力可以帮助外科医生以及患者：可视化不同imd的潜在适合度，发现与用于一个或多个imd的选定植入部位有关的任何潜在缺陷或障碍，考虑与使用头骨中的凹部作为植入的一部分有关的选项，帮助理解例如与引线放置和引线布线有关的附加要求，以及考虑涉及多设备植入的各个方面，和/或更好地理解相关问题，诸如，可能对患者而言重要的患者担忧，包括美观和干扰问题。
系统10可以生成的图形图像和包括图像注释的附加信息可以通过基于特定于接收植入物的患者的因素向外科医生示出用于imd的植入的潜在“良好”区域来指导imd的放置，特定于接收植入物的患者的因素诸如是患者的头骨的大小和形状(例如，曲率/平坦度)、在头骨的不同部分的患者头骨厚度、患者的可能受植入影响的头皮区域的皮肤厚度、或该患者的脑部内的信号位置。系统10允许单独查看单个因素(诸如，头骨厚度、形状、大小或与患者的头皮相关联的因素)，或者将这些因素组合为整体“良好”度量，可能提供患者和外科医生输入进行加权(例如，输入参数与“最小化并发症风险”有关，但对美观加权作为较小的担忧)。可以使用例如不同的颜色、阴影和/或使用边界线通过一个或多个图像注释来在工作站32处渲染和显示的图形图像中指示这些因素，从而在头骨模型上示出包括经修改的颜色或现有的头骨图像上的其他覆盖物的区域，并且示出可通过在将参数用于在生成在工作站32处提供的图像时提供改变或者修改与这些参数相关联的参数的输入，来修改的区域。在工作站32处渲染并显示的包括一个或多个图像注释的图形图像可包括使用叠加在头骨模型的图形图像上的数字、字母和/或其他图形符号，以指示针对与头骨、头皮、或例如与所提议的植入手术进程相关联的患者偏好相关联的一个或多个度量的等级或某个或某些其他值
作为作为患者的头骨模型的图形图像的显示的一部分而被提供的图像注释的一部分，还可以基于对特定手术进程类型的选择来显示要避免的区域。例如，在外科手术期间，可以将立体定位头部框架附接到患者的头骨上，以帮助植入。为了适应这一点，可以在显示设备34处提供的头骨模型的图形图像中指示头骨的框架附接区域，该框架附接区域指示要避开以便在放置设备期间不会干扰外科手术入口的区域，或者该框架附接区域例如可由于在植入过程期间用作工具的特定框架或固定装置的附接而不可到达。
在另一示例中，一旦选择了用于imd的植入的头骨区域，系统10就可以被配置成通过在植入物位置之上拉伸模拟皮肤来显示所得美观效果的预测模型。具有植入位置处的皮肤的模拟的头骨模型的这种渲染可以基于从患者数据获得的患者特定的皮肤厚度测量，所述患者数据诸如，通过使用成像装备12提供的患者数据14。如果最佳位置的美观结果是不可接受的，则系统10可以指导外科医生选择要钻孔装埋(countersink)该设备的头骨区域。这可能受到如下各项的影响：从图像中提取的患者特定因素(厚度、头骨的曲率)、外科医生或患者选择的偏好(例如，由于眼镜、助听器而避免在耳后)、或某些位置的已知临床后果(例如，较高/较低的感染或侵蚀风险、不可接受的头骨弱化)。
在一些情况下，对当前患者的指导可以至少部分地基于患者群体数据，诸如，基于先前经历过类似手术进程和/或具有相似的患者特定因素的患者的群体数据，所述相似的患者特定因素如与当前患者相关联的那些因素(例如，戴眼镜、利用助听器、头发稀疏、具有相似的头骨曲率等等)。用于该指导的患者群体数据可进一步限于与被认为表示有利结果的过去的手术进程相关联的数据。在替代场景中，患者群体数据可与相似的患者场景相关联，但表示不利的结果，并且从而提供了要避免的位置的指导。用户指定的过滤器可用于选择用于为特定患者提供指导的患者群体数据。
在任何前述示例中，指导可以被呈现为患者的头骨的三维图像的彩色覆盖物(如上)，从而指示可执行/不可执行期望的埋头孔(countersink)深度的头骨区域，或者该指导可简单地被呈现为原始数据，诸如，例如作为叠加在头骨的图像的外表面之上的数字而被提供的头骨厚度。这样的指导可以包括对以下各项中的一项或多项的指示：可允许的下沉(sink)深度、期望的下沉深度、在给定的下沉深度处的剩余骨骼、在给定的下沉深度处的剩余剖面、可以/不可在头骨的各个区域处实现所期望的剖面的区域。一旦已经为可以植入imd的凹部选定了埋头孔深度，就可以再次将给定的模拟皮肤拉伸的美观的预测模型进行渲染并在工作站的显示器34处将其呈现作为图形输出。可以将该图像与在头骨上的同一提议位置处的非钻孔装埋植入的图形图像进行比较，例如当用户改变埋头孔的深度/位置/方向的变量时以交互方式观察到。
在一些示例中，在给定了要在选定的植入部位处并且使用选定的取向、凹陷/非凹陷植入来植入的特定imd的最终选定计划的情况下，工作站32可以被配置成生成度量，该度量可以包括与如下各项有关的度量：与在有或没有皮肤的头骨之上延伸的imd设备相关联的最终剖面(最大、平均、最小)尺寸、被移除的骨量(最大、平均)、剩余的骨量(最小、平均)、估计的对外科手术的时间影响、以及从计划的钻孔到计划的选定imd的颅骨安装所需的引线长度。在一些示例中，如果这些参数和/或生成的度量落在临床最佳实践之外，则用户可能会接收到警告指示(例如，“警告：计划的埋头孔使得剩余的骨少于2mm”)，作为例如在工作站32的显示器34上显示的视觉输出。
在给定上述所有信息的情况下，系统10还可以被配置成允许使用拖放或其他交互式工具来将引线(多个)的布线耦合至imd，作为要被计划的植入的一部分。这可包括对可允许的引线长度的指示(例如，“警告：在期望的位置引线长度超出了28cm”)。如果计划不满足已知的最佳实践(例如，“警告：应变消除回路不足”)，则可以以在显示器34上提供的输出的形式给出警告。
在要使用多个设备并且对设备的定位的限制与由于充电、遥测、感测信号质量或其他考虑而导致的最小间隔距离、或在其他示例中与最大间隔距离有关的手术进程中，系统10可被配置成在给定第一计划植入位置的情况下提供关于第二设备的位置的指导。可以以视觉指示的形式提供这种指导，诸如，一个或多个着色区和/或基于用于要被植入的设备中的一个或两个的提议的植入位置而包围或部分包围患者头骨的图像的区域的边界线。与多个设备有关的这种指导还可以允许用户查看植入物的结果，诸如，由设备创建的预测磁共振(mr)伪影的位置/大小/形状。与多个设备相关的指导还可以预览患者所需要的再充电配置，并基于选定位置的参数(埋头孔的深度、在给定曲率的情况下获得平行耦合的能力)和患者的解剖结构(皮肤厚度)来预测再充电性能。
系统10还可以被配置成提供与要在植入手术进程期间被用于对选定医疗设备进行定位的特定工具有关的指导，和/或与用于在头骨中创建要放置imd的埋头孔凹部的工具有关的指导。例如，系统10可被配置成提供信息消息，例如被显示为由显示设备34提供的文本，该信息消息包括与哪些工具可用于由显示设备示出的特定提议植入有关的消息。当参阅包括使用在患者头骨的图形图像中形成的凹部的所提议的植入时，示例消息可能包括说明“使用绿色的2mm埋头孔模板”的文本。系统10还可以提供关于如何配置一个或多个工具的指令，例如用于埋头孔控制的可设置深度限位(stop)。系统10可以被配置成生成数据，该数据将允许诸如3d打印机(现在在图1中示出)之类的设备经由3d打印或其他技术来生成患者特定的固定装置。
在导航手术进程中，在系统10被配置成向诸如外科医生之类的执行实际植入过程的人提供指导的情况下，系统10可被配置成将用户引导至选定的植入物位置，并指导用户创建埋头孔位置或放置锚定螺钉，使得要被植入的设备最终位于所期望/计划的位置中。在机器人手术进程中，系统10可以被配置成提供输出，该输出引导机器人(在外科医生的监督下)在计划的植入部位的期望位置(多个)处创建计划的埋头孔。
imd的一些示例可包括足够小型化以适应在用于进入脑部的钻孔内的设备。对于此类设备，系统10的各种数据和图形图像功能可与轨迹进入点考虑相结合，从而帮助外科医生选择最小化头骨植入物的影响(美观、结构完整性、骨骼移除)并且脑部进入的风险(避开血管、脑回/脑沟考虑、最小化对皮质的重要功能区(eloquentregion)的影响)两者的进入位置。
系统10可包括：可用于计划和执行涉及被配置成执行与患者相关联的刺激治疗和/或记录功能的imd的基于颅骨的植入手术进程的图形工具和信息处理技术，以及在一些示例中，可结合计划和/或实现其他颅骨植入物使用的图形工具和信息处理技术，其中必须在多个标准以及患者特定的基础上进行权衡。与系统10相关联的特征和功能可以帮助保证高度的患者满意度(例如，关于外科手术之前解决的美观担忧、可预测的再充电和遥测性能等)、有效的外科手术进程(例如，关于计划的位置、引线管理、或在第一个切口之前完成的工具/模版选择)、以及在植入手术进程期间发生意外(例如，发现引线太短或骨骼太薄)的风险较低或术后并发症(例如，可导致感染的高剖面植入)的风险较低。
此外，外科医生可以使用由系统10提供的数据和其他信息(包括由系统10提供的图形描述)来确定应为特定患者植入哪种配置的一个或多个设备。可用的imd可以包含多种不同的配置。外科医生可以选择合适的标准配置，并且通过弯曲、修剪(trim)或以其他方式调整imd以适应患者来使该配置适配患者。与为每个患者从头开始构建定制的imd相比，在一些示例中，使用一种或多种标准配置可能更有效、方便和经济。
系统10可以被配置成将信息中的任何部分或全部存储到例如数据库24中和/或被包括在工作站32内的计算机存储器中，该信息包括与作为针对一个或多个选定设备并且针对每个特定患者的所提议的植入的结果而显示的图形图像中的任一个的渲染和生成相关联的图形图像信息。该存储的信息可以以后由工作站32内所包括的处理电路系统检取，并且通过以上描述或本公开全篇描述的技术中的任一个进一步处理，以用于进一步的计划和/或在实际植入手术进程期间用作对执行与患者相关联的植入手术进程的任何部分的人员的指导，所述人员诸如是外科医生。
在其他示例中，其中可以将植入手术进程的某个部分执行作为机器人手术进程，例如在用于在患者的头骨中在选定植入部位处形成凹部(在外科医生的引导和监督下)的过程中，可以在由执行机器人过程的一个或多个设备(在图1中未示出)执行的过程的该部分之前和/或期间出于指导和控制这些设备(在外科医生的监督下)的目的而向该设备提供包括与患者和/或计划的植入过程有关的图形图像数据和/或所生成的并且被存储在系统10内的度量的数据。这些功能可以允许与所提议的针对患者的植入手术进程相关联的计划过程发生在实际发起植入手术进程的时间之前，并且还允许检取与最终计划相关联的数据，包括头骨、头皮和/或选定医疗设备的图形图像，以供显示和用于在植入过程的实际执行期间提供指导。
图2是示出可被用于实现本公开描述的技术的工作站32的示例的框图。工作站32可以包括个人计算机、台式计算机、笔记本计算机、计算机工作站、无线通信设备(诸如，例如，移动电话、蜂窝式电话、卫星电话和/或移动电话手持机)、手持设备(诸如，个人数字助理(pda))、大型主机、或处理和/或显示图形数据的任何其他类型的设备。
如图2的示例中所示，工作站32包括处理电路系统2、遥测电路3、耦合至显示器34的显示接口4、图形处理电路系统5、电子存储器6、以及耦合至输入/输出(i/o)端口8的用户输入接口7。处理电路系统2、遥测电路系统3、显示接口4、图形处理电路系统5、电子存储器6、以及用户输入接口7，可以使用总线9彼此通信。总线9可以是各种总线结构中的任一个，诸如第三代总线(例如，hypertransport总线或infiniband总线)、第二代总线(例如，高级图形端口总线、外周设备互联(pci)高速总线、或高级exentisible接口(axim)总线)或另一类型的总线或设备互联。应当注意的是，总线以及图2中示出的不同部件之间的通信接口的特定配置仅是示例性的，并且具有相同或不同部件的计算设备和/或其他图形处理系统的其他配置可被用于实现本公开的技术。
处理电路系统2可以包括控制工作站32的操作的一个或多个通用和/或专用处理器电路。处理电路系统可包括一个或多个处理器，诸如一个或多个微处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)或其他等效的集成或分立逻辑电路系统。
处理电路系统2可被配置成执行一个或多个软件应用，诸如存储在存储器6中的程序，以执行功能中的任一个以及提供归因于本公开全篇的工作站32的特征中的任一个，以及其任何等效物。在处理电路系统2上执行的软件应用可以包括例如操作系统、文字处理器应用、电子邮件应用、电子表格应用、媒体播放器应用、图形用户界面应用、或在由处理电路系统执行时提供归因于工作站32的特征和功能中的一个或任何组合的另一程序。例如，在处理电路系统2上执行的软件应用可以包括访问与患者相关联并且在一些示例中与患者群体数据相关联的数据，该患者群体数据可以被存储在存储器6中和/或通过通信连接31和网络30访问并存储在位于工作站32外部的设备(诸如，如关于图1所示出和描述的数据库24)中。
再次参考图2，处理电路系统2可以利用所访问的数据来执行一个或多个图形渲染指令，以使得相对于特定患者的头骨或针对通用头骨模型的建模来渲染与具有或不具有如以下所描述的图像注释的图形图示中的任一个(包括头骨模型中的任一个)相关联的图形数据。在各种示例中，图形数据可被提供至图形处理电路系统5。图形处理电路系统5可包括电路系统和/或额外软件和/或处理电路系统，其处理图形数据，并且将数据/和指令提供至显示接口4，该数据/和指令允许显示接口4在显示设备34处渲染图形图像，诸如对患者的头骨建模的三维图像。用于渲染显示设备34处的图像显示的图形数据可以包括附加数据，诸如，文本数据和/或菜单可选数据，和/或可以与患者的头骨的建模图像相关联的图像注释。
在一些示例中，软件指令可能遵守图形应用编程接口(api)，诸如，开放图形库(open
为了处理图形渲染指令，处理电路系统2可向图形处理电路系统5发出一个或多个图形渲染命令，以使得图形处理电路系统5执行图形数据的渲染中的一些或全部。在一些示例中，要被渲染的图形数据可包括用于生成由显示设备34显示的三维图形图像的图形基元(primitive)的列表，例如，点、线、三角形、四边形、三角形带等。
存储器6可存储一个或多个程序，并且可存储数据，诸如患者数据4和/或设备数据20，并且促进将编程和数据传递进入和离开存储器。例如，存储器6可接收存储器读和写命令，并且相对于存储器46执行此类命令以便于为工作站32中的部件提供存储服务。存储器6可包括一个或多个易失性或非易失性存储器或存储设备，诸如，例如，随机存取存储器(ram)、静态ram(sram)、动态ram(dram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存存储器、磁数据媒介或光学存储媒介。
存储器6可存储程序模块和/或指令，该程序模块和/或指令可被访问以用于由处理电路系统2以及图形处理电路系统5执行，和/或可存储数据以供由在处理电路系统2和图形处理电路系统5上执行的程序使用。例如，存储器6可存储用户应用和与该应用相关联的图形数据。存储器6可额外地存储由工作站32的其他部件使用和/或生成的信息。例如，存储器6可用作用于处理电路系统2以及用于图形处理电路系统5的设备存储器，并且可存储要由处理电路系统2和/或图形处理电路系统5操作的数据。例如，存储器6可以被配置成存储与图像(包括头骨模型的三维图形图像，该三维图形图像可以包括图像注释)有关的数据，和/或由用户输入到工作站32中的数据，所有这些数据都与计划、实现、以及指导有关，而该计划、实现、以及指导与用于特定患者的基于颅骨的植入手术进程有关。
在一些示例中，存储器6是非瞬态存储介质。术语“非瞬态”指示存储介质不是以载波或传播信号实现。然而，术语“非瞬态”不应当被理解为意味着存储器6是不可移动的或其内容是静态的。作为一个示例，可将存储器6从工作站32移除，并将其移动至另一设备。作为另一示例，与存储器6基本相似的存储器可被插入至工作站32中。在某些示例中，非瞬态存储介质可存储可以随时间变化的数据(例如，在ram中)。
遥测电路系统3可被配置成通过有线连接或通过遥测接收并且传输进入工作站32和离开工作站32的信号。例如，遥测电路系统3可被配置成提供并且管理工作站32与网络30之间发生的通信(由通信链路31示出)。
输入设备(诸如键盘36、计算机鼠标38和/或平板电脑37)可通过i/o端口8被耦合至工作站32，并且允许用户向工作站32提供输入。例如，文本输入可经由对键盘36进行的输入而被提供至工作站32。可经由使用计算机鼠标38进行的输入来向工作站32提供致动、操纵和/或选择输入。例如，通过计算机鼠标38提供的移动和/或持续可变的跟踪球类型输入可被用于操纵显示设备34处提供的图像(多个)的各部分，例如，经由使用在显示设备34处提供的图像中生成的计算机光标的移动和选择的操纵。向计算机鼠标的输入(诸如，计算机鼠标“可点击”部件的致动)可作为向工作站32的输入而被提供，以允许用户指示选择，和/或允许用户操纵(例如，移动、旋转、放大或缩小)由显示设备34显示的图形特征。平板电脑37可被用于提供输入，诸如在平板电脑上提供的菜单项目的选择，或通过其他运动(诸如跨平板电脑的表面进行的手势运动)来向工作站32提供输入，以用于对由显示设备34显示的图形图像的选择和/或操纵。在各种示例中，键盘36、计算机鼠标38和/或平板电脑中的一个或多个是经由无线连接(诸如，射频(rf)或红外(ir)技术，在图2中说明性地示出为通信链路33)与工作站32通信的无线设备。
图3a示出了根据本公开中描述的各种技术的与患者的头部部分相关联的图像50的轴向视图。在各种示例中，图3a所示的图像数据可以至少部分地由使用如图1中所示的成像装备12的一个或多个设备获得的一个或多个图像(诸如，由x射线、mri、ct和荧光检查法生成的图像)生成。
如图3a所示，图像和与图像50相关联的数据可以使用硬组织数据和软组织数据两者来生成。例如，图像50可以包括与患者的头骨51有关的硬组织数据。另外，图像50可以包括与患者的头皮或脑部53有关的软组织数据。由美敦力外科手术导航技术
在各种示例中，例如被包括在工作站32的处理电路系统2中的一个或多个处理器可以处理图像数据以生成与图像50相关联的附加数据。例如，表示图像50中的头骨51的外部轮廓的数据可以被进一步处理以确定头骨的外表面的各个部分的曲率量或相对平坦度的指示。可以例如通过箭头、颜色、或某种形式的图形指示在图像50中指示在由括号52指示的头骨的该部分处的头骨51的外部轮廓，因为其平坦度可以等于或大于某个阈值平坦度值。
还如图3a中所示，如由括号54所指示的，在头骨51的该部分处的头骨51的外部轮廓可以在图像50中通过例如箭头、颜色或某种其他形式的图形指示来指示，因为其曲率大于阈值曲率值，例如，不如与阈值曲率值相比的那么平坦。头骨51的各部分的曲率和/或平坦度的确定不限于任何特定的一种或多种技术，并且例如可以基于头骨上的第一点与一组其他点的轮廓的变化的比较，该组其他点相对于在第一点处与头骨相切的平面在距第一点某个或某些预定的距离处。阈值曲率值和/或阈值平坦度值可以是存储在系统中(诸如，保存在工作站32的存储器6中)的可编程值，并且可以通过提供给系统的输入(例如通过用户40提供的输入)来改变。
在各种示例中，可以基于头骨的指定最大轮廓来确定用于确定头骨51的一部分何时等于或大于某个阈值曲率/平坦度值的一个或多个阈值，对于给定设备，所述头骨的指定最大轮廓将允许将该设备植入在头骨的该部分处。在各种示例中，该阈值对于不同的植入式设备可以是不同的，并且可以是可编程的，例如初始设置为某个默认值或预定值，并且可以由系统的用户(诸如，向工作站32提供输入的用户)操纵。例如，被考虑用于植入的医疗设备可以包括具有基本上平坦的表面的外壳或壳体，该基本上平坦的表面在植入时将被取向朝向患者。当考虑该设备时，头骨的建模可以包括提供例如通过切割而成形的或可以成形的头骨的一个或多个区域的指示，以提供用于安装该设备的平坦区域。在其他示例中，医疗设备可包括具有弯曲表面的外壳或壳体，该弯曲表面在设备的植入时将被取向朝向患者。在这样的情况下，头骨的建模可以包括提供对符合设备的弯曲形状的头骨的一个或多个区域的指示。另外，特定的医疗设备可以在提供不同半径或曲率的外表面(多个)的各种不同的外壳或壳体中是可用的，并且建模可以包括这些设备中的哪一个或哪些可能最适合特定患者的头骨的各个区域的指示。在各种示例中，从图像50生成的图像数据可以全部或部分地用于生成与患者的头骨和/或头皮有关的三维数据，并提供可以用作各种参数(诸如，头骨形状、大小、曲率/平坦度、以及头骨厚度参数)的数据，以渲染具有或不具有叠加的图像注释的患者头骨和/或患者头皮的图像，如以下进一步描述的。
图3b示出了根据本公开中描述的各种技术的与患者的头部部分相关联的图像60的冠状视图。在各种示例中，图3b所示的图像数据可以至少部分地由使用如图1中所示的成像装备12的一个或多个设备获得的任何图像(诸如，由x射线、mri、ct和荧光检查法生成的图像)生成。如图3b所示，图像和与图像60相关联的数据可以使用硬组织数据和软组织数据两者来生成。例如，图像60可以包括与患者的头骨61有关的硬组织数据。另外，图像60可以包括与患者的头皮62有关的软组织数据。由美敦力外科手术导航技术(medtronicsurgicalnavigationtechnologies)生产并可从其商购的诸如framelinktm立体定向计划系统之类的成像系统可以组合硬组织和软组织图像数据，以生成成像的身体部分(诸如，患者的头部)的三维模型。成像系统将硬组织数据(诸如，来自x射线或ct扫描的数据)与软组织数据(诸如，来自mri扫描的数据)集成。
如图3b中所示，图像60示出了在某个横截面上截取的与患者头部的头骨61和头皮62有关的数据，所述某个横截面垂直于从患者头部的顶部朝向患者颈部延伸的患者纵轴。可以测量头骨61的厚度，如由箭头63之间的头骨的部分所示，并且针对头骨61的该部分确定头骨的厚度值。可以为头骨61的各个部分确定其他厚度值，例如，如针对位于图像60中箭头64之间的头骨61的部分所示的。可以确定头骨61的厚度值的位置的数量不限于任何特定的位置和/或不限于任何数量的位置，并且可以是沿着头骨61的任何数量的位置，如图像60中所示的，如被认为适合于提供要被系统使用以用于渲染如本公开全篇描述的图像的图像数据。
除了与头骨61的头骨厚度有关的任何确定之外，可以确定与在头骨61的各个部分处的患者的头皮的厚度相关联的其他图像数据。如图3b所示，可以测量患者的头皮的厚度，如由位于头骨61之上的在箭头65之间的头皮的部分所示，并且针对头骨61的该部分确定头皮62的厚度值。可以使用图像60中所包括的数据来确定与头骨61的各个部分处的头皮62的厚度相关联的其他厚度值。可以确定头皮62的厚度值的位置的数量不限于任何特定的位置和/或不限于任何数量的位置，并且可以是与头骨61的各位置处的头皮62相关联的任何数量的厚度，如图像60中所示的，如被认为适合于提供要被系统使用以用于渲染如本公开全篇描述的图像的图像数据。
如本领域的普通技术人员将理解的，如图3b所示的图像60示出了来自在患者的头部的横截面中截取的一个切片(slice)的图像数据，并且包括从患者的头部的不同横截部分成像的不同切片截取的数据的若干其他图像是可能的。在各种示例中，可以将来自同一患者头部的多个切片的图像数据进行组合，以生成与患者的头骨和/或头皮有关的三维数据。此三维数据可以全部或部分用于生成三维图形图像，并提供可用作各种参数(诸如，头骨形状、大小、曲率/平坦度、和头骨厚度参数)的数据，以渲染具有或不具有叠加的图像注释的患者头骨和/或患者头皮的图像，如以下进一步描述的。
图4示出了根据本公开中描述的技术生成和显示的示例三维图像70。如图4中所示的，图像70包括患者的头骨模型71的三维(3d)图像。三维图像可以由处理电路系统(诸如，相对于图2示出和描述的处理电路系统2和/或图形处理电路系统5)生成，并且被渲染作为工作站(诸如，相对于图1示出和描述的工作站32)的显示设备34上的图像70。
如图4中所示的，头骨模型71的三维图像可以根据由成像设备(诸如，成像装备12)生成的数据、存储在数据库(诸如，如相对于图1示出和描述的数据库24)中的数据的组合生成，和/或使用存储在本地存储器(诸如，耦合到显示设备34的工作站32的存储器6)中的数据生成。在各种示例中，可以基于特定于特定患者的数据来生成头骨模型71的图像。在其他示例中，可以基于与假设的患者相关联的数据，例如，基于使用与具有预定义的性别、年龄、大小和/或与具有相同或相似的一组特性的典型患者相关联的其他参数的典型患者的头骨相关联的概括的假设的患者的模型，来生成头骨模型71的图像。在一些情况下，可以从具有与当前患者相似的特性(年龄、大小、性别)的患者的患者群体数据中获得针对假设的患者的概括。
如图4所示，头骨模型71的图像提供了头骨的顶部和前面的侧部和局部的透视图的三维图形表示。在各种示例中，头骨模型71的三维图像可以被操纵为被旋转或以其他方式被重新取向，使得作为图像70提供的视图示出从不同的观看角度和/或视角观看的头骨模型71。例如，可以操纵头骨模型71的图像，使得从更直接看头骨模型71顶部的方向示出头骨模型71的视图，如箭头74a所示的。头骨模型71的图像也可以如弯曲箭头74b所指示的向右或向左旋转，以允许在图像70中被提供围绕头骨模型71的周边的观看角度。观看角度的旋转可以允许图像70提供如箭头74c所示的更朝向头骨的后侧看的头骨模型71的图像、如箭头74d所示的更朝头骨模型71的前侧看的头骨模型71的图像、或朝向头骨模型71的与如图4中所示的图像70中可见的侧面相对的侧面看的视图。
图像70可以包括如下能力：放大所显示的头骨模型71(放大功能)、或者使头骨模型17的图像越来越小(缩小功能)、以及进行导航使得图像70的中心位于头骨71的三维图像的不同部分，所有能力基于例如用户提供的输入。在各种示例中，图像70包括可致动图形或一组图形79(例如，定向/旋转箭头、正/负缩放控件)，可使用例如由用户提供的输入来致动所述可致动图形或一组可致动图形79，以相对于图形79操纵光标78，该光标78允许用户向渲染和显示图像70的系统提供输入，使得可以以如以上所描述的方式中的任一种来操纵图像70。
图像70可以包括一个或多个附加数据字段75、76、77，这些数据字段作为图像70的一部分显示在显示设备34上。在一些示例中，数据字段75可以被提供为包括可选下拉按钮75a的可选菜单，该可选下拉按钮75a允许用户例如使用作为图像70的一部分提供的可移动计算机生成的光标78来选择下拉按钮75a，以使得图像70显示要被作为图像70的一部分提供的观看参数的一个或多个选项。例如，当被致动时，下拉按钮75a可以使图像70生成并显示与作为图像70的一部分提供的头骨模型71的三维图像有关的一系列观看选项。感兴趣的各种视图可以被提供为一个或多个“默认视图”，当被选择为由下拉按钮75a提供的菜单选项时，该一个或多个“默认视图”可以是可用的以供由显示器渲染。这些默认视图可以包括但不限于与顶表面正交的视图(例如，在头骨的顶部向下看)、与横截面平行的视图(例如，通过头骨的长轴切片的，示出例如埋头孔的深度与设备厚度)、以及与头骨相切的视图(示出例如头骨外部的剖面的偏移(excursion))。观看选项可以包括显示或不显示可以叠加在头骨模型71的图像上的各种图像注释的选项。图像注释可以包括某种类型的图形指示(诸如，箭头、颜色、边界线、文本或某种其他形式的图形指示)，该图形指示可以叠加到头骨模型71的三维图像上。图像注释可以与同患者和/或头骨模型71相关联的各种数据参数和/或评估参数有关，所述患者和/或头骨模型71被图形化地示出为图像70。这些参数可以例如与如下各项相关联：头骨厚度、与头骨大小有关的尺寸、头骨形状、或本公开全篇描述的与头骨模型71或与头骨模型71相关联的患者有关的其他参数。
例如，可以提供数字或颜色指示和/或边界线指示作为叠加在头骨模型71的图像上的图像注释，这些图像注释与评估参数有关，所述评估参数诸如，头骨厚度、头骨大小或形状、和/或相对于一个或多个曲率/平坦度阈值的头骨曲率/平坦度。通过选择和/或取消选择由下拉按钮75a的致动提供的各种菜单选项，可以相对于作为提供为图像70的显示的一部分而被提供的图形图像来打开或关闭这些图像注释。在其他示例中，当下拉按钮75a被致动时提供的显示选项可以包括用于打开和关闭如下各项的显示的选项：与软组织有关的数据(诸如，头皮厚度、血管分布、和/或位置)、以及与同被提供作为图像70的一部分的头骨模型的图形图像相关联的患者有关的神经位置指示。例如，如以上所提到的，对于血管的考虑中的一个可以是关于用作植入手术进程的一部分的切口。作为对植入手术进程进行建模的一部分，系统可以对主要血管流动的方向进行可视化(例如，基于造影剂增强成像-其中注入造影剂以帮助血管在成像时显示出来)，并且随后提供有关在哪个方向制造切口的反馈/建议，以使得最小化在植入手术进程期间以及作为植入手术进程的结果的对血管的破坏。可以作为由下拉按钮75a的致动提供的菜单的一部分而被提供的其他选项包括用于打开和关闭数据的显示的选项，该数据与选定的imd的第一位置与附加的imd的一个或多个其他提议植入之间的最大和/或最小间隔区域有关。
数据字段76可以被包括在图像70中，并且可以被配置成显示患者数据，诸如，与患者有关的姓名和/或传记信息，诸如性别、年龄和/或联系信息，诸如与患者相关联的地址、电话号码和/或电子邮箱信息。数据字段76可以包括与患者相关联的医疗数据，诸如，病史和当前医疗状况和/或当前正在服用或先前已经服用的药物。在一些示例中，数据字段76包括可致动的下拉按钮76a，可致动的下拉按钮76a在被致动时提供一个或多个患者的菜单列表，该菜单列表具有在提供图像70的系统中可用的数据。在致动下拉按钮76a时，患者列表可以在图像70中以图形方式示出，并且可以被配置成允许用户例如使用光标78从该列表中选择患者中的一个。在针对列表选择患者时，提供图像70的系统可以被配置成搜索并且检取与该患者相关的、系统可用的任何数据，并基于与该患者相关联的可用数据为患者渲染图像，诸如，头骨模型。
在各种示例中，数据字段76是可填充数据字段，其被配置成允许用户将数据输入到数据字段中，其中输入数据可用于控制作为图像70提供的图像的渲染和显示。例如，可以例如通过使用光标78选择数据字段76，并且随后例如使用如相对于图2示出并且显示的键盘36或使用平板电脑37将信息键入选定的文本字段中，来将患者姓名或患者标识号输入到数据字段76中。再次参考图4，在数据字段76处接收到患者姓名或其他患者标识信息后，生成并显示图像70的系统可以搜索存储器和/或数据库，并基于患者信息的输入来访问任何数据，包括与患者相关联的图像数据。在一些示例中，作为对数据字段76的的输入而提供的数据用于将作为图像70生成的图像(多个)链接到特定患者，从而允许用户访问与用户想要查看和/或进一步合作的患者相关联的图像数据。在各种示例中，数据字段76被配置成允许用户(诸如，外科医生)将数据添加为对数据字段76的输入(诸如，与可以作为植入计划过程的一部分而在患者身上执行的可能的手术进程有关的批注)，并且使得数据被存储以供与患者相关联和/或与被提供作为图像70的图像相关联地进行以后访问。
数据字段77可以被包括在图像70中，其中数据字段77可以与一个或多个医疗设备(诸如，植入式医疗设备)相关联，该一个或多个医疗设备可以被植入或以其他方式附接到患者的头骨，并且被配置成一旦被安装就提供对患者的监测和治疗。这样的设备的示例在图4中被示为被植入到头骨模型71的图像的较低部分上的设备72。在各种示例中，设备72是可以使用与数据字段77相关联的下拉按钮77a选择的多个设备中的一个。在各种示例中，下拉按钮77a的致动可以使图像70提供作为图像70的一部分的菜单，该菜单列出了可以被系统用来对患者的头骨上的植入物进行建模的各种设备。从通过致动下拉按钮77a提供的菜单中选择特定设备可以使正在渲染并提供图像70的系统检取与选定设备相关联的数据(诸如，设备数据22)，并以相同比例生成该设备的图像，其具有与头骨模型71的图像的比例对应的尺寸。
可以在图像70内操纵选定设备的所生成的图像，以允许将选定设备的图像放置在外表面上的各个位置处，或者在一些示例中放置在头骨模型71的图像的凹陷区域内。在各种示例中，可以在由图像70提供的图像内选择诸如图4中所示的设备72之类的设备，并且当被选择时，可以例如使用光标78来操纵该设备，以相对于头骨模型71的位置对选定设备72的图像进行移动、重新定位和/或重新取向。这样，基于被提供给提供图像70的系统的输入，图像70允许渲染定位在不同位置和/或不同取向的显示设备72的各种图像，其中相对于头骨模型71的图像的外表面具有和/或不具有设备72的一定量的凹部。
在各种示例中，使用下拉按钮77a允许与除诸如设备72之类的当前显示设备之外的不同设备的选择有关的输入被生成为图像70的一部分。在一些示例中，可以在图像中生成不同设备的渲染图像，其中新选择的设备替换图像70中的现有设备的图像，诸如图4所示的现有设备72。在其他示例中，使用下拉按钮77a对一个或多个设备的选择允许将一个或多个附加选择的设备的图像添加到图像70，同时保留已经在图像70中显示的一个或多个设备的渲染图像。此特征允许多个设备同时被选择并在头骨模型(诸如，头骨模型71)的图形图像中被显示，以被提供作为图像70。在任何情况下，可以通过例如使用光标78而提供给系统的输入来操纵新选择的设备，以允许用户以与如以上相对于设备72所描述的方式相同或相似的方式来对新选择的设备(多个)进行移动、定位和/或重新取向。
数据字段77还可以被配置成允许给提供图像70的系统的输入，例如由用户提供的输入，该输入可与先前不可用于通过经由致动下拉按钮77a而提供的下拉菜单进行选择的新设备有关。数据字段77也可以被配置成允许给提供图像70的系统的输入，该输入与可以与特定患者相关联的设备有关，该特定患者与作为图像70的一部分而提供的头骨模型71的图像相关联。例如，诸如外科医生之类的用户可以添加与同数据字段77中所提供的数据相关联的设备中的一个或多个设备以及同在图像70处生成的头骨模型71的图像相关联的特定患者相关联批注或其他信息。例如，用户可以提供与可期望性或潜在问题有关的输入，这些输入可与使用设备22中的特定设备相关联，该设备22具有通过访问数据字段77而可访问并且被链接到与头骨模型71相关联的特定患者的数据。例如，诸如外科医生之类的用户可以使用图形图像70和头骨模型71来对特定设备22进行建模，随后可以将与建模会话和/或特定设备22有关的输入(诸如，批注、评论和/或观察)提供到数据字段77中，使得该输入变得与特定设备22以及与头骨模型71相关联的特定患者相关联。以这种方式，用户可以记录信息以供以后检取，该信息与使用与特定患者相关联的数据执行的特定建模会话相关联。可以至少使用以上关于向系统10提供输入描述的技术中的任何一种来完成对数据字段77的数据输入。
在一些示例中，如图像70中所提供的头骨模型的各部分可以是可选的，并且当被选择时，提供图像70的系统可以基于该选择来提供附加信息和/或执行附加功能。举例来说，在图像70中示出了虚线框73围绕头骨的示出具有凹部的钻孔的一部分。虚线框可以被配置为图像70的可选部分，并且当被选择时，提供图像70的系统可以被配置成示出与选择项(例如，钻孔)相关联的附加信息，诸如被包括在弹出框73a中的文本。
在一些示例中，图形图像的选择包括对图像70中示出的设备(诸如，设备72)的选择。在一些示例中，在图像70中选择设备使得图像70显示弹出框72a，该弹出框72a可以包括与设备72相关联的附加信息，诸如，设备72的制造商数据，和/或其他数据，诸如，与设备72有关的由诸如外科医生之类的用户输入到系统中的评论和意见。对设备72的选择可以通过如下方式来完成：用户向提供图像70的系统提供输入以操纵光标78来定位光标并致动光标，以在图像70内选择设备72。在一些示例中，提供图像70的系统被配置成允许用户(诸如，外科医生)向弹出框添加信息(诸如，评论或批注)，并保存信息，使得所添加的信息可在某个稍后的时间处当再次做出对设备72的选择时被检取并被显示。
在一些示例中，与头骨的特征相关联的信息(诸如，现有的钻孔)被包括在与头骨模型71相关联的患者数据中。在一些示例中，例如使用光标78来选择虚线框73使得提供图像70的系统搜索并检取与虚线框73的特征(多个)相关联的数据(诸如，患者的病史、选定特征的当前状态和过去的使用情况)，并且使用光标78来选择虚线框73提供了信息，例如，作为在显示设备34上示出的文本、作为在图像70中在选定特征附近显示的弹出框73a。在一些示例中，提供图像70的系统被配置成允许用户(诸如，外科医生)向弹出框添加信息(诸如，评论或批注)，并保存信息，使得所添加的信息可在某个稍后的时间处当再次做出对虚线框73的选择时被检取并被显示。
与在显示器34处提供的图像的某些部分相关联的这些可选择的特征可以是可用的，并且与图像70或本公开中描述的任何其他图像相关联地被提供，并且不限于在这些图像中显示的任何特定特征。这些可选择的特征也不限于在本公开中描述的头骨模型的实际图形图像上显示的特征，并且可以包括作为在显示设备34处提供的图像的一部分而被渲染并且图形显示的其他特征、或其任何等同形式。
图5a示出了示例植入式医疗设备80的透视图，该示例植入式医疗设备80可以根据本公开中描述的技术而被建模以供用于患者的植入。如图5a所示的，医疗设备80包括具有基本上平坦的矩形壳体的设备，该设备可以被设计用于植入到患者的头骨的外表面上，或者可以被部分地或全部地植入在形成于患者的头骨的某个部分中的凹部内。
在一些示例中，设备80的总长度尺寸81具有在25至50mm的范围中的值，总宽度尺寸82具有在10至20mm的范围中的值，并且厚度尺寸83具有在3至6mm的范围中的值。设备80可以包括电子电路系统，该电子电路系统通常被配置成通常通过经由一个或多个引线耦合到设备80的电极提供电刺激治疗(诸如，dbs治疗)，和/或监测电信号(诸如，患者的神经信号)。耦合到设备80的电极可以被定位在目标结构处(诸如，患者的一个或多个脑部组织)，并且电极通过一个或多个引线耦合到设备80。可以将电极与设备80进行耦合的一个或多个引线可从设备80的一个或多个连接器块在设备80的区域中通过患者的头皮下方的该区域被物理地布线至患者头骨的头骨中的一个或多个钻孔，一个或多个引线通过该一个或多个钻孔穿过。设备80可以是具有与设备相关联的数据的设备的示例，该数据存储在诸如相对于图1示出和描述的系统10之类的系统上，或可以以其他方式由该系统可访问，并且设备80可以被渲染并显示为图形图像，以供在对与本公开全篇描述的头骨模型相关联的所提议的植入中的设备进行建模中使用。例如，使用与设备80相关联的数据，该设备的图形图像可以被渲染为例如图4的图像70中所示的设备72，并且可以根据与本公开描述的与imd和使用imd对植入进行建模有关的技术中的任一个来操纵和建模。
相对于图5a示出和描述的设备80是可以使用本公开全篇描述的设备、系统和技术来建模的设备类型的示例。然而，可以由本公开全篇描述的设备、系统和技术建模的设备类型不限于任何特定的设备，并且可以包括具有与相对于设备80描述和示出的形状、总体尺寸和其他特征不同的形状、总体尺寸和其他特征的植入式医疗设备。例如，设备80被描述为具有平坦的矩形壳体。可以通过本公开全篇描述的设备、系统和技术建模的其他设备可以包括基本上平坦的设备，该基本上平坦的设备具有形成设备的前侧和后侧的平坦表面，该设备的前侧和后侧彼此平行并且具有耦合设备的平坦侧表面的外周边的圆形或半圆形侧壁。在其他示例中，植入式设备的前表面和后表面中的一个或多个可包括这些表面中的一个或两个的三维曲率。在其他示例中，设备本身可以是柔性的，以便沿着设备的一个或多个轴可弯曲。对于植入式设备的任何示例，本公开全篇描述的设备、系统和技术可以被配置成使用与设备相关联的数据，使得设备的图形图像可被渲染例如作为图4的图像70中所示的设备72，并且可根据本公开中描述的与imd以及使用imd对植入进行建模有关的技术中的任一个进行操纵和建模。
图5b示出了另一示例植入式医疗设备86的俯视图和侧视图，该另一示例植入式医疗设备86可以根据本公开中描述的各种技术而被建模以供用于患者的植入。如图5b中所示的，医疗设备86包括设备壳体86a，该设备壳体86a具有包括一个或多个倾斜表面的顶表面86e，当这些顶表面延伸远离设备的中心线87时，该一个或多个倾斜表面可倾斜远离并且朝着设备86的底表面86f向下。设备86的外周边可以包括矩形或正方形的壳体周边，当看向顶表面86e观看设备86时，该壳体周边具有一个或多个侧表面，该一个或多个侧表面具有弯曲或弧形形状。设备86可具有在34至40毫米(mm)范围中的宽度尺寸86b、在35至40mm范围中的高度尺寸、以及在7至10mm范围中的最大厚度尺寸86d。在一些示例中，设备86可具有34.3mm的宽度尺寸86b、35.5mm的高度尺寸86c、和8.1mm的厚度尺寸86d。设备86的示例不限于具有这些尺寸或尺寸范围的设备，并且设备86的示例可以包括具有小于或大于以上描述的尺寸的一个或多个尺寸的设备。
设备86可以被设计用于植入到患者的头骨的外表面，或者可以被部分地或全部地植入在患者的头骨的某个部分中形成的凹部内。在各种示例中，作为设备86的所提议的植入的一部分，底表面86f可以被放置成与患者的头骨接触，或者可以被放置成与患者中的头骨中形成的凹部的底表面接触。设备86的顶表面86e的倾斜表面可以被定位成使得顶表面与设备86的要被放置成与患者的头骨接触的一侧相对。顶表面86e的倾斜表面可提供至少在某种程度上更好地符合设备86被考虑植入的头骨的区域的曲率的形状，并因此由于倾斜表面在某种程度上符合患者的头骨的曲率而可以提供在植入之后延伸较少和/或视觉上不太明显的植入的设备。在一些示例中，底表面86e也弯曲成更好地符合在要植入设备86的头骨的区域中的患者头骨的曲率。在其他示例中，底表面86e是平坦的，并且符合平坦表面，该平坦表面形成为在患者的头骨中形成的凹部的底表面，该凹部将接收设备86，作为植入手术进程的一部分。
如图5b所示，设备86可以是相对于设在中心线97的每一侧上的设备的各部分基本上是镜像的，设备86的每一半都提供了被定义为通道88a和88b的两个通道中的一个。每个通道可以在中心线97的任一侧上。通道88a可以包括线圈89a，该线圈89a耦合到多个电触点并且耦合到设备86内所容纳的电子电路系统。类似地，通道88b可以包括线圈89b，该线圈89b耦合到多个电触点并且耦合到设备86内所容纳的电子电路系统。在一些示例中，耦合至通道88a的电子电路系统与耦合至通道88b的电子电路系统电隔离。在一些示例中，电子电路系统的一个或多个部分(诸如但不限于设备86内所包括的电源)可以由耦合到第一通道88a和第二通道88b的电子电路系统共享。作为具有两个通道88a和88b的结果，设备86可以被配置成通过分别耦合到通道88a和88b的两个分开的引线(图5b中未示出)同时向患者提供治疗和/或监测患者。
图6示出了根据本公开中描述的技术生成和显示的示例三维图像90。如图6所示，患者的头骨模型91的三维图像被渲染并显示在显示设备34上。头骨模型91的三维图像可以使用技术中的任何一种来生成，并且可以被配置成提供和/或执行与如上面相对于图4示出和描述的头骨模型71的图像相关联的特征和功能中的任一个。如图6所示的图像90的图形显示可以包括如以上相对于图4所描述的模型/视图数据字段75、患者数据字段76和/或设备数据字段77，并且可以提供如归因于数据字段75、76和77以及相关联的下拉按钮的以上描述的特征和功能的任何组合和/或全部。
如图6所示，头骨模型91的图像的渲染包括限定区域92a、92b和92c的图像注释的添加，其中区域92a、92b和92c中的每一个都叠加在头骨模型91的图像上，并且封围或部分地封围头骨模型91的图像的外表面上的区域。在各种示例中，由区域92a、92b和92c中的每一个封围或部分封围的区域可以指定头骨模型91的满足特定标准的区域，该特定标准可以基于一个或多个评估参数。例如，与区域92a、92b和92c相关联的评估参数可以是头骨厚度，并且对要被包括在区域92a、92b和92c中的区域的确定可以表示被建模为头骨模型91的头骨的一些区域，这些区域在由图像90中的这些区域指示的头骨的部分内具有最小的头骨厚度。因此，用于区域92a、92b和92c的评估参数是头骨厚度，并且可以用来确定将头骨模型91的哪些部分指定为区域92a、92b和92c的标准可以是具有至少最小头骨厚度的区域，该最小头骨厚度可以由用户指定或以其他方式确定。对这些区域的指定可能很重要，因为这些区域可以表示头骨的可适合用于考虑作为用于一个或多个imd的可能植入和/或固定部位的区域。
用于评估头骨的区域的一个或多个评估参数不限于头骨厚度或任何特定参数(多个)，并且可以包括其他参数，诸如，头骨大小、头骨形状(包括头骨的不同部分中的头骨的曲率/平坦度)、头骨的不同部分的区域的头皮厚度、多个植入的设备之间可能需要的最小和/或最大间隔距离、患者毛发的位置和/或状况、要被记录的脑部信号的位置或强度、以及血管和/或神经在患者的头皮中的分布。在一些示例中，每个不同的评估参数将具有与评估参数相关联的不同的定义的标准或标准组。例如，与头骨厚度相关联的标准可以基于头骨模型的区域中的头骨厚度与阈值厚度值相比的比较，与头皮厚度相关联的标准可以是头皮的阈值厚度值，与脑部信号相关联的标准可能是记录向量的强度或取向，并且与植入在同一头骨上的多个设备的间隔相关联的标准可以是阈值距离。
在各种示例中，对与取得资格并因此在图像90中被渲染为区域92a-92c的区域相关联的确定可以基于对用于单个评估参数(诸如，头骨厚度)的标准的评估，或者可以使用适当的标准针对多个评估参数中的每一个进行评估。当使用多个评估参数时，在图像90中示出为区域92a-92c的区域可以是头骨的如下区域：分别满足针对为由图像90所提供的图像的特定渲染和显示所定义的评估参数中的每一个所定义的标准的区域。
在图像90中被指示为满足基于一个或多个评估参数的特定标准的区域92a-92c可以在图像90中在一些示例中使用诸如绿色着色之类的颜色在被确定为满足针对一个或多个评估参数的预先定义的标准的区域内以图形方式指示。在各个示例中，区域92a-92c可以包括边界线(诸如，边界线93)，该边界线说明性地示出为包围区域92b，可以使用该边界线来补充或替代以上所述的颜色，来指示头骨的封围或部分地封围被确定为满足预先定义的参数(多个)的区域的各部分。
在各种示例中，可以例如通过改变用作用于至少一个评估参数的评估的标准的阈值，或者例如通过改变用于确定在头骨模型91的图像中头骨的哪些区域将在图像90中被包括作为区域92a-92c的评估参数或评估参数组，来调整用于限定区域92a-92c的评估参数和/或标准。在接收到与对评估参数和/或对用于评估参数(多个)的评估的标准(如可由用户提供或以其他方式获得的)的调整、添加和/或删除有关的输入时，渲染图像90的系统可以被配置成基于经调整的评估参数和/或经调整的标准来重新渲染图像90，并且刷新图像90以示出可以符合重新定义的评估参数/标准的经调整的和/或新的一个或多个区域。使用此特征，系统为用户提供了如下的能力：更好地对可能影响提议的或计划的植入手术进程的各种因素进行建模，并且还允许基于具有各个范围和阈值的不同的评估参数或不同的评估参数组来对各种场景进行比较，以帮助优化待考虑的针对患者的植入和植入过程。
作为示例，用于确定要在图像90中被包括作为区域92a-92c的区域的评估参数可以基于被示出为头骨模型91的头骨的具有至少一些阈值厚度值的头骨厚度的区域。基于分配为阈值厚度值的值，头骨模型91的图像可以被渲染为指示区域92a-92c，该区域92a-92c包括具有至少等于或厚于阈值厚度值的头骨厚度值的头骨区域。用于渲染和提供图像90的系统可以被配置成允许用户改变阈值厚度值(例如经由数据字段75使用数据输入)，以及致动系统以重新渲染先前指示为区域92a-92的图像注释，以示出头骨模型91的取得资格作为具有满足或超过新提供的阈值厚度值的头骨厚度值的区域。这样，系统允许用户向系统提供输入，以操纵与同图像90一起示出的图像注释相关联的评估参数和/或针对评估参数的阈值(多个)，并使系统基于修订后的评估参数和/或阈值来重新渲染头骨模型91的图像。这些特征允许用户(诸如，外科医生)一般地和/或针对与用于生成头骨模型91的图像的图像数据相关联的特定患者来探索和考虑对参数和阈值限制的变化，作为植入计划手术进程的一部分。
另外，区域92a-92c还可以被渲染为图像90内的可选择的区域，并且可以以与以上相对于图像70和图4的可选择部分(诸如，设备72和虚线框73)所描述的方式类似的方式例如使用光标78来选择区域92a-92c。再次参考图6，在一些示例中，当选择区域92a-92c中的一个或多个时，图像90可以显示附加信息，诸如，用作当前评估参数或评估参数组的信息、以及与用于评估评估参数的导致确定哪些区域将在图像90中被指示为区域92a-92c的标准有关的信息。在一些示例中，图像90的显示可以被配置成使得当选择区域92a-92c中的一个或多个时，用户可以向提供图像90的系统提供输入，该输入修改使用哪个或哪些评估参数，和/或修改用于评估限定区域92a-92c的评估参数(多个)的标准值。基于这些输入，提供图像90的系统可以被配置成重新渲染图像90，并且使得可出现在头骨模型91上的区域92a-92c指示头骨模型的满足经修订的评估参数(多个)和/或用于评估评估参数的经修订的标准的区域。
图7示出了根据本公开中描述的技术生成和显示的三维图像100。如图7所示，患者的头骨101的三维图像被渲染并显示在显示设备34上。头骨101的三维图像可以使用技术中的任何一种来生成，并且可以被配置成提供和/或执行与如上面相对于图4示出和描述的头骨模型71的图像以及与如相对于图6示出和描述的头骨模型91相关联的特征和功能中的任一个。如图7所示的图像100的图形显示可以包括如以上相对于图4所描述的模型/视图数据字段75、患者数据字段76和/或设备数据字段77，并且可以提供如归因于数据字段75、76和77以及相关联的下拉按钮的在以上描述的特征和功能的任何组合和/或全部。
如图7所示，头骨101的图像的渲染包括添加限定区域101a、101b、101c、101d和101e的图像注释，其中每个区域被叠加在头骨101的图像上，并封围或部分地封围头骨101的外表面上的区域。在各种示例中，由区域101a-101e中的每一个封围或部分封围的区域可以指定头骨101的满足特定标准的区域，其可以基于一个或多个评估标准。例如，区域101a-101e可表示建模为头骨模型101的头骨的区域，该区域是在考虑imd被植入或固定到与头骨模型101的图像相关联的头骨的区域时必须避开的。例如，区域101a、101b、101c、101d和101e中的一个或多个区域可能需要与在植入或固定手术进程的至少一些或全部期间需要被放置到位和/或与头骨接触的固定设备(诸如，框架附件)接触，并且因此可在植入手术进程期间不可用或不可到达。
在一些示例中，可以使用被确定为满足一个或多个预先定义的评估参数的区域的颜色(例如，橙色着色)来在图像100中指示满足针对避开区域的一个或多个定义的评估参数的这些区域。在各种示例中，颜色的选择可以是基于用于确定由图7中的101a–101e示出的图像注释的区域的不同的评估参数组而与其他图像(诸如，示出图6中的区域92a-92c的图像90)中使用的旨在指定其他类型的区域(诸如，可能的植入部位)的一种或多种颜色不同的颜色。在各种示例中，由区域101a-101e封围或部分地封围的区域中的一个或多个可以包括边界线，诸如，边界线103(示例性地显示为包围区域101c)，该边界线可以用于作为以上所描述的用于指示满足预先定义的参数(多个)的头骨的部分的颜色的补充或替代。
在各种示例中，可以例如通过改变用于确定头骨模型101的图像中的头骨的区域应当被包括在图像100中的区域101a-101e中的一个或多个评估参数，来调整预先定义的评估参数。例如，图像100中被渲染为区域101a-101e中的一个或多个的区域可以与可以被限定为在所提议的植入手术进程中使用的特定设备(诸如，固定装置、立体定位框架、或基准标记)相关联，并且因此限定(作为评估参数)必须在使用该特定固定装置的植入手术进程的一部分或全部期间以其他方式避开或不可到达的头骨的各种区域。如果用户向系统提供指示要相对于图像100而被查看的不同的固定装置和/或植入过程的输入，则提供图像100的系统可以被配置成重新渲染图像100，以基于可包括不同的固定装置的使用的经修订的评估参数(多个)来指示可在植入手术进程期间需要被避开或不可到达的一个或多个新限定的区域。
使用此特征，系统为用户提供了如下的能力：更好地对可能影响植入手术进程的各种因素(诸如，不同的固定装置、框架或基准可在植入手术进程期间如何影响对头骨的各个部分的进入)进行建模，以及还基于不同的固定装置来比较各种场景，以帮助优化待考虑的针对患者的植入和植入过程。
另外，区域101a-101e还可以被渲染为图像100内的可选择的区域，并且可以以与以上相对于图像70和图4的可选择部分(例如，诸如设备72和虚线框73)所描述的方式类似的方式例如使用光标78来选择区域101a–101e。再次参考图7，在一些示例中，当选择区域101a-101e中的一个或多个时，图像100可以显示附加信息，诸如与设备有关的信息和/或一个或多个区域被指定为要避开的区域的原因(多个)。在一些示例中，图像100的显示可以被配置成使得当选择区域101a-101e中的一个或多个时，用户可以向提供图像100的系统提供输入，该输入修改正使用哪个或哪些评估参数，和/或修改用于评估限定区域101a-101e的评估参数(多个)的标准值。基于这些输入，提供图像的系统100可以被配置成重新渲染图像100，并且使得可在头骨模型101上出现的区域101a-101e指示头骨模型的可基于相对于如由图像100示出的要避开的区域的经修订的评估参数(多个)和/或用于评估评估参数的经修订的标准而需要被避开的区域。
另外，在一些示例中，被渲染为示出避开区域的图像100可以被叠加在由系统生成的另一图像之上，诸如相对于图6示出和描述的图像90。通过将图像100叠加在图像90之上，可以渲染患者头骨的图像，该图像指示有利于植入的区域和在植入手术进程期间可需要避开的区域两者，并提供可能发生在这些不同类型的区域中的任何区域之间的重叠的图像。
将一个图像叠加在另一图像之上的能力，无论所叠加的图像是否可包括出于不同目的而指定的和/或基于不同的预先定义的评估参数的一个或多个区域，都可以提供有用的工具，不仅用于确定医疗设备的植入是否是可能的，还涉及示出与植入手术进程本身有关的各种方面以及评估参数。
图8示出了示例固定装置102，该示例固定装置102可以根据本公开中描述的技术而被建模以供在计划用于患者的植入中使用。如图8所示，固定装置102由包围通过该固定装置的开口102b的框架形成，并且包括从框架的侧面和/或角部延伸的多个突片104。突片104各自包括通孔，该通孔被构造成允许诸如骨螺钉之类的紧固件延伸通过该通孔，以将固定装置102固定到一位置并固定到患者的头骨101的外表面的一部分。当被定位并固定到患者的头骨时，开口102b提供通过开口102b到头骨101的区域的入口，同时允许固定装置102为可在植入过程期间使用的其他设备(诸如，切割工具)提供支撑。例如，固定装置102的顶表面102a可以提供平坦表面，该平坦表面用于支撑诸如槽刨机(router)之类的切割工具，该切割工具延伸通过开口102b并且被放置成与头骨接触以便切割头骨以形成用于植入式医疗设备的凹部，该平坦表面同时用于控制切割工具相对于头骨的深度和/或方向入口。
在各种示例中，固定装置102可以升高到头骨101的外表面上方，并且由腿或延伸件(在图8中提供的视图中不可见)支撑，该腿或延伸件例如在形成突片104的区域中延伸到固定装置102下方。在其他示例中，固定装置102可以是基本上平坦的，并且被设计成在由与固定装置的平坦表面102a相对的平坦表面或弯曲表面形成的固定装置的区域中接触头骨的外表面。固定装置102可以是诸如相对于图1示出和描述的设备22之类的“设备”的示例，针对该设备，例如尺寸数据之类的数据是已知的并且被存储在图像渲染系统内。该系统可以被配置成允许用户例如使用设备数据字段77(例如相对于图4所描述的)来选择固定装置102，作为待考虑用于植入手术进程中的设备，并且相对于由系统渲染的图形图像对设备的各方面进行建模。
例如，如图8所示，表示由虚线105封围的区域的圆可以与针对固定装置102的数据相关联。当固定装置102被选择以供在对植入手术进程进行建模中使用时，由虚线105所表示的圆的尺寸和间距可被提供为诸如区域101a-101e之类的“橙色”区域(相对于图7示出和描述的)，所述“橙色”区域被指定为至少在植入过程的某个或某些阶段期间需要被分配用于固定装置102的放置的“保留”区域。
具有由虚线105描绘的信息，并且例如能够在提供由虚线105提供的指示的患者的头骨的渲染图像中操纵固定装置102的提议位置可以允许系统用户：确定使用固定装置102或某些其他固定装置与各种提议的植入位置和/或所提供的用于相对于患者的潜在植入的医疗设备的各种组合的兼容性。
在可由系统提供的信息的另一示例中，也可以将虚线105a之间封围的头骨101的区域(其可以被渲染或可以不被渲染为包括被封围在虚线105内的区域)提供为由系统渲染的图像的一部分，作为针对所提议的植入手术进程的计划过程的一部分。由虚线105之间的区域指示的这些附加区域可以指示头骨101的如下区域：可以在固定装置102在头骨101的外表面上就位时，被阻挡以防直接进入。例如，能够将固定装置102的图形图像叠加到头骨模型的图形图像上，并且使得由圆105提供的指示头骨厚度的指示叠加到头骨的图像上，可以帮助确定固定装置102的所提议的位置将是否包括足以支撑用于将固定装置102安装在头骨的所提议的位置处的紧固件的头骨厚度。该信息以及基于固定装置102的不同的提议定位来操纵固定装置在渲染图像中的位置以示出这些不可到达的区域的影响的能力，可以允许用户在发起实际植入过程之前更好地计划固定装置102的放置和/或排除固定装置102的特定放置，作为植入计划手术进程的一部分。
图9示出了被固定到头骨101的示例医疗设备80的图像，该示例医疗设备80可以根据本公开中描述的各种技术而被建模以供在计划植入中使用。如图9所示，该图像示出了医疗设备80，该医疗设备80包括适配器84，该适配器84被至少部分地定位在形成在患者的头骨101中的凹部区域106内。在一些示例中，使设备“部分地”凹陷包括植入，其中医疗设备的至少某个部分被定位在头骨的外表面部分以下的凹部区域内，并且医疗设备的某个部分从凹部延伸到头骨的外表面部分之上。“完全”植入头骨的凹部中的医疗设备并不一定意味着该医疗设备在医疗设备的所有侧面都被头骨完全围绕。在一些示例中，如果医疗设备的任何部分都没有延伸到头骨的外表面之上，则该医疗设备可被认为“完全”植入到凹部内，即使该凹部和/或医疗设备对头骨的外表面外部的区域是开放的。
适配器84可以在医疗设备80的头部与至少一个刺激引线(在图9中未具体示出)之间形成连接。可以出于多个目的而包括适配器84，所述多个目的包括允许针对刺激电极相对于医疗设备80的设备连接器的数量或间距的差异进行调整，从而允许支持更广泛的引线的模型，包括向已经植入的历史引线系统添加颅骨安装设备。适配器84还可通过防止在植入外科手术期间的任何损坏来对刺激引线的近侧端提供保护，或提供涉及医疗设备80和/或耦合到医疗设备80的刺激引线的任何将来的修订或替换手术进程。适配器84还可以帮助控制电导体从医疗设备80离开的方向和角度，包括用于消除应力或压力的设置和/或用于帮助刺激引线离开为医疗设备创建的骨槽(bonetrough)而无需急剧的弯曲或其他机械挑战的特征。
带107延伸跨过医疗设备80的面向外的表面并且跨过适配器84，并且延伸跨过凹部106。带107在带的一端处通过第一紧固件108a被紧固到头骨101的在凹部106的区域之外的一部分，并且在带的相对端处通过第二紧固件108b被紧固到头骨101的在凹部106的区域之外的一部分并且在凹部106的相对侧上。带107和紧固件108a、108b提供了将医疗设备80物理地固定在凹部106内的机制。如图9所示，由虚线区域109a封围的圆围绕头骨101的紧固件101a所在的区域，并且由虚线区域109b封围的圆围绕头骨101的紧固件108b所在的区域。在各种示例中，与设备80和/或带107和/或紧固件108a、108b相关联的数据可以被包括在图像渲染系统中，并且被用于生成与虚线109a、109b所描绘的圆相关联的信息。例如，虚线109a、109b所示的圆的直径和间距可以被生成为头骨的渲染图像的一部分，并且可以被用作对植入过程的计划的一部分。
例如，用于紧固件108a、108b的特定类型的紧固件可能在分别由虚线109a、109b指示的区域中需要最小的头骨厚度。另外，在由圆109a、109b构想的区域与凹部106的边缘之间可能存在最小间距要求。通过对医疗设备80在患者的头骨的渲染图像内的提议放置进行建模，可以在头骨模型的渲染图像上指示与带和紧固件相关联的区域，并且系统还可以确定头骨的可被配置用于使用紧固件108a、108b固定的区域是否可在为紧固件中的每一个所指示的区域中提供足够的所要求的头骨厚度。可以使用颜色指示(诸如，绿色或红色着色)来填充圆109a、109b，该一种或多种颜色提供如下指示：针对提议的类型的紧固件的使用，带和相关联的紧固件的提议位置是否符合要求(诸如，头骨厚度和/或与凹部的边缘的间距)的指示。
基于该信息，用户可以例如选择带的不同位置、带的不同长度或形状，或者可以考虑使用一种或多种不同的紧固件以供所提议的植入手术进程中使用，该一种或多种不同的紧固件是基于头骨厚度和/或紧固件相对于凹部的边缘的位置的，将满足用于在该位置中使用特定类型的紧固件108的要求。
图10示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像110。如图10所示，患者的头骨模型111的三维图像被渲染并显示在显示设备34上。头骨模型111的三维图像可以使用技术中的任何一种来生成，并且可以被配置成提供和/或执行与如下各项相关联的特征和功能中的任一个：如以上相对于图4示出和描述的头骨模型71的图像、如以上相对于图6示出和描述的头骨模型91的图像、以及如以上相对于图7示出和描述的头骨模型101。如图10所示的图像110的图形显示可以包括如上面相对于图4所述的模型/视图数据字段75、患者数据字段76和/或设备数据字段77，并且可以提供如归因于这些字段以及相关联的下拉按钮的在以上描述的特征和功能的任何组合和/或全部。
如图10所示，头骨模型111的图像的渲染包括添加多个图像注释112，被示出为跨头骨模型111的外表面分布的单个数字。在一些示例中，与单个数字相关联的值可以是与被选择以用于在头骨模型111的图形图像中示出的某个参数相关联的总值。例如，该数字可以表示与该数字在图像中出现的头骨位置周围的头骨厚度相关联的参数。如图10所示，数字中的一些具有“8”的值，其他数字具有“7”、“6”或“5”的值。这些值可以与数字在头骨模型111的图形图像中出现的头骨部分中以毫米为单位的头骨的厚度的实际值相关联。在一些示例中，这些数字的值可以是在幅度上彼此相对的值，其中较高值的数字表示头骨的如下的部分：相对于具有较低值(多个)的数字在头骨模型的图像中所定位的头骨区域而言，更厚一些量。
与头骨厚度有关的值的这些指示可以由用户例如由外科医生使用，以出于各种目的评估由头骨模型111的图形图像建模的头骨的各个部分，包括评估用于imd的植入的可能的位置、评估可以接受一定程度的凹部在头骨中形成以用于植入imd的位置、评估可能更适合穿过头骨形成钻孔以提供到头骨内的目标结构和/或组织的入口的区域、以及评估关于可或多或少适合于一个或多个设备(诸如，固定装置)的附接的头骨的部分，所述一个或多个设备可在植入手术进程的某个部分期间需要与头骨接触，并且在一些示例中被固定到头骨。
如图10中所示的编号的使用旨在相对于可以用于描绘与头骨模型111相关联的信息的符号的类型而言是说明性的并且非限制性的。可以使用除了数字以外的诸如字母之类的其他符号，或者诸如箭头之类的图形符号或诸如正方形、三角形和圆形之类的几何形状来代替图10中所示的数字，以指示与正由头骨模型111建模的头骨相关联的各种参数。另外，还可以根据各种标准来对除了头骨厚度以外的其他评估参数(诸如，头骨轮廓/平坦度、头皮厚度、头发的存在或不存在、以及与美观和/或对由患者佩戴的其他设备(诸如，眼镜或助听器)的干扰有关的等级)进行等级划分，并且以与由图10中的图像110所示出的方式类似的方式将被提供为数字或其他图形符号的等级叠加在头骨模型111上。
在各种示例中，可以在头骨模型111的同一图像中提供数字和/或字母和/或图形符号的组合以描绘不同的参数。例如，可以示出数字以描绘在要被建模的头骨的不同部分处的头骨厚度，其中可以使用诸如“a”、“b”和“c”之类的字母来指示从美观的角度的对imd的植入的可能位置的患者偏好的等级。在一些示例中，图像110包括键113的图示，该键113解释和/或示出头骨模型111内示出的图像注释112的细节，例如示出数字、字母或其他图形符号如何与同头骨模型相关联的参数(多个)相关联。
在一些示例中，由图像注释112描绘的各种参数可以相对于彼此被加权。例如，与例如由患者指示的美观等级值相比，可以给与头骨厚度相关联的参数的指示更重的权重。可以例如以某种形式的加权平均值来组合用于各种参数的这些不同权重，以确定分配给示出为图像110中所示的图像注释112的数字中的每一个数字的值(数值)。例如，当基于被组合以确定被建模为头骨模型111的头骨的各个部分处显示的数字中的每一个数字的值的加权因子来比较用于植入imd的不同的可能位置时，显示为图像注释112的数值可以是“良好”或“适合性”指标的指示。
图11示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像120。如图11所示，患者的头骨121的三维图像被渲染并显示在显示设备34上。头骨模型121的三维图像可以使用技术中的任何一种来生成，并且可以被配置成提供和/或执行与如下各项相关联的特征和功能中的任一个：如以上相对于图4示出和描述的头骨模型71的图像、如相对于图6示出和描述的头骨模型91、如相对于图7示出和描述的头骨模型101、以及相对于图10示出和描述的头骨模型111。作为如图11所示的图像120的一部分提供的图形显示可以包括如上面相对于图4所描述的模型/视图数据字段75、患者数据字段76以及设备数据字段77，并且可以提供如归因于数据字段75、76和77以及相关联的下拉按钮的在以上描述的特征和功能的任何组合和/或全部。
如图11所示，头骨121的图像的渲染包括植入的医疗设备124的添加。位于头骨模型121的图像的外表面上的设备124的渲染可以基于针对患者的现有植入、或者基于针对患者的提议植入。除了设备124的渲染之外，图像120进一步包括边界线122的渲染，该边界线122部分地封围围绕设备124的区域123。在各种示例中，区域123与由与设备124相关联的一个或多个评估参数限定的区域有关。例如，设备124可以具有在设备124与另一设备(诸如，第二医疗设备)之间应维持的某些要求，诸如，最小间隔距离。最小间隔距离可能是由于与再充电、遥测、感测信号质量相关联的问题和参数，或可能影响设备124的操作的质量和/或患者舒适度的其他考虑。在一些示例中，区域123可以被认为是“保留”区，其中基于设备124在如图像120中所渲染的位置处的植入，区域123和边界122提供了头骨的不应植入其他医疗设备(例如，第二医疗设备)的区域或区的指示。
因此，图像120可以提供评估参数的图形图示，所述评估参数例如，当其他imd或设备与设备124一起植入患者的头骨上时，必须在设备124与其他imd或设备之间维持的要求的最小间隔。在各种示例中，用于评估与头骨模型121和设备124相关联的该评估参数的标准是阈值最小距离。使用预先定义的值作为阈值最小距离，提供图像120的系统可以被配置成确定设备124周围的在小于阈值最小距离的距离内的区域，并渲染封围或部分地封围区域123的边界线122的图像。
在各种示例中，边界线122和/或区域123可以使用各种图形指示来图形化地示出，例如，可以在头骨模型121的图像上渲染实线以指示边界线122，以及可以使用诸如红色之类的颜色来渲染由边界线122封围或部分地封围的区域，该区域指示与设备124在头骨模型121中图形化地描绘的位置处的定位相关联的“保留”区。
在各种示例中，设备124的图形图像在图像120中是可选择的，并且当被选择时，可以相对于由头骨模型121建模的头骨被重新定位到不同的位置。提供图像120的系统可以被配置成响应于设备124的位置的改变而重新渲染并显示重新渲染的图像，该重新渲染的图像示出了对边界线122和/或对区域123的任何调整。在各种示例中，提供图像120的系统被配置成接收例如来自用户的对系统的输入，该输入调整以最小间隔阈值使用的值。提供图像120的系统可以被配置成：响应于指定为相对于设备124的最小间隔距离的变化阈值而重新渲染并显示重新渲染的图像，该重新渲染的图像示出了对边界线122和/或对区域123的任何调整。在一些示例中，基于例如由用户提供的对系统的输入，提供图像的系统120可以允许用诸如不同的imd之类的不同的设备来替换设备124。提供图像120的系统可以被配置成：响应于基于在系统处接收到的用户输入而选择的设备的改变，而重新渲染并显示重新渲染的图像，该重新渲染的图像示出了对边界线122和/或对区域123的任何调整。这些特征可以允许诸如外科医生之类的用户，在计划植入手术进程时，相对于诸如设备124之类的设备的定位以及被构想用于使用的其他设备的定位或基于现有设备来评估各种场景。
在其他示例中，在一个或多个设备可以被认为彼此兼容的情况下，以及例如，在可能期望再充电(例如用公共再充电设备和/或同一充电会话对多个设备进行感应充电)的情况下，如渲染的图像120中所指示的区域123可以指示在设备124与第二植入医疗设备之间可能发生的最大间隔距离，该最大间隔距离仍将允许通过公共再充电设备和/或公共充电过程对两个设备进行再充电。基于边界线122和/或图像120中描绘的区域，诸如外科医生之类的用户可以确定最大间隔，并且可以评估区域123内的区域，该区域可能有利于基于针对设备124的植入的所提议的位置来植入第二设备。
在各种示例中，图像120可以被叠加如下的图像中的任一个之上：在本公开全篇描述的描绘的与头骨大小、头骨厚度、头骨形状(例如，头骨曲率/平坦度)、头皮厚度有关的附加信息的图像，和/或与患者的头皮内的血管和/或神经有关和/或与引线布线有关的图像。允许将图像120叠加在其他图像之上的特征可以允许鉴于其他评估参数以更容易理解和/或更快速的方式来评估与同多个设备植入有关的最小间隔距离和/或最大间隔距离有关的评估参数。
图12示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例三维图像130。头骨模型121的三维图像可以使用技术中的任何一种来生成，并且可以被配置成提供和/或执行与如下各项相关联的特征和功能中的任一个：如以上相对于图4示出和描述的头骨模型71的图像、如相对于图6示出和描述的头骨模型91、如相对于图7示出和描述的头骨模型101、相对于图10示出和描述的头骨模型111、以及相对于图11示出和描述的头骨模型121。作为如图11所示的图像120的一部分提供的图形显示可以包括如以上相对于图4所描述的模型/视图数据字段75、患者数据字段76以及设备数据字段77，并且可以提供如归因于数据字段75、76和77以及相关联的下拉按钮的在以上描述的特征和功能的任何组合和/或全部。
如图12所示，将包括相对于患者植入的imd的图像的患者131的头部部分的三维图像显示为图像130的一部分。在图像130中，头皮132的图像被模拟放置在imd133之上，并被渲染并显示在显示设备34上。在一些示例中，可以相对于设备相对于患者131的图像的头部部分的位置来操纵imd133的图像，并且响应于imd的重新定位而重新渲染头皮132的图像，以示出可作为imd的重新定位的结果而发生的对头皮的美观影响。
在一些示例中，可以操纵imd133的图像以将imd示出为以预先定义的量被植入，以相对于imd的位置和患者的头骨的外表面凹陷。头皮132的图像可以响应于imd相对于患者的头骨的表面的凹陷的量的变化而被重新渲染，以示出可作为使用相对于患者的头骨和imd的各种凹陷量的结果而发生的对头皮的美观影响。在各种示例中，可以例如使用设备字段77选择诸如眼镜或助听器之类的其他设备(图12中未示出)，并将其渲染到作为图像130提供的图像上，以帮助示出可在这些添加的设备与imd133的植入的提议位置之间发生的任何交互、和/或间隙问题。
图13示出了根据本公开中描述的各种技术生成和显示的示例图像140的平面视图。如图13所示，患者的头骨141的平面视图被渲染并显示在显示设备34上。图像140可以包括患者的头皮142的附加图形描绘。三维图像140可以使用技术中的任何一种来生成，并且可以被配置成提供和/或执行与如下各项相关联的特征和功能中的任一个：如以上相对于图4示出和描述的头骨模型71的图像、如相对于图6示出和描述的头骨模型91、如相对于图7示出和描述的头骨模型101、以及相对于图10示出和描述的头骨模型111、相对于图11示出和描述的头骨模型121、以及相对于图12示出和描述的模拟图像131。
如图13所示的图像140的图形显示可以包括如以上相对于图4所描述的模型/视图数据字段75、患者数据字段76和/或设备数据字段77，并且可以提供如归因于这些字段以及相关联的下拉按钮的在以上描述的特征和功能的任何组合和/或全部。
如图13所示，imd143被示为被定位在头骨41的图像的右侧。第一电引线144从植入式医疗设备143被布线到位于头骨141的图像的顶部中的钻孔145。第二电引线146从imd143被布线到位于头骨141的图像的顶部中并且在头骨的与第一钻孔相邻的区域中的第二钻孔。引线144、146中的每一个可包括引线的一部分，该部分延伸通过相应的钻孔145、147，以靶向位于患者的头骨内的患者脑部的组织。引线可包括一个或多个电极，所述一个或多个电极通过与引线144、146一起设置的电导体被电耦合到imd143的电路系统。当imd143和引线144、146的植入已经完成时，imd143可以被配置成提供治疗(诸如，电刺激治疗)，和/或通过经由引线144、146耦合到imd的电极来监测信号，诸如，患者的神经信号。
作为计划包括imd143和引线144、146的植入过程的一部分，各种因素(诸如，imd143的最终植入部位，一旦植入imd143，引线144、146离开imd143的取向，与引线相对于imd143的定位以及一个或多个钻孔的位置相关联的布线和成环(looping)要求)可能全部需要被考虑为imd143和引线144、146的计划过程的一部分。图像140可以由诸如相对于图1示出和描述的系统10之类的系统生成和显示，以允许用户相对于所有这些因素来建模和操纵与imd143和引线144、146的提议植入相关联的各种参数，以便研究和比较各种场景，并且计划用于imd143的植入和引线144、146的布线的最佳过程。
例如，与图像140的渲染相关联的特征和功能可以用于确定并且用于渲染描绘作为图像140的一部分的imd143的提议位置的图像。一旦确定了imd143的提议位置，与植入手术进程相关联的各种其他参数就可以被渲染并示出为图像140的一部分。例如，可以将与引线144和146的长度有关的数据提供给渲染图像140的系统，并且允许用户基于imd143的已知位置和取向以及与钻孔145、146的位置相关联的数据例如使用光标78来操纵引线144和46的提议布线。图像140的图形显示可允许用户选择沿引线144、146的图像的点，并将引线在图像内的该部分拖动到图像内表示相对于头骨的不同位置的各个位置，使得引线的布线的图像可被操纵。
通过能够图形化地操纵引线的布线，用户可以试验各种引线布线，并且例如为用户提供与如下相关的数据：被提议用于植入手术进程的引线的长度是否足够长，以满足所有布线要求，包括基于提议的布线对引线进行的任何要求的成环。在一些示例中，可以通过操纵在图像140中提供的引线的图像来提议在imd143与钻孔145、147之间的引线的提议布线，并且系统可以随后渲染最小引线长度的信息(例如，在图像140的某个部分中提供的文本信息)，将需要该信息以基于在图像140中提供的imd143和钻孔145、147的位置来提供所提议的引线布线。该特征可以被集成到图像140的渲染中，以向用户示出不同提议的引线布线可能如何受到与如在图像140中提供的头骨141和头皮142相关联的患者的头皮142内的这些组织的血管和/或神经位置的影响，或如何影响与如在图像140中提供的头骨141和头皮142相关联的患者的头皮142内的这些组织的血管和/或神经位置。它还可显示相对于所提议的切口位置的引线布线，这可能在确保如果将来在为更换设备而必须打开切口的情况下或当为更换设备而必须打开切口时引线不被损坏的方面是感兴趣的。
图14是示出根据本公开中描述的各种示例的方法的流程图。虽然方法150被描述为由如相对于图1和图2示出和描述的工作站32执行，但是方法150不限于由任何特定的一个或多个设备执行，并且可以由被配置成执行方法150的功能的任何一个或多个设备执行，包括如本文以其他方式描述的设备和系统。
根据方法150，诸如被包括在工作站32内的处理电路系统2之类的处理电路系统接收患者的头部的图像数据(框152)。图像数据可以是由如相对于图1示出和描述的成像装备12生成的数据，并且可以包括由x射线、磁共振成像、ct扫描和荧光检查法生成的数据。
处理电路系统2还接收对一个或多个选定的评估参数的指示(框154)。评估参数可以包括与患者的头骨相关联的参数，包括头骨厚度、头骨大小、头骨形状，包括与患者的头骨相关联的轮廓和/或平坦度信息。评估参数还可包括与患者的头皮相关联的参数，诸如，头皮厚度、坚固性以及关于头皮的各个部分的一般状况。评估参数还可以包括被限定为患者的头骨的如下区域的区域：在植入手术进程期间需要被避开，或者可由于例如需要使诸如固定装置和/或框架之类的设备在植入手术进程期间与头骨接触而无法到达。
在一些示例中，评估参数可以包括为植入式医疗设备限定的间隔距离，其中该间隔距离限定了在植入式医疗设备与要被植入在患者的头骨上的另一设备之间应维持的最小间隔距离，或在植入式医疗设备与要被植入在患者的头骨上的另一设备之间应使用的最大间隔距离。
根据方法150，诸如被包括在工作站32内的处理电路系统2之类的处理电路系统被配置成基于图像数据渲染包括头骨模型的图形图像(框156)。头骨模型可包括叠加在头骨模型上的一个或多个图像注释。可以基于对一个或多个评估参数的评估来确定图像注释。可以基于一个或多个评估参数来确定与头骨模型(多个)的图像一起被渲染的图像注释的配置。
在一些示例中，头骨模型的图形图像的渲染包括：渲染被定位在头骨模型的表面上的植入式医疗设备的图形图像，以及渲染叠加在头骨模型上的边界线，该边界线指示头骨模型的表面的位于相对于植入式医疗设备的图形图像的位置的间隔距离内的区域。在一些示例中，间隔距离包括最小间隔距离，该最小间隔距离限定了要在所植入的医疗设备与要被植入在由头骨模型建模的患者的头骨上的另一植入式医疗设备之间维持的要求的最小间隔。在一些示例中，间隔距离包括最大间隔距离，该最大间隔距离限定了所植入的医疗设备与要被植入在由头骨模型建模的患者的头骨上的另一植入式医疗设备之间的最大可允许间隔。
在示例中，渲染头骨模型的图像可包括：在处理电路系统处接收选择植入式医疗设备的图形图像的输入，在处理电路系统处接收将植入式医疗设备相对于头骨模型重新定位在新位置处的输入；以及由处理电路系统基于植入式医疗设备的新位置重新渲染被叠加在头骨模型上的边界线。在示例中，渲染头骨模型的图像可以包括：在处理电路系统处接收输入，该输入提供针对植入式医疗设备限定的间隔距离的新阈值；以及由处理电路系统基于间隔距离的新阈值重新渲染被叠加在头骨模型上的边界线。在示例中，渲染头骨模型的图像可以包括：在处理电路系统处接收对不同的植入式设备的输入指示选择，以替换头骨模型的图形图像中的植入式设备；以及由处理电路系统基于与不同的植入式医疗设备相关联的不同的间隔距离重新渲染被叠加在头骨模型上的边界线。重新渲染可以包括：输出包括叠加在头骨模型上的边界线的、基于与不同的植入式医疗设备相关联的不同的间隔距离的重新渲染的图形图像，以用于在诸如显示设备34之类的显示设备上显示。
在示例中，渲染头骨模型的图像可以包括：渲染被定位在头骨模型上的植入式医疗设备的图形图像；以及渲染被耦合在植入式医疗设备与位于头骨模型上的一个或多个钻孔的一个或多个图形图像之间的一个或多个引线的图形图像。在一些示例中，一个或多个引线的图形图像可以被配置成允许对图形图像中的一个或多个引线的选择，以及操纵在植入式医疗设备与一个或多个钻孔的图形图像之间的引线的图形图像的布线。
方法150可以进一步包括在诸如工作站32的显示设备34之类的显示设备上显示包括头骨模型的渲染图形图像(框158)。在一些示例中，显示头骨图像包括显示具有叠加在头骨模型的图形图像上的一个或多个图像注释的头骨图像。在一些示例中，显示所渲染的图形图像可以包括：显示基于由处理电路系统接收的输入而重新渲染的重新渲染的图形图像。在显示设备34处的图形图像的显示可以包括除头骨模型之外的各种特征的显示，包括数据字段、计算机光标、键菜单和/或本公开全篇描述的其他图形项的显示。
方法150可以进一步包括存储与患者和/或由工作站32渲染和/或显示的图形图像有关的信息(框160)。存储信息可以包括将任何类型的信息(包括与由工作站32渲染的图形图像有关的数据)存储到存储器中，诸如相对于图1示出和描述的数据库24和/或诸如相对于图3示出和描述的存储器6。要被存储的信息不限于任何特定信息，并且可以包括例如与渲染和/或显示的图形图像相关联的任何信息，包括头骨模型的图像、添加或不添加叠加在该头骨模型的图像上的imd的图像、以及添加或不添加由处理电路系统2与该头骨模型的图像相关联地生成的任何图像注释。
例如，可以在存储器中保存与患者相关联的一个或多个头骨模型，以供以后检取，该一个或多个头骨模型与叠加在头骨模型的图像上的各种图像注释一起被渲染并显示。另外，可以在存储器中存储任何附加信息，以供以后检取，该任何附加信息诸如是由用户输入到系统中的文本信息，例如与以下各项相关联的文本信息：患者本身、一个或多个医疗设备、和/或所提议的植入手术进程或正在进行的植入手术进程、植入后。信息的存储可以包括：在一些示例中，将存储的信息链接到特定患者；在一些示例中，将信息链接到特定医疗设备，例如特定的imd；以及在一些示例中，将信息链接到患者和一个或多个医疗设备的组合。所存储的信息可以例如在针对患者的所提议的植入手术进程的计划阶段期间生成，并且随后被检取以供在实际植入手术进程期间显示和使用，例如以帮助提供在计划手术进程期间开发的信息和/或指导。这样的指导信息可以与导航系统结合使用，以允许外科医生在外科手术期间根据计划准确地放置要素(ins、引线、切口)。这样的指导可以与投影或其他增强现实系统结合使用，以允许外科医生在外科手术的过程期间直接可视化该计划。最后，这样的指导可用于直接告知被配置成执行外科手术进程的各部分的机器人系统的运动。
本公开的技术可在各种计算设备、医疗设备或其任何组合中被实现。描述的单元、模块或部件中的任一个可以一起被实现，或者分开地实现为分立但可互操作的逻辑设备。将不同特征描绘为模块、单元、电路(circuit)或电路系统(circuitry)旨在突显不同的功能方面，并且并不一定暗示何种模块、单元、电路系统必须通过单独的硬件或软件组件来实现。而是，与一个或多个模块、单元、或电路系统相关联的功能可由单独的硬件或软件组件来执行，或可集成在共同或单独的硬件或软件组件内。
在本公开中所描述的这些技术可以至少部分地在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。例如，这些技术的不同方面可以在以下各项中实现：一个或多个微处理器中、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、或任何其他等效集成或离散逻辑电路系统，以及此类部件的任何组合，这些技术的不同方面体现在编程器中，诸如医师或患者编程器、刺激器、或其他设备。术语“处理器”、“处理电路系统”、“处理电路”、“控制器”或“控制模块”一般可指独立的或结合其他逻辑电路系统的任何前述逻辑电路系统、或独立或结合其他数字或模拟电路系统的任何其他等效电路系统。
对于在软件中所实现的各方面来说，归属于本公开中描述的系统和设备的功能中的至少一些可以体现为计算机可读存储介质上的指令，该计算机可读存储介质诸如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、非易失性随机存取存储器(nvram)、电可擦写可编程只读存储器(eeprom)、闪速存储器、磁性介质、光学介质、或其他有形的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可被称为非瞬态的。服务器、客户端计算设备或其他任何计算设备也可包含更多的便携式可移除存储器类型，以实现简单的数据传输或离线数据分析。可执行该指令以支持本公开内容中描述的功能的一个或多个方面。
在一些示例中，计算机可读存储介质包括非瞬态介质。术语“非瞬态”可指示存储介质没有被实现在载波或传播信号中。在某些示例中，非瞬态存储介质可存储可以随时间变化的数据(例如，在ram或高速缓存中)。
已经描述了本公开的各个方面。这些方面和其他方面落在所附权利要求的范围内。
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