增强的手术实践环境系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年6月18日提交的序号为62/013, 604的美国临时专利申请的 权益和优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003] 本公开涉及改善患者手术效果的微创手术技术。更具体地，本公开针对实行微创 手术技术的同时增强和提高临床医生视野的系统和方法。
【背景技术】
[0004] 与传统手术操作中典型地需要较大开口相比较，今天，通过皮肤上的小开口来实 行许多手术操作，以努力降低对患者造成的创伤并减少复原时间。这种操作已知为"微创" 操作。在微创操作的过程中，穿过其来操纵手术器械的相对小的开口的特性，和/或皮下组 织结构的存在，均可能遮蔽对目标手术部位的直接视线。因而，限制了临床医生的视野、直 观方位和对空间的理解。因此，需要改善视野并结合高级的和补充的信息来帮助临床医生。
【发明内容】
[0005] 在本公开的实施例中，提供了增强的手术实践环境系统。所述系统包括：图像捕获 设备，其配置为捕获手术环境的图像；以及至少一个生物特征传感器，其配置为从患者处获 取生物特征数据。系统还包括具有配置为存储多个解剖图像的存储器和处理器的控制器。 所述处理器接收所捕获的图像、生物特征数据或来自多个解剖图像的一个或多个解剖图像 中的至少一个，并且从所捕获的图像、生物特征数据或一个或多个解剖图像中的至少一个 生成增强的图像。显示设备显示增强的图像。
[0006] 在某些方案中，显示设备是投影仪、基于激光的系统或监视器。在其他方案中，显 示设备包括具有至少一个透镜的框架以及配置为将增强的图像投映到透镜上的投影仪。
[0007] 在方案中，图像捕获设备是摄像机。
[0008] 在本文所述的某些方案中，增强的图像包括器官或身体结构。
[0009] 在其他方案中，控制器确定手术工具的相对于患者的位置或方位并且增强的图像 包括手术工具的布置在患者体内的部分的虚拟图像。手术工具的位置或方位基于由图像捕 获设备所捕获的手术工具的图像来确定，或者手术工具的位置或方位由手术工具所提供的 数据来确定。由手术工具所提供的数据包括加速度计数据或陀螺仪数据。
[0010] 在其他方案中，图像捕获设备捕获手术环境中的物体的图像。处理器基于物体的 图像来确定物体的相对于患者的位置。增强的图像包括物体的放大表示并且显示设备在患 者身上于由处理器所确定的位置处显示放大表示。在其他方案中，控制器接收来自物体的 位置信号并且处理器基于所接收的位置信号来确定物体的位置。增强的图像包括物体的放 大表示并且显示设备在患者身上于由处理器所确定的位置处显示放大表示。
[0011] 在方案中，从X-射线、计算的断层扫描或磁共振成像数据中获取多个解剖图像。 解剖图像由处理器处理以加强解剖图像的一部分。解剖图像的加强部分通过显示设备在患 者身上显示。解剖图像的加强部分可包括热图。
[0012] 在某些方案中，生物特征数据包括患者的一个或多个生命体征。一个或多个生命 体征的虚拟表示包括在增强的图像中。虚拟表示的颜色基于一个或多个生命体征的值来改 变。
[0013] 在某些方案中，增强的图像包括手术计划，其包括切割路径、切口位置、植入物位 置或备注中的至少一个。
[0014] 在其他方案中，系统包括手术设备并且增强的图像包括手术设备的状态。
[0015] 在某些方案中，所捕获的图像包括第一次切割的方向和大小并且处理器基于第一 次切割的方向和大小以及存储在存储器中的多个解剖图像来确定第二次切割的期望切割 路径和距离。增强的图像包括表示第二次切割的方向和大小的图像。
[0016] 在其他方案中，图像捕获设备捕获第一图像和第二图像。控制器基于第一图像和 第二图像之间的差别来确定对象是否已移动。控制器在增强的图像中使对象加亮以显示于 显示器上。
[0017] 在其他方案中，存储器存储在手术操作过程中待使用的多个工具以及对于多个工 具的使用顺序。控制器基于来自图像捕获设备的图像确定多个工具之中已使用的工具。控 制器基于对于多个工具的使用顺序和已经使用的工具来确定多个工具之中将使用的工具。 控制器在增强的图像中使待使用的工具加亮。
[0018] 在本公开的另一实施例中，提供了用于增强手术环境的图像的方法。所述方法包 含从存储器中获取解剖图像数据并在患者身上显示解剖图像。选择解剖图像中的关注区 域，使其加壳并显不。
[0019] 在某些方案中，可以处理和显示解剖图像。
[0020] 在本公开的又一实施例中，提供了用于增强手术环境的图像的另一种方法。所述 方法包含捕获图像数据并在图像数据中识别手术设备和手术设备相对于患者的第一位置。 包括在第一位置的手术设备的增强的图像被显示在患者身上。
[0021] 在某些方案中，移动手术设备并且计算手术设备的相对于患者的第二位置。在患 者身上于第二位置处显示手术设备。
[0022] 在本公开的又一实施例中，提供了用于增强手术环境的图像的方法，其包含捕获 图像数据并在图像数据中识别物体和物体的相对于患者的第一位置。包括代表物体的标志 的增强的图像于第一位置处显示在患者身上。
[0023] 在某些方案中，当物体已移动时，计算物体的相对于患者的第二位置且在患者身 上于第二位置显示标志。当还没有从患者身上移除物体时，显示器在从患者身上移除物体 之前继续在患者身上显示标志。
[0024] 在又一个实施例中，提供了用于增强手术环境的图像的方法。所述方法包含从患 者处获取生物特征数据并确定生物特征数据何时处于预定范围内。显示了包括生物特征数 据的增强的图像，其中，当生物特征数据处于预定范围内时生物特征数据以第一颜色显示， 而当生物特征数据在预定范围之外时生物特征数据以第二颜色显示。
[0025] 生物特征数据是脉冲、体温、血压、血氧水平或心律中的至少一个。
[0026] 在又一个实施例中，提供了用于增强手术环境的图像的方法。所述方法包含从手 术设备获取设备状态并确定设备状态何时处于预定范围内。显示了包括设备状态的增强的 图像，其中，当设备状态处于预定范围内时设备状态以第一颜色显示，而当设备状态在预定 范围之外时设备状态以第二颜色显示。
[0027] 设备状态是发射范围、剩余设备寿命、电池电量、组织厚度或组织阻抗中的至少一 个。
[0028] 在下文中参考附图更详细地描述本公开的示例性实施例的进一步细节和方案。
【附图说明】
[0029] 当结合附图时，根据下面的详细描述，本公开的上述及其他方案、特征和优点将变 得更加明显，在附图中：
[0030] 图1是依据本公开的实施例的用于增强手术环境的系统的系统框图；
[0031] 图2A至图2D是依据本公开的实施例如何可以实现图1的系统的示例；
[0032] 图3示出了依据本公开实施例的增强的图像；
[0033] 图4是示出用于获取图3的增强图像的过程的流程图；
[0034] 图5示出了依据本公开另一个实施例的增强的图像；
[0035] 图6是示出用于获取图