外科流程的风险指示的制作方法

专利名称：外科流程的风险指示的制作方法
技术领域：
本发明涉及外科计划和监测，具体而言涉及计算风险，该风险涉及在 医学流程期间由医学设备损伤解剖结构。
背景技术：
在题为 "Guidance system and method for surgical procedures with improved feedback"的专利申请US 2004/0106916中描述了具有改善的反馈 的用于外科流程的引导系统和方法，以下简称参考文献l。这一文献描述了 在医学流程期间使用计算机辅助手术系统的方法。该方法包括接收关于研 究目标的信息、跟踪工具位置、确定工具当前位置和研究目标之间的标量 距离、以及向诸如医生的用户提供标量距离的指示。参考文献1中所述系 统和方法的局限是提供给用户的反馈仅限于标量距离的指示。

发明内容
有一种基于工具和研究目标的位置提供额外的有用信息的系统会是有 利的。
为了解决这一问题，在本发明的一方面中，提供了一种用于计算风险 的系统，所述风险与医学流程期间由医学设备损伤解剖结构相关，所述系
统包括
-用于获取所述解剖结构的位置的结构单元；
-用于获取所述医学设备的位置的设备单元；以及
-用于基于所述医学设备的位置和所述解剖结构的位置计算与损伤所述 解剖结构相关的风险的风险单元。
例如，解剖结构可以是肝血管树，医学设备可以是活检针，医学流程 可以是肝活检。活检针的尖端需要放置在患者肝组织的目标位置。可以设 置结构单元以获取肝血管树的位置。可以由多个中线点的坐标和肝血管的对应直径定义肝血管树的位置。可以利用A.F.Fmngi， W丄Niessen， K丄. Vincken 禾口 M.A. Viergever 在 Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention-MICCAI'98 中的题为"Multiscale vessel enhancement filtering"的文章，W.M.Wells， A.Colchester和S丄.Delp (Eds.) 在Computer Science 1998年第1496巻第130-137页(Springer Verlag，Berlin， 德国)中的讲稿中描述的方法例如从图像数据获得中线点坐标和肝血管对 应直径。可以设置设备单元以获取活检针的位置，包括，例如活检针的尖 端坐标和活检针轴的方向余弦。可以设置风险单元以基于中线点的坐标和 肝血管的对应直径、活检针轴的方向余弦和活检针尖端的坐标计算刺穿肝 血管树血管的风险。计算出的风险值可以取决于例如基于中线点坐标和肝 血管对应直径计算的肝血管树和活检针尖端之间的距离以及肝血管树和活 检针轴之间距离。例如损伤血管的风险的概率可以为医生提供用于计划或 引导诸如肝活检的医学流程的有用信息。
在系统的实施例中，所述解剖结构的位置基于分割图像数据期间确定 的对象位置。对象可以描述解剖结构或另一结构。例如，可以设置系统以 接收包括图像数据的输入数据。结构单元110可以采用利用光线投射的检 测技术来计算描述图像数据中解剖结构的对象的位置。在C.Lorenz和J. von Berg在Proceedings CARS 2005第230-235页的题为"Fast automated object detection by recursive casting of search rays"的文章中描述了一禾中适当的检 测技术。在系统的实施例中，描述解剖结构的对象可以是确定图像数据的 哪些数据元描述解剖结构的二元掩模。可以利用图像数据分类器获得二元 掩模。在Heidi Koivistoinen, Jussi Tohka禾卩Ulla Ruotsalainen在第六届Nordic Signal Processing Symposium NORSIG， 2004会议录第73-76页的题为 "Comparison of Pattern Classification Methods in Segmentation of Dynamic PET brain Images"的文章中描述了用于对正电子发射断层摄影脑部图像数 据的数据元分类的示范性数据分类器。在系统的另一实施例中，描述解剖 对象的对象可以是包括在分割期间适于图像数据的多边形网格。在J. Weese， M.Kaus， C丄orenz， S丄obregt， R. Truyen和V. Pekar在Proc.IPMI.2001 第380-387页的题为"Shape constrained deformable models for 3D medical image segmentation"的文章中描述了用于针对图像数据适配三角形格网的方法。可以设置结构单元以使用诸如二元掩模或多边形格网的对象来获得 解剖结构的位置。
在系统的实施例中，系统还包括风险数据单元，用于获取与所述解剖 结构相关联的风险数据，且计算出的与损伤解剖结构相关的风险进一步基 于所述风险数据。风险数据例如可以包括医学设备损伤由对象描述的解剖 结构的可能性的度量。这种可能性通常取决于解剖结构中包括的组织类型 和医学设备的类型。例如，损伤神经或血管的可能性与损伤骨结构的可能
性不同；损伤一段受斑块形成影响的血管的可能性通常与损伤一段健康血 管的可能性不同；利用活检针损伤血管的可能性与利用静脉内导管损伤血 管的可能性不同。风险数据还可以描述与损伤解剖结构相关的后果严重性。 例如，损伤主要血管通常比损伤小静脉危险得多。可以将与解剖结构相关 联的风险数据分配给描述解剖结构的对象，例如分配给一类数据元或描述 解剖结构的可变形模型。
在系统的实施例中，与所述解剖结构相关联的所述风险数据包括在分 割图像数据期间确定的对象中。对象可以描述解剖结构或另一结构。新颖 的对象，例如解剖结构的形状模型，包括风险数据。这一数据可以在自动 图像分割期间，例如在针对图像数据适配解剖对象的形状模型期间，变得 与解剖结构相关联。这样例如通过减少用于使风险数据与解剖结构相关联 的人工交互而有利地简化了将风险数据与解剖结构相关联。
在系统的实施例中，系统还包括路径单元，用于产生医学设备的路径， 所述路径包括医学设备的多个位置。路径单元可以从用户获得路径输入以 产生路径，或可用于计划医学流程。可选地，可以从用于在医学流程期间 监测医学设备的监测系统获得路径输入。
在系统的实施例中，系统还包括用于根据评估标准评估医学设备的路 径的评估单元。可以设置评估单元以基于风险单元在沿着医学设备路径的 多个位置处计算的关于损伤解剖结构的风险来计算最大和平均风险。可以 进一步设置评估单元以评估多个路径并选择最优路径，例如，最小平均风 险和最大风险低于阈值且未被解剖结构阻挡的路径。
在系统的实施例中，将系统用于计划医学流程。例如，可以使用系统 来确定医学设备的最优路径，该最优路径使与损伤解剖结构相关的风险最小化。在另一实施例中，将系统用于实时监测医学流程期间与损伤解剖结 构相关的风险。
本领域的技术人员将认识到，可以通过任何有用方式组合上述系统实
施例的任何两个或更多。
在本发明的另一方面中，根据本发明的系统包括在图像获取设备中。 在本发明的另 一方面中，根据本发明的系统包括在工作站中。 在本发明的另一方面中，提供了一种用于计算风险的方法，所述风险
与医学流程期间由医学设备损伤解剖结构相关，所述方法包括
- 用于获取所述解剖结构的位置的结构步骤；
- 用于获取所述医学设备的位置的设备步骤；以及
- 用于基于所述医学设备的位置和所述解剖结构的位置计算与损伤所述 解剖结构相关的风险的风险步骤。
在本发明的另一方面中，提供了一种由计算机设备加载的计算机程序 产品，所述计算机程序产品包括用于计算风险的指令，所述风险与医学流 程期间由医学设备损伤解剖结构相关，所述计算机设备包括处理单元和存 储器，所述计算机程序产品在被加载之后为所述处理单元提供执行如下任
务的能力
- 获取所述解剖结构的位置；
- 获取所述医学设备的位置；以及
- 根据所述医学设备的位置和所述解剖结构的位置计算与损伤所述解剖 结构相关的风险。
根据本说明书，本领域技术人员能够进行对应于所述系统修改和变化 的图像获取设备、工作站、方法和/或计算机程序产品的修改和变化。


从下文所述的实施方式和实施例并参考附图，本发明的这些和其他方 面将变得明了并得到阐明，附图中
图1示意性地示出了系统的示范性实施例的方框图2示出了将肝血管分成若干部分，每部分与该部分特定的风险数据 相关联；
7图3示出了该方法示范性实施方式的流程图； 图4示意性地示出了图像获取装置的示范性实施例；以及 图5示意性地示出了工作站的示范性实施例。 在所有附图中使用相同附图标记表示类似部分。
具体实施例方式
图1示意性地示出了用于计算风险的系统100的示范性实施例的方框
图，该风险涉及到在医学流程期间由医学设备损伤到解剖结构，该系统包
括
-用于获取解剖结构位置的结构单元110; -用于获取医学设备位置的设备单元120;以及
-风险单元130，其用于根据医学设备的位置和解剖结构的位置计算与 损伤解剖结构相关的风险。
系统100的示范性实施例还包括以下单元
-用于获取与解剖结构相关联的风险数据的风险数据单元125; -用于产生医学设备路径的路径单元140; -用于根据评估标准评估医学设备路径的评估单元150; -用于控制系统100的控制单元160;
-用于与系统IOO的用户通信的用户接口 165;以及 -用于存储数据的存储单元170。
在系统100的实施例中，有三个用于引入数据的输入连接器181、 182 和183。第一输入连接器181被设置成接收来自数据存储器件的数据，所述 数据存储器件例如是，但不限于硬盘、磁带、闪速存储器或光盘。第二输 入连接器182被设置成接收来自诸如，但不限于鼠标或触摸屏的用户输入 设备的数据。第三输入连接器183被设置成接收来自诸如键盘的用户输入 设备的数据。输入连接器181、 182和183连接到输入控制单元180。
在系统100的实施例中，有两个用于输出数据的输出连接器191和192。 第一输出连接器191被设置成向诸如硬盘、磁带、闪速存储器或光盘的数 据存储设备输出数据。第二输出连接器192被设置成向显示设备输出数据。 输出连接器191和192经由输出控制单元190接收相应的数据。
8技术人员将理解，有很多方式将输入设备连接到系统100的输入连接
器181、 182和183，并将输出设备连接到输出连接器191和192。这些方 法包括但不限于有线和无线连接、诸如，但不限于局域网(LAN)和广域 网(WAN)的数字网络、因特网、数字电话网和模拟电话网。
在系统100的实施例中，系统100包括存储单元170。系统100被设置 成经由输入连接器181、 182和183的任一个从外部设备接收输入数据并将 所接收的输入数据存储在存储单元170中。向存储单元170中加载输入数 据使得系统100的各单元能够快速存取相关数据部分。输入数据可以包括， 例如解剖对象和医学设备的位置。任选地，输入数据可以包括分段图像数 据。存储单元170可以由诸如，但不限于随机存取存储器(RAM)芯片、 只读存储器(ROM)芯片和/或硬盘驱动器和硬盘的设备实现。存储单元170 可以进一步被设置成存储输出数据。输出数据可以包括，例如与损伤解剖 结构相关的风险。存储单元170还可以被设置成经由存储总线175从系统 100的各单元接收数据并向各单元提供数据，系统100包括结构单元110、 设备单元120、风险数据单元125、风险单元130、路径单元140、评估单 元150、控制单元160和用户接口 165。存储单元170进一步被设置成使外 部设备经由输出连接器191和192的任一个能够得到输出数据。在存储单 元170中存储来自系统100的各单元的数据可以有利地改善系统100的各 单元的性能以及从系统100的各单元向外部设备转移输出数据的速率。
可选地，系统100可以不包括存储单元170和存储总线175。系统100 使用的输入数据可以由至少一个连接到系统100的各单元的外部设备供应， 例如外部存储器或处理器。类似地，可以向至少一个连接到系统100的单 元的外部设备，例如外存储器或处理器提供系统100所产生的输出数据。 可以设置系统100的单元以经由内部连接或经由数据总线彼此接收数据。
在系统100的实施例中，系统100包括用于控制系统100中工作流的 控制单元160。可以设置控制单元以从系统100的各单元接收控制数据并向 各单元提供控制数据。例如，在设备单元120获得医学设备的位置之后， 可以设置设备单元120以向控制单元160传递控制数据"已获得医学设备 的位置"，并可以设置控制单元160以向风险单元130提供控制数据"计 算风险值"，请求风险单元130基于医学设备和解剖结构的位置计算风险。可选地，可以在系统100的另一个单元中实现控制功能。
在系统100的实施例中，系统100包括用于和系统100的用户通信的 用户接口 165。可以设置用户接口 165以获得用户输入，例如，用于获取医 学设备位置的输入。可以进一步设置用户接口以显示基于图像数据的视图、 描绘解剖结构的对象和/或代表医学设备的设备对象。任选地，可以设置用 户接口以接收用于选择系统100的运行模式的用户输入，例如用于计划医 学设备路径的模式。技术人员将理解，有利地可以在系统100的用户接口 165中实现更多功能。
系统100的结构单元110被设置成获取解剖结构的位置。在系统100 的实施例中，位置可以包括，例如解剖结构质心的位置和确定解剖结构的 惯性张量主轴的方向余弦。在系统100的另一实施例中，位置可以包括分 布于解剖结构表面上的取样点坐标。可以设置结构单元U0以接收解剖结 构的位置，作为系统100的输入。可选地，可以设置结构单元110以接收 用于计算解剖结构位置的输入数据，例如图像数据，并基于输入数据计算 解剖结构的位置。技术人员将认识到，有很多种获取解剖结构位置的有用 方式。所述范例例示了本发明，但一定不要视为限制权利要求的范围。
技术人员将认识到，解剖结构可以包括多个子结构。例如，结构可以 是包括多个血管树的肝血管，每个血管树包括至少一个血管段。另一范例 是心脏——包括两个心房、两个心室、左室心肌膜、主动脉和肺动脉的解 剖结构。解剖结构的子结构可以包括不同的组织，例如骨骼、肌肉、血管 壁和/或神经。
设置系统100的设备单元120以获取医学设备的位置。例如活检针、 脊髓移植针或尿液管的医学设备的位置可以包括，例如尖端位置和医学设 备主轴的方向余弦。在系统100的实施例中，可以设置设备单元以接收用 于计算医学设备位置的输入数据。例如，输入数据可以包括用户提供的数 据。可以在显示器上显示医学设备的图像，显示器还可以基于图像数据显 示解剖结构的图像。用户可以利用例如鼠标或跟踪球的用户输入设备改变 医学设备的位置。用户可以使用所显示的医学设备图画和所显示的解剖结 构图像来确定医学设备的位置。基于图像数据绘制的解剖结构的视图可以 由用户接口 165基于医学设备的位置来确定。在实施例中，输入数据包括来自医学设备跟踪系统的电磁信号，设备单元被设置成基于该输入数据计 算医学设备的位置。或者，可以获得医学设备的位置，作为系统100的输 入。
系统100的风险单元130被设置成基于医学设备的位置和解剖结构的
位置计算与损伤解剖结构相关的风险。可以在第一坐标系中给出解剖结构 的位置，并可以在第二坐标系中给出医学设备的位置。技术人员将理解， 计算与损伤解剖结构相关的风险还需要知道第一和第二坐标系之间的关 系。知道了第二坐标系中医学设备的位置和第一和第二坐标系之间的关系， 就可以计算出第一坐标系中医学设备的位置。因此，在不影响说明书通用 性的前提下，可以假设第一和第二坐标系是同一坐标系，例如由人体解剖 的矢状平面、冠状平面和轴向平面定义的坐标系。
典型地，与由医学设备损伤解剖结构相关的风险可能取决于医学设备 和解剖结构的部分、轴和平面之间的距离和角度。可以基于医学设备和解 剖结构的位置计算这些距离和角度。与损伤解剖结构相关的风险可以基于， 但不限于医学设备与解剖结构相撞的可能性。
在实施例中，系统100还包括用于获取与解剖结构相关联的风险数据 的风险数据单元125。计算出的与损伤解剖结构相关的风险进一步基于风险 数据。风险数据可以包括解剖结构被与解剖结构相撞的医学设备损伤的可 能性和/或与解剖结构受损相关的对健康的危害性。于是，计算得到的与损 伤解剖结构相关的风险进一步基于，但不限于解剖结构被与解剖结构相撞 的医学设备损伤的可能性或与解剖结构受损相关的健康危害。解剖结构被 与解剖结构相撞的医学设备损伤的可能性可能取决于受碰撞影响的解剖结 构的部分以及在相撞期间医学设备相对于解剖结构的位置。
例如，在医学流程期间与损伤血管相关的风险可能取决于医学流程和 医学设备的类型。在肝活检期间肝血管可能被穿剌针刺破。在手术期间同 样的肝血管可能被手术刀割伤。与这些示范性事件相关的风险可以包括在 与解剖结构——肝血管相关联的风险数据中。
在系统100的实施例中，与解剖结构相关联的风险数据可以包括在描 述另一解剖结构的对象中。在一些情况下，解剖结构可能不可见，或可能 无法基于图像数据而以视图方式可视化。例如，复杂的解剖结构可以包括一些强烈吸收辐射的组织和对所述辐射而言透明的其他组织。例如，可以 在CT扫描中容易地确定强烈吸收X射线的椎骨位置，而脊髓对X射线基本 是透明的。因为脊髓相对于椎骨的位置是已知的，所以在脊髓移植流程
(vertebroplasty procedure)期间损伤脊髓的风险可以基于与脊柱椎骨相关 联的风险数据。
在系统100的实施例中，与解剖结构相关联的风险数据可以包括用于 计算无法实现医学流程的目的，从而对解剖结构或另一解剖结构造成不必 要损伤的风险的数据。例如，这种风险可能源于向不同于作为医学流程目 标的解剖结构的其他解剖结构施加医学设备。此外，例如，该风险可能源 于向恰好阻挡通往作为医学流程目标的解剖结构区域的道路的其他解剖结 构施加医学设备。此外，该风险可能源于向医学结构不正确地施加医学设 备。
在系统100的实施例中，与解剖结构相关联的风险数据可以包括用于 向用户提供如何减小损伤解剖结构的风险的提示的数据。提示可以包括如 何继续进行医学流程的信息和/或警报。可以设置系统100以使用解剖结构 和医学设备的位置以及风险数据来为用户提供如何以最小风险继续进行医 学流程的最佳提示。
在实施例中，系统100包括分割单元，用于使解剖结构的形状模型适 合图像数据。自适应网状形状模型允许系统100获得解剖结构的位置。有 利地，形状模型还可以包括供系统100使用的风险数据。
在实施例中，系统100包括分割单元，用于使另一解剖结构的形状模 型适合图像数据。自适应网状形状模型可以允许系统100基于其他解剖结 构的位置获得解剖结构的位置。有利地，另一解剖结构的形状模型可以进 一步包括供系统100使用的与作为医学流程目标的解剖结构相关联的风险 鞞据。
将利用最小侵入手术医学流程的范例进一步描述本发明。最小侵入手 术是通过小的切口进行的。通过切口插入所有必需的设备，例如手术设备、 带有显微镜或微细光纤闪光灯的微型照相机。最小侵入手术的范例为活体 组织检査、经皮酒精注射或肝肿瘤的射频切除以及脊髓移植。
在最小入侵手术期间放置手术器械可能与因目视检查可能性有限导致
12损伤解剖结构的风险相关联。损伤解剖结构是最小入侵手术期间发生的很 多并发症的常见原因。与损伤解剖结构相关的风险可以通过适当计划和/或 监测医学流程而受到限制。
在系统100的实施例中，通过基于模型的方式分割操作前采集的例如 三维的多维图像数据。模型包括关于被建模解剖结构的形状(例如三角形 格网)的信息，以适应图像数据。新颖的模型还包括风险数据。例如，可 以将风险数据的一部分分配给三角形格网的每个三角形。或者，可以将三 角形格网的三角形划分成不同的风险级别，并可以将风险数据的一部分分 配给每个风险级别。风险数据可以描述在对应于已适配网格的三角形的位 置处的由医学设备损伤解剖结构的可能性。此外，风险数据可以描述因在 所述位置损伤解剖结构而对患者健康造成的危险。
对于肝活检而言，可以使肝脏附近器官的模型适合图像数据。这种器 官例如是肾、肺和结肠。其他解剖结构是胆囊和胆管。可以将器官特定的 风险数据分配给每个器官的模型。此外，可以将风险数据分配给肝血管的 模型。例如，可以为每个肝血管树模型划分的每部分分配对于所述模型部 分来说特定的风险数据的一部分。风险数据可以包括用于计算损伤所述模 型部分的风险的风险函数。风险函数可以是在将模型适配图像数据之后计 算得到的所述肝血管树模型部分的平均直径的函数。
可选地，由于在图像数据中可能难以识别小血管，因此，可能难以通 过适于图像数据的网状模型描述这些血管，可以通过概率密度描述这些血 管。概率密度可以包括在肝血管的模型中。可以基于描述适于图像数据的 大血管的模型网络将概率密度与图像数据对准。可选地，可以由概率密度 描述肝血管树每部分的位置。概率密度可以包括在另一解剖结构的模型中， 并可以基于所述其他解剖结构与图像数据对准。
图2示出了将肝血管分成若干部分，每部分与该部分特定的风险数据 相关联。可以对各部分——肝血管子树——进行彩色编码或灰色编码。
在实施例中，进一步设置系统100以为肝活检流程计划活检针路径。
可能有不同的路径计划流程。在半自动流程中，医生指出期望的针路径。
例如，可以设置用户接口 165以显示图像数据和代表活检针的针对象的3D 视图。医生可以使用诸如鼠标的用户输入设备向肝脏的目标区域拖曳针对象。可以由风险单元130在活检针对象的若干位置，例如以恒定时间间隔 或以恒定路径间隔，自动计算与损伤解剖结构相关的风险，并告知用户。
例如，可以将风险定义为针轴线和肝血管上最近点之间的距离Djn上预定
临界距离De之和与活检针尖端和肝血管上所述最近点之间的距离D2之间
的比例R: R= (D一De)/D2。该比例越大，损伤血管的风险越高。用户可以
使用被告知的风险来改变活检针方向和/或消除已经确定的活检针路径的一 段。如果风险始终低于预定的风险阈值，就可以认为半自动化用户设计的 活检针路径是可接受的。
在系统100的实施例中，由路径单元140自动产生活检针路径。例如，
医生指明活检针尖端的起始点和肝脏的目标区域。在路径计划的每个步骤， 基于针对每个候选点计算的与损伤解剖结构相关的风险，从有限数量的候
选点选择路径的下一点。可以由路径单元140产生候选点，使得从候选点 到靶组织的距离小于从当前点到靶组织的距离。始于当前点终于候选点的 矢量所定义的轴定义了活检针的候选轴。对应于最低风险的候选点被选为 路径的下一点并变成后续点产生的当前点。任选地，在路径计划的每个步 骤，可以确定路径的多个点。
在系统100的实施例中，路径单元140基于活检针的起始点和肝脏目 标区域产生很多候选活检针路径。评估单元150对每个路径进行评估。评 估标准可以基于一个或多个条件。 一个条件可以是，沿着候选路径的最大 风险小于预定或用户定义的风险阈值。另一个条件可以是，针对候选路径 计算的平均风险最小。再一个条件是，活检针尖端和解剖结构之间的距离 始终大于距离阈值。再一个条件可以是路径长度小于路径长度阈值。再一 个条件可以是活检针以预定或用户定义的角度范围内的角度接近靶组织。 技术人员将理解，可以使用很多有用的条件来评估通常为医学设备以及尤 其是活检针的路径。可以将满足条件的候选路径计划成活检针路径。可以 设置系统100以向用户显示出计划路径。
在系统100的实施例中，图像数据是描述一段时间之内患者身体一区 域中包括的解剖结构的四维图像数据。可以在该段时间之内的多个时刻划 分图像数据。这允许捕捉到由于例如呼吸运动导致的解剖结构形状和/或位 置变化。于是，计算出的医学设备造成的与损伤解剖结构相关的风险可能
14随时间变化。
在系统100的实施例中，可以计算出医学设备对解剖结构形状和位置的影响。这使得风险单元130能够更精确地计算医学设备造成的与损伤解剖结构相关的风险。
在实施例中，进一步设置系统100以在肝活检期间监测活检针路径。
为此目的，可以将操作之前采集的图像数据与利用例如超声波或X射线荧
光分析获得的操作期间图像数据对准。对准示出了医学设备的操作期间图像能够确定医学设备相对于解剖结构的位置。可选地，可以利用医学设备跟踪系统获得医学设备的位置。可以根据放在患者身体已知位置处的例如射频发射体的标记物的位置，计算医学设备跟踪系统的坐标系和解剖结构的坐标系之间的关系。在诸如肝活检的医学流程期间，可以利用视觉和/或听觉用户反馈系统向医生通告计算出的与损伤解剖结构相关的风险。也可
以通告表明计算的风险高于风险阈值的报警信号。此外，可以设置系统100以通告医学设备的计划路径和医学设备的实际位置之间的差异。此外，可以设置系统100以基于与解剖结构相关联的风险数据通告包括减小损伤解剖结构的风险的信息的提示，例如，如何继续进行医学流程。
技术人员将认识到，系统100是辅助医生计划或监测医学流程的有用工具，适用于存在由医学设备损伤解剖结构的风险的很多医学流程。
本领域的技术人员将进一步认识到，可以将系统用于由各种采集医学器械采集的多维图像数据，采集医学器械例如是，但不限于标准X射线、计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、超声(US)、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机器断层摄影(SPECT)和核医学(NM)。
本领域的技术人员将进一步理解，系统100的其他实施例也是可能的。还可能重新定义系统的单元并重新分布其功能，等等。
可以利用处理器实现系统100的各单元。通常，在软件程序产品的控制下执行它们的功能。在执行期间，通常将软件程序产品加载到诸如RAM的存储器中并从那里执行。可以从诸如ROM、硬盘或磁存储器和/或光存储器的背景存储器，或可以经由像因特网的网络加载程序。任选地，专用集成电路可以提供所述功能性。
图3示出了计算风险的方法300的示范性实施方式的流程图，该风险与医学流程期间由医学设备损伤解剖结构有关。该方法300的第一步是结
构步骤310，用于获取解剖结构的位置。在结构步骤310之后，该方法300继续进行到设备步骤320，用于获取医学设备的位置。在设备步骤320之后，该方法300继续进行到风险步骤330，用于基于医学设备的位置和解剖结构的位置计算与损伤解剖结构相关的风险。在风险步骤330之后，该方法终止。
方法300中的步骤次序不是强制的，本领域技术人员可以利用线程模型、多处理器系统或多重处理改变一些步骤的次序或同时执行一些步骤，而不脱离本发明所期望保护的概念。任选地，可以将本发明的方法300的两个或更多步骤组合成一个步骤。任选地，可以将本发明的方法300的步骤分成多个步骤。也可以由该方法300实现其他任选步骤，例如用于获取与解剖结构相关联的风险数据的风险数据步骤。
图4示意性地示出了采用系统100的图像获取设备400的示范性实施例，所述图像获取装置400包括经由内部连接与系统100相连的图像采集单元410、输入连接器401和输出连接器402。这种布置有利地提高了图像获取设备400的能力，为所述图像获取设备400提供了系统100用于计算风险的有利能力，该风险与医学流程期间由医学设备损伤解剖结构有关。图像获取装置的范例包括但不限于CT系统、X射线系统、MRI系统、US系统、PET系统、SPECT系统和NM系统。
图5示意性地示出了工作站500的示范性实施例。工作站包括系统总线501。处理器510、存储器520、磁盘输入/输出(I/O)适配器530和用户接口 540操作性地连接到系统总线501。磁盘存储设备531操作性耦合到磁盘1/0适配器530。键盘541、鼠标542和显示器543操作性耦合到用户接口 540。被实现为计算机程序的本发明的系统100存储于磁盘存储设备531中。设置工作站500以向存储器520中加载程序和输入数据，并在处理器510上执行程序。用户可以使用键盘541和/或鼠标542向工作站500输入信息。将工作站设置成向显示设备543和/或磁盘531输出信息。技术人员将理解，现有技术中已知有很多工作站500的其他实施例，本实施例的目的是例示本发明，决不可将其视为把本发明限制到这一特定实施例。
应当指出，上述实施例例示而非限制本发明，且本领域的技术人员将能够设计出替换实施例而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，不应将括号中的任何附图标记视为限制权利要求。"包括"一词并不排除存在权利要求或说明书中未列示的元件或步骤。元件前的"一"或"一个"并不排除存在多个这种元件。可以利用包括若干不同元件的硬件或利用程序控制计算机来实现本发明。在枚举若干单元的系统权利要求中，可以用同一件硬件或软件实现这些单元中的几个。使用单词第一、第二和第三等并不表示任何次序。要将这些单词视为名称。
权利要求
1、一种用于计算风险的系统(100)，所述风险与医学流程期间由医学设备损伤解剖结构相关，所述系统包括-用于获取所述解剖结构的位置的结构单元(110)；-用于获取所述医学设备的位置的设备单元(120)；以及-用于基于所述医学设备的所述位置和所述解剖结构的所述位置计算与损伤所述解剖结构相关的所述风险的风险单元(130)。
2、 根据权利要求l所述的系统(100)，其中，基于分割图像数据期间确定的对象位置获取所述解剖结构的位置。
3、 根据权利要求l所述的系统(100)，还包括用于获取与所述解剖结构相关联的风险数据的风险数据单元(125)，并且其中，计算出的与损伤所述解剖结构相关的风险进一步基于所述风险数据。
4、 根据权利要求3所述的系统(100)，其中，与所述解剖结构相关联的所述风险数据包括在分割图像数据期间确定的对象中。
5、 根据权利要求l所述的系统(100)，还包括用于产生所述医学设备的路径的路径单元(140)，所述路径包括所述医学设备的多个位置。
6、 根据权利要求5所述的系统(100)，还包括用于根据评估标准评估所述医学设备的所述路径的评估单元(150)。
7、 将根据权利要求1所述的系统(100)用于计划或监测所述医学流程的用途。
8、 一种图像获取装置(400)，包括根据权利要求1所述的系统(100)。
9、 一种工作站(500)，包括根据权利要求1所述的系统(100)。
10、 一种用于计算风险的方法(300)，所述风险与医学流程期间由医学设备损伤解剖结构相关，所述方法包括- 用于获取所述解剖结构的位置的结构步骤(310);- 用于获取所述医学设备的位置的设备步骤(320);以及- 用于基于所述医学设备的所述位置和所述解剖结构的所述位置计算与损伤所述解剖结构相关的风险的风险步骤(330)。
11、 一种由计算机设备加载的计算机程序产品，包括用于计算风险的指令，所述风险与医学流程期间由医学设备损伤解剖结构相关，所述计算机设备包括处理单元和存储器，所述计算机程序产品在被加载之后为所述处理单元提供执行如下任务的能力- 获取所述解剖结构的位置；- 获取所述医学设备的位置；以及- 基于所述医学设备的所述位置和所述解剖结构的所述位置，计算与损伤所述解剖结构相关的风险。
全文摘要
本发明涉及一种用于计算风险的系统(100)，所述风险与医学流程期间由医学设备损伤解剖结构相关，所述系统包括结构单元(110)，用于获取所述解剖结构的位置；设备单元(120)，用于获取所述医学设备的位置；以及风险单元(130)，用于基于所述医学设备的位置和所述解剖结构的位置计算与损伤所述解剖结构相关的风险。可以将所述系统(100)用于计划使所述风险最小化的医学设备路径或在医学流程期间监测所述风险。
文档编号G06T7/00GK101675455SQ200880013711
公开日2010年3月17日 申请日期2008年4月23日 优先权日2007年4月26日
发明者A·格罗特, J·威斯, J·布雷多诺 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司