用于生成虚拟图像的系统和方法与流程

本技术整体涉及外科成像和规划，并且更具体地涉及生成处于期望位置的患者的虚拟图像。

背景技术：

1、各种成像模态可以用于对患者成像，包括例如磁共振成像(mri)、计算机断层摄影(ct)、超声波和x射线成像。患者的图像可以在术前或术中拍摄，并且可以用于帮助规划外科手术或更新外科手术的规划。

技术实现思路

1、本公开的示例性方面包括：

2、一种生成虚拟mri图像的方法，该方法包括：接收处于第一位置的患者的初始mri图像，该初始mri图像描绘该患者的解剖结构的至少一部分；接收处于第二位置的该患者的多个图像，该多个图像中的每个图像描绘该患者的解剖结构的该部分内的至少多个骨元件；分割该初始mri图像以识别该初始mri图像内的该多个骨元件中的每个骨元件和多个软组织元件中的每个软组织元件的描绘；以及基于该mri图像、该多个图像和该软组织信息来生成虚拟mri图像。

3、本文的方面中的任一个方面，其中生成该虚拟mri图像包括：将该初始mri图像中的该多个骨元件中的每个骨元件配准到该多个图像中的每个图像中所描绘的该多个骨元件中的对应一个骨元件。

4、本文的方面中的任一个方面，其中生成该虚拟mri图像包括：基于该软组织信息来修改该初始mri图像内的该多个软组织元件的该描绘。

5、本文的方面中的任一个方面，还包括接收对应于至少该多个软组织元件的软组织信息。

6、本文的方面中的任一个方面，其中该软组织信息包括对应于该患者的解剖结构的该部分的生物力学模型，并且进一步地，其中该生物力学模型是通过利用关于该患者的解剖结构的该部分内的该多个软组织元件的一个或多个尺寸的尺寸信息以及关于该患者的解剖结构的该部分内的该多个软组织元件中的至少一个软组织元件的成分的成分信息来更新通用模型而生成的。

7、本文的方面中的任一个方面，其中该软组织信息包括对应于该患者的解剖结构的该部分中的至少一些的超声信息。

8、本文的方面中的任一个方面，其中该多个图像提供该患者的解剖结构的该部分的分开至少三十度的视图。

9、本文的方面中的任一个方面，其中该多个图像提供该患者的解剖结构的该部分的正交视图。

10、本文的方面中的任一个方面，其中该第一位置是仰卧位，并且该第二位置是站立位。

11、本文的方面中的任一个方面，其中该第一位置是仰卧位或站立位，并且该第二位置是俯卧位。

12、本文的方面中的任一个方面，其中该第二位置是屈曲位、伸展位或侧卧位。

13、本文的方面中的任一个方面，其中该多个图像包括至少一个x射线图像。

14、本文的方面中的任一个方面，其中该多个图像包括至少一个超声图像。

15、本文的方面中的任一个方面，其中该多个图像是在术中获得的。

16、一种用于生成虚拟mri图像的系统，该系统包括：成像设备，该成像设备能够对硬组织成像；处理器；以及存储器，该存储器存储用于由该处理器执行的指令。这些指令在被执行时使该处理器：接收处于第一位置的患者的第一mri图像，该第一mri图像描绘该患者的硬组织和软组织；接收处于不同于该第一位置的第二位置的该患者的多个图像，该多个图像由该成像设备生成；接收对应于该患者的软组织信息；处理该第一mri图像以识别其中的多个骨元件和多个软组织元件；以及通过将该第一mri图像中的该多个骨元件中的每个骨元件配准到该多个图像中的对应骨元件，并且通过基于该软组织信息来更新该第一mri图像中的该多个软组织元件，生成虚拟第二mri图像。

17、本文的各方面中的任一方面，其中成像装置利用x射线。

18、本文的方面中的任一个方面，其中该软组织信息包括超声信息。

19、本文的方面中的任一个方面，还包括：超声探头；以及机器人臂，该机器人臂被配置为调控该成像设备和该超声探头中的至少一者。

20、本文的方面中的任一个方面，其中存储在该存储器中的这些指令在被执行时还使该处理器：使该机器人臂将该超声探头移动到多个位置以生成该软组织信息。

21、本文的方面中的任一个方面，其中该第一位置是仰卧位或站立位。

22、本文的方面中的任一个方面，其中该第二位置是站立位、俯卧位、侧卧位、屈曲位或伸展位。

23、本文的方面中的任一个方面，其中该多个骨元件中的每个骨元件是椎骨。

24、本文的方面中的任一个方面，其中该多个软组织元件包括韧带和椎间盘中的至少一者。

25、本文的方面中的任一个方面，其中该软组织信息包括生物力学模型。

26、本文的方面中的任一个方面，其中该生物力学模型反映患者专用尺寸和成分信息。

27、一种修改图像数据的方法，该方法包括：接收对应于处于第一位置的患者的脊柱的第一图像数据，该第一图像数据包括关于该患者的脊柱的多个骨元件和该患者的脊柱的多个软组织元件的第一信息；接收对应于处于不同于该第一位置的第二位置的该患者的脊柱的至少两个图像的第二图像数据，该第二图像数据包括关于该患者的脊柱的该多个骨元件的第二信息；接收对应于该患者的脊柱的该多个软组织元件的软组织数据；以及通过基于该第二图像数据和该软组织数据来修改该第一图像数据而生成第三图像数据，该修改包括将该第一信息配准到该第二信息。

28、本文的方面中的任一个方面，其中使用磁共振成像生成该第一图像数据。

29、本文的方面中的任一个方面，其中使用x射线成像设备生成该第二图像数据。

30、本文的方面中的任一个方面，其中使用超声成像设备生成该软组织数据。

31、本文的方面中的任一个方面，其中该至少两个图像偏移至少三十度。

32、本文的方面中的任一个方面，其中该至少两个图像是正交的。

33、本文的方面中的任一个方面，其中该第一图像数据呈第一格式，该第二图像数据呈不同于该第一格式的第二格式，并且该第三图像数据对应于处于该第二位置的该患者的脊柱的呈该第一格式的虚拟图像。

34、一种生成虚拟图像数据的方法，该方法包括：接收对应于处于第一位姿的患者的解剖结构的一部分的第一图像数据，该第一图像数据包括关于该患者的解剖结构的该部分的多个骨元件和多个软组织元件的第一信息；接收对应于处于不同于该第一位姿的第二位姿的该患者的解剖结构的该部分的第二图像数据，该第二图像数据包括关于该患者的解剖结构的该部分的多个骨元件和多个软组织元件的第二信息；根据该第一信息和该第二信息确定该多个骨元件中的一个或多个骨元件或者该多个软组织元件中的一个或多个软组织元件的变形范围；基于所确定的变形范围来更新生物力学模型，以产生更新的生物力学模型；以及基于该第一图像数据、该第二图像数据和该更新的生物力学模型来生成对应于处于不同于该第一位姿和该第二位姿的第三位姿的该患者的解剖结构的该部分的第三图像数据。

35、本文的方面中的任一个方面，其中使用磁共振成像生成该第一图像数据和该第二图像数据。

36、本文的方面中的任一个方面，还包括根据该第一信息和该第二信息确定该患者的解剖结构的该部分中的相邻解剖元件之间的移动范围。

37、本文的方面中的任一个方面，其中更新该生物力学模型还包括基于所确定的移动范围来更新该生物力学模型。

38、本文的方面中的任一个方面，其中该第三图像数据是虚拟mri图像数据。

39、本文的方面中的任一个方面，还包括分割该第一图像数据和该第二图像数据中的一个或多个解剖元件。

40、本公开的一个或多个方面的细节在以下附图和描述中阐述。根据说明书和附图以及权利要求书，本公开中描述的技术的其他特征、目标和优点将是显而易见的。

41、短语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作中具有连接性和分离性两者的开放式表述。例如，表述“a、b和c中的至少一个”、“a、b或c中的至少一个”、“a、b和c中的一个或多个”、“a、b或c中的一个或多个”以及“a、b和/或c”意指仅a、仅b、仅c、a和b一起、a和c一起、b和c一起，或a、b和c一起。当以上表达中的a、b和c中的每一者是指诸如x、y和z的元件或诸如x1-xn、y1-ym和z1-zo的元件类时，该短语旨在指选自x、y和z的单个元件，选自相同类的元件的组合(例如，x1和x2)，以及选自两个或更多个类的元件的组合(例如，y1和zo)。

42、术语“一(a/an)”实体指所述实体中的一个或多个。如此，术语“一(a/an)”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以可互换地使用。还应当注意，术语“包括(comprising/including)”、和“具有”可以可互换地使用。

43、前述内容是本公开的简化概述以提供对本公开的一些方面的理解。本
技术实现要素：
既不是对本公开和其各个方面、实施方案和配置的广泛性概述也不是详尽性概述。其既不旨在识别本公开的关键或重要要素，也不旨在描绘本公开的范围，而是以简化形式呈现本公开的所选概念，作为对下文呈现的更详细描述的介绍。如应了解，本公开的其他方面、实施方案和配置可能单独或以组合方式利用上文所阐述或下文所详细描述的特征中的一个或多个。

44、在考虑下文提供的实施方案描述之后，本发明的许多额外特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。