[发明专利]用于在图像引导手术期间校正数据变形的改进的方法

权利要求书

1.一种用于在执行图像引导的外科手术(IGS)过程的同时收集和处理身体空间数据以供使用的方法，该方法包括：

执行患者内感兴趣的非刚性结构的计算机模型和与所述非刚性结构的至少一部分相关联的患者空间中的表面数据的刚性对齐；以及

计算提供所述计算机模型和数据的器官几何表示的非刚性对齐的计算机模型的变形，所述变形使用基于所述刚性对齐和参数化函数为所述计算机模型所定义的一组边界条件和场变量来计算。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数化函数的函数形式包括连续函数形式、重叠函数形式、或多域耦合函数形式中的至少一个。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算包括执行迭代拟合过程，所述迭代拟合过程包括改变所述参数化函数的函数形式的核或参数中的至少一个。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述迭代拟合过程基于来自被改变的核或参数中的至少一个的贡献的变形。

5.一种用于在执行图像引导的外科手术(IGS)过程的同时收集和处理身体空间数据以供使用的方法，该方法包括：

建立患者内感兴趣的非刚性结构的术中获得的数据点的器官几何表示和所述感兴趣的非刚性结构的器官几何表示计算机模型上的点之间的对应关系以便确定对应点；

基于连接所述对应点和所述非刚性结构的其他几何特征的三维(3D)向量，来计算整个数据集的拟合度量的接近度；

确定器官几何表示计算机模型的子集的一组变形模式，其中经由器官几何表示计算机模型的解来计算该组变形模式，其中由一组参数值确定所述边界条件和/或场变量，并且其中变形节点与器官几何表示计算机模型的任何部分相关联；

使用非线性优化框架，迭代地选择一组参数值来最小化接近度度量，其中该组参数值定义器官几何表示计算机模型的子集的变形，并且其中选择是基于有关器官几何表示数据点或与非刚性结构相关联的周围环境的任何类型的信息；以及

继所述选择的步骤之后，重新确定对应关系并在器官几何表示计算机模型的其余部分上应用边界条件以消除任何其余的器官拟合误差。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述选择的步骤进一步包括重复迭代直到满足终止条件，所述迭代包括：

选择一组候选参数，

基于该组候选参数来计算器官几何表示计算机模型的子集的变形，

通过应用变形场来调节计算机模型以符合器官几何表示数据点，从而产生经调节的计算机模型，

计算器官几何表示数据和经调节的计算机模型的器官几何表示之间的对应，以及

评估经调节的计算机模型和器官几何表示数据点之间的对应(绝对的或接近的)度量，

其中所述终止条件基于拟合度量的接近度，并且该组候选参数被选择成在每次迭代期间降低拟合度量的接近度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，使用列文伯格-马夸特、牛顿、拟牛顿、线路搜索、信赖区域、基于单形的遗传算法、或者类似的优化更新过程来选择该组候选系数。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述器官几何表示计算机模型的部分是内部部分和外部部分中的至少一个。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，有关器官几何表示数据点或与非刚性结构相关联的周围环境的信息包括行为信息。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有存储在其上的用于使计算设备执行用于在执行图像引导的外科手术(IGS)过程的同时收集和处理身体空间数据以供使用的方法的计算机程序，所述计算机程序包括多个代码段以用于：

执行患者内感兴趣的非刚性结构的计算机模型和与所述非刚性结构的至少一部分相关联的患者空间中的表面数据的刚性对齐；以及

计算提供所述计算机模型和数据的器官几何表示的非刚性对齐的计算机模型的变形，所述变形是使用基于所述刚性对齐和参数化函数为所述计算机模型所定义的一组边界条件和场变量计算的。

11.如权利要求10所述的计算机可读介质，其特征在于，所述参数化函数的函数形式包括连续函数形式、重叠函数形式、或多域耦合函数形式中的至少一个。