[发明专利]用于病变移除的交互式网格放置和测量的方法和系统

说明书

本公开涉及提供手术辅助的系统和方法。方法包括：获取3D空间，该3D空间包括器官及位于该器官内的病变。基于器官的形状，在器官的表面上覆盖网格。病变被投影在所覆盖的网格上的第一位置处。以第一取向将图形工具设置在3D空间中的第一位置处，并在3D空间中显示对应于图形工具的第一取向的病变的多个参数值。将图形工具操纵为以第二取向被设置于所覆盖的网格上的第二位置处，在3D空间中显示对应于图形工具的第二取向的病变的多个参数值。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年10月31日提交的美国专利申请号62/415,276的优先权，所述美国专利申请通过引用以其全文结合在此。

背景

1.技术领域

本教导总体上涉及从患者的器官进行病变移除的领域。更具体地，本教导涉及用于肾脏病变移除的自动化和交互式3D肾脏表面网格放置和测量。本教导可用于术前计划，以使医师能够确定用于病变移除过程的逼近路线和有效治疗范围。

2.技术背景

保留肾单位手术(NSS)(也被称为部分肾切手术)是一种形式的肾脏手术，其中仅部分肾脏被移除。最经常地在实质性肾病变的治疗中进行NSS。对肾癌的传统治疗是通过手术移除整个肾脏和周围组织中的一些周围组织(所谓根治性肾切除手术)。借助于NSS，仅移除肿瘤和直接包围肿瘤的组织，留下仍能正常运作的肾脏。

普遍认为开放性部分肾切除手术(OPN)是局部化的肾占位的治疗标准之一。OPN特有的潜在问题是手术切缘不足、出血、热缺血和漏尿。内生肿瘤完全被正常组织包围，并且不能在目检或触诊时被检测出。从潜在的入口方向来看，外科医生首先识别投射到肾脏表面的病变位置。然后，外科医生想象圆柱形状用于切入肾脏以切除病变。这一过程需要了解病变的尺寸、从肾脏表面到病变的深度、从肾脏表面到病变的位置和方向、以及围绕该区域的血管结构。腹腔镜肾部分切除术(LPN)和机器人辅助的LPN是减少患者发病率的替代治疗。

保留肾单位手术过程需要仔细的计划以定位手术工具的最佳逼近角和入口点。目前，大多数临床实践使用来自CT的2D横截面切片以发现潜在的治疗区域。这是相当低效的，因为用户不能直观地看到全景和解剖结构之间的3D空间关系。相反，他们需要在内心里将全区域可视化，并基于他们的医疗训练和经验确定如何到达目标区域。存在让用户准备一些3D结构并使一些3D结构可视化的一些通用的3D可视化工作站或软件包。然而，这些都不是为NSS过程定制的。因此，需要开发克服上述缺陷的计划工具。

发明内容

本公开的各方面提供了一种计划工具，该计划工具能够使用户自动地在器官(例如，肾脏)的表面上覆盖网格并且放置诸如包围目标病变的圆柱形物体之类的图形工具。此外，本公开的各方面提供用户交互地调整所覆盖的网格和圆柱体。与圆柱体相对于目标病变有关的关键测量被自动地计算并被直接显示在同一个3D空间(即，解剖结构驻留在的3D空间)中，以用于即时参考。以此方式，用户可以具有详细描述整个3D空间、3D解剖结构和相邻结构关系的全景图片。因此，外科医生可以自信而准确地直观地计划手术。

本公开一方面提供一种用于手术过程辅助的在计算设备上实现的方法，该计算设备具有至少一个处理器、存储、以及能够连接至网络的通信平台。该方法包括下列步骤：获取3D空间，该3D空间包括器官以及位于该器官内的病变；基于器官的形状在器官的表面上生成并覆盖网格；将病变投射在器官的表面上的所覆盖的网格上的第一位置处；在第一位置处将图形工具定位在3D空间中，该图形工具围绕病变并以第一取向设置；在3D空间中显示对应于图形工具的第一取向的病变的多个参数值；将图形工具操纵为以第二取向被设置在所覆盖的网格上的第二位置处；以及在3D空间中显示对应于图形工具的第二取向的病变的多个参数值。