[发明专利]解剖模型的虚拟增强

说明书

一种混合现实设备(30)采用：混合现实显示器(40)，其用于对物理解剖模型的虚拟增强进行可视化；以及混合现实控制器(50)，其用于控制由所述混合现实显示器(40)对所述物理解剖模型的所述虚拟增强的可视化，所述物理解剖模型的所述虚拟增强包括所述物理解剖模型与虚拟解剖模型之间的混合现实交互。所述混合现实控制器(50)可以采用：混合现实配准模块(51)，其用于控制物理空间内的所述物理解剖模型与虚拟空间内的所述虚拟解剖模型之间的空间配准；以及混合现实交互模块，其用于基于所述物理空间内的所述物理解剖模型与所述虚拟空间内的所述虚拟解剖模型之间的所述空间配准来控制所述物理解剖模型与所述虚拟解剖模型之间的所述混合现实交互。

技术领域

本公开内容总体上涉及各种医学流程(例如，腹腔镜手术、神经外科手术、脊柱外科手术、自然腔道腔内手术、心脏病学手术、肺/支气管镜手术、活组织检查、消融以及诊断介入)。本公开内容特别涉及出于各种目的(例如，路径规划、工具引导、手术训练和患者咨询)将解剖模型与虚拟信息的融合。

背景技术

长期以来，人体解剖模型一直是外科手术训练的一部分，并且在与患者沟通中也发挥出作用。最近已经在对解剖模型的打印中使用了三维(“3D”)打印。这些患者特异性模型可以通过促进对特定治疗的测试以及在流程之前在模型上进行治疗模拟来帮助手术团队为病例做好准备并了解如何进行复杂的流程和如何接近复杂的解剖结构。例如，主动脉瓣的3D打印模型可以用于规划和测试经导管的瓣膜部署。

然而，3D打印患者特异性解剖模型常常是耗时且昂贵的过程，需要多个领域的专业知识。首先，必须对3D成像数据集进行分割以生成感兴趣的患者解剖结构的表面模型，并且必须对该表面模型进行编辑，以使其与3D打印机技术相兼容。其次，当前的3D打印机可能会花费大量时间来打印实际尺寸的3D患者特异性器官(例如，心脏、脉管系统、肾脏等)解剖模型。另外，3D患者特异性解剖模型不能重复用于其他患者。

可以使用头戴式混合现实显示器来生成感兴趣的患者解剖结构的虚拟模型，该头戴式混合现实显示器也需要分割步骤，但是没有上述3D打印的患者特异性解剖模型的制造障碍。因此，虚拟模型是一种针对3D打印的患者特异性解剖模型的有吸引力的替代方法。然而，仍然存在需要使用3D打印的患者特异性解剖模型的用例。例如，要查看3D打印的患者特异性解剖模型与其他对象(例如，治疗设备)如何交互。

发明内容

本公开内容描述了通过提供物理解剖模型与额外的虚拟信息的融合来对与医学流程有关的图像引导的治疗和诊断成像的改进。

本公开内容的发明的第一实施例是一种采用混合现实显示器和混合现实控制器的混合现实设备。在操作中，所述混合现实控制器控制由所述混合现实显示器对物理解剖模型的虚拟增强的可视化，所述物理解剖模型的所述虚拟增强包括所述物理解剖模型与虚拟解剖模型之间的混合现实交互。

由所述混合现实显示器可视化的、所述物理解剖模型与所述虚拟解剖模型之间的所述混合现实交互可以发生在物理空间或虚拟空间中。

所述混合现实交互可以涉及所述虚拟解剖模型在所述物理解剖模型上的叠加，由此所述物理解剖模型可以用作用于操纵所述虚拟空间内的所述虚拟解剖模型在所述物理空间内的所述物理解剖模型上的所述叠加的显示视图的解剖操纵杆(例如，所述物理空间内的所述物理解剖模型的平移、旋转和/或枢转用于改变所述虚拟空间内的所述虚拟解剖模型在所述物理空间内的所述物理解剖模型上的所述叠加的所述显示视图)。

本公开内容的发明的第二实施例是一种包括混合现实配准模块和混合现实交互模块的混合现实控制器。在操作中，所述混合现实配准模块控制物理空间内的物理解剖模型与虚拟空间内的虚拟解剖模型之间的空间配准，并且所述混合现实交互模块基于所述物理解剖模型与所述虚拟解剖模型之间的所述空间配准来控制所述模型之间的混合现实交互。