CN101877996B - 通过计算机对三维体图像进行处理的方法和用于交互式经皮术前手术规划的系统 - Google Patents

Abstract

经皮射频消融的成功主要取决于进针的准确度，使得破坏整个肿瘤成为可能，同时避免损害其它器官并使得局部复发的风险减到最小。本发明呈现了一种模拟3D环境，以便用户可交互式地将治疗探针放置到目标位置。

Description

通过计算机对三维体图像进行处理的方法和用于交互式经皮术前手术规划的系统

相关申请

本申请要求申请日为2007年11月21日，临时专利申请号为60/989,580的优先权，该专利申请的内容以全文形式在此被结合入本文作为引用。 

背景技术

2.技术领域

本发明涉及用于医学影像处理的方法和系统，以及结合本发明的方法和系统。更具体地讲，本发明涉及用于交互式医学影像处理的方法和系统，以及结合本发明的方法和系统。 

3.背景技术

随着在医学影像领域取得的进步，使得用于消融肝肿瘤的微创技术成为可能。在所述微创技术中，经皮热消融有不同的方式。目前，经皮射频消融是用于治疗肝癌的最有希望替代开放手术的一种方案。该手术是微创手术，其中针刺入被热能破坏的目标组织。该模式被引入用于治疗不可手术切除的肝转移患者。所述手术的成功很大程度上取决于针刺的准确性，因为当针刺准确时，破坏整个肿瘤而不损害邻近器官是可能的，从而使局部复发的风险减到最小。为了确保准确性，通常进行术前治疗规划，这是避免并发症乃至死亡的关键因素之一。 

传统上，进行术前治疗规划的放射科医师依靠2D扫描切片的影像来确定针的定位。遗憾的是，当仅依靠2D扫描切片时，这使得规划所述治疗方案相当困难。因此，需要一种解决方案，可用于辅助医务人员以更可靠和准确的方式进行术前治疗规划。 

附图说明

本文所要求和/或描述的发明以示例性实施例的形式进一步进行说明。这些示例性实施例结合附图进行详细描述。这些实施例是非限定性的示例实施例，其中类似的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构，并且其中： 

图1(a)示出了其中包含有3D对象的三维(3D)体； 

图1(b)示出了在3D坐标系中显示的包含3D对象的3D体； 

图1(c)示出了在3D坐标系中以不透明模式显示的3D体； 

图2(a)示出了根据本发明一个实施例的一3D场景，所述3D场景中显示有3D对象，并且3D场景中指定有用于设置虚拟探针的3D点； 

图2(b)示出了根据本发明一个实施例的一3D场景，所述3D场景中显示有多个3D对象，并且在邻近一对象的指定3D点处设置可移动和可调节探针； 

图3示出了根据本发明一个实施例的可移动和可调节探针的示例性结构； 

图4(a)-4(c)示出了根据本发明的一个实施例，与虚拟探针的可移动和可调节特征相关的不同变化形式； 

图5示出了根据本发明的一个实施例，设置在3D体中的多个探针； 

图6示出了根据本发明的一个实施例，设置在3D对象附近的探针，其中3D对象的2D截面视图位于探针的特定位置以示出探针附近的解剖体结构； 

图7示出了根据本发明的一个实施例，用户可以通过沿探针滑动截面视图来动态调节解剖体结构的视图的场景； 

图8(a)示出了根据本发明的一个实施例，检测探针遇到的障碍物的构思； 

图8(b)示出了根据本发明的一个实施例，生成检测到障碍物的警告的示例方式； 

图9示出根据本发明的一个实施例，显示用于设置探针的不同区域的示例方式； 

图10是根据本发明一个实施例的示例程序的流程图，其中根据由用户指定的可选条件设置、操纵和显示虚拟探针； 

图11示出了根据本发明的一个实施例，经皮术前规划中手术控制的示例类型； 

图12示出了根据本发明一个实施例的示例系统构造，所述系统便于在3D环境中实现虚拟探针的3D设置和操纵。 

具体实施方式

本发明涉及一种方法和系统，便于交互式地将针或探针设置在三维(3D)体(对象)内的目标位置处，可能与附近支撑解剖体结构一起显示在电脑屏幕上 的3D空间中。所述的方法和系统可以应用于经皮手术(例如射频消融)的术前规划，以辅助医务人员更好地准备准确的进针点或行进路径，以使医务人员能够观察与进针点或沿路径相关的任何潜在可能的并发症或难点。三维影像重建允许更直观的3D显示患者的解剖体结构，并且使术前治疗规划更切实和更准确。本文还描述了不同的辅助装置，用于增强显示器官、探针和周围解剖体结构之间的空间关系。图1(a)示出了三维场景，其中3D体100中显示有三维对象。如图所示，3D体100已被分割成若干个对象101-a、101-b、...、101-c和102。这些对象可对应于肝脏、病灶、骨骼、动脉、重要器官或皮肤(如，102)。每个3D对象可对应于3D体100中的子3D体。3D体100可以在2D显示屏如电脑显示屏上显示。所述显示可以在明确定义的3D坐标系中进行。这在图1(b)中示出，其中3D体100在由具有三个坐标轴X、Y和Z的坐标系120定义的3D空间中显示。3D体100可以在2D显示屏上相对于3D坐标系120呈一特定3D姿态显示，所述姿态包括其几何位置和定向。 

在一些实施例中，3D体100可以沿某个3D方向被切成多个2D切片，以使每个切片提供3D体100沿某个方向的2D影像。为了便于有效地3D显示，这些2D切片可以设置在该3D场景中，以使得观察者能够观察在平面表面上有可能存在的不同对象的组合。通过这种方式，能够观察不同分割的3D对象间的空间关系。该构思披露于美国专利号7,315,304，名称为“Multiple Volume ExplorationSystem and Method(多体探查系统和方法)”。 

用户可以通过不同的方式操纵3D体100的显示。例如，整个3D体可以相对于3D坐标系120进行转动和平移。这有利于用户从不同角度观察不同对象间的空间关系。此外，可以单独操纵每个分割对象的显示，例如，可以使3D对象可见或不可见，以便用户可以看到被选定的3D对象遮蔽的3D体的区域。这可以通过调节所述选定3D对象的透明度来实现。当选定的3D对象变得完全透明或高度半透明，可使被选定的3D对象遮蔽的对象变得更明显可见。在一些实施例中，3D对象目标可以是不透明的，并且当该对象的其它2D切片也显示时，可以更清楚地观察到3D对象的内部结构。例如，当3D对象对应人体皮肤，当用户选择在透明模式显示皮肤时，可以看到皮肤结构内的所有对象。另一方面，如果用户选择在不透明模式显示皮肤，则不会看到包裹在皮肤内的3D对象。这在图1(c)中示出，其中皮肤对象102以不透明模式103显示，并且皮肤内部的对象是不可见的。 在一些实施例中，透明度可以逐步和交互式地调节，以满足用户的需要。 

图2(a)示出了根据本发明一个实施例的三维场景300，所述三维场景300中显示有三维对象和指定的3D位置。为执行经皮术前手术规划，用户可以交互式地与按照本发明开发的系统进行交互，以指定要设置虚拟探针的3D位置。这在图2(a)中示出，其中3D位置201根据，例如，显示屏上指定的2D位置进行确定。所述指定可以通过各种已知技术实现，例如在显示屏上进行鼠标点击。通过，例如，鼠标点击而确定的屏幕点可对应于根据当前显示屏定义的2D坐标系的2D坐标。所述2D坐标需要转换成3D场景300中的3D坐标点，这可以通过经由转换将2D坐标转化成3D坐标来实现。所述2D坐标可以相对于3D场景中的3D对象(例如，皮肤102)进行选择，并且转换的3D位置可对应于3D对象上的3D位置，在该3D位置处要虚拟设置虚拟探针或针，以便在经皮术前手术规划程序中模拟经皮手术的效果。 

图2(b)示出了一旦确定了对应于显示屏上选定2D点的3D坐标，虚拟探针或针204可以虚拟设置在3D空间300中的3D坐标位置。虚拟探针或针204可以是直形或需要的任何其它形状，如图3所示。在一些实施例中，虚拟探针可以构造为具有顶端301、主体302和柄303。顶端301是虚拟探针204放置在3D对象(如，图2(b)中的对象102)上的地方。通过适当的界面和工具(见下文结合图8的说明)，用户可以通过探针的特定部位，如主体302或柄303，操纵虚拟探针的运动。例如，在肝病的经皮术前手术规划中，病灶可被选定为3D对象，所述3D对象处要设置虚拟探针(例如，对象101-a)，并且虚拟探针和人体皮肤相交的点是实际手术中可能需要设置针的位置。 

一旦插入，可以对虚拟探针进行调节。这可以通过允许用户使用工具(如，在图形用户界面GUI中，利用拖拉动作)根据需要移动虚拟探针的不同部分来实现。例如，用户可被允许拖曳探针的顶端301并拉至希望的3D位置。用户还可被允许抓住探针的主体302并拖曳它以便探针的顶端保持不变。类似地，用户可被允许拖曳探针的柄303并四处移动。在其它实施例中，用户可被允许通过拖曳主体302或柄303来移动顶端。 

当创建了虚拟探针，它可能具有某个长度并且所述长度可以随探针显示(见图4(a))。探针长度可以是动态的或固定的。固定长度的探针可用于模拟商用针电极系统，所述针电极系统通常的长度为10cm、15cm和20cm。可以获得不同 的长度，并且用户可选择任一可用的长度。 

就在术前规划中具有更逼真的模拟而言，使用固定长度探针的设置可能是有帮助的。当探针被设置成具有固定长度时，探针的移动可以相应地确定。例如，当探针的长度固定时，探针的运动可局限于皮肤102，或者局限于探针顶端的半球。这在图4(c)中示出。不过，当用户为探针选择不同的长度时，探针所允许移动的范围可相应或自动地进行调节。 

在一些实施例中，探针的长度可以是动态的。用户可以使用具有如图4(b)所示动态长度的探针。具有动态长度的探针的运动范围可以相对于探针顶端进行限定。在这种情况，探针的移动可被限制在，例如皮肤表面上。当操纵探针时，相对于坐标系(例如患者坐标系)的探针角度可实时显示在屏幕上。 

在一些实施例中，可以设置多于一个探针。图5示出了两个探针510和520被设置在选定对象的相同3D位置上。这有助于向用户提供同时用多于一个探针进行实验的能力，并且使得对在相同治疗方案上使用多个探针的可能性及其效果进行评估成为可能。 

本发明的系统还可提供允许用户沿着已设置的探针来观察3D对象的解剖结构的方法。在图6中，提供了正交探针视图620，它对应于3D对象601的2D切片影像。该2D切片影像可以是居中于探针并正交于探针的视图。通过该视图，用户可以看到在二维影像视图中什么结构被探针穿过。还可允许用户通过沿探针主体拖曳来沿着探针上下移动视平面，如图7所示。用户还可以激活自动移动功能，以便探针视图可以根据特定时间间隔沿探针自动上下移动。 

图8示出了根据本发明的一个实施例，检测探针遇到障碍物的构思。在一些医学应用中，实际或物理探针不能穿过人体的某些部分，例如骨骼、重要器官或主动脉。人体的所述部分可被归类定义为障碍物或禁止部分。根据本发明，当探针与人体的所述部分相交时，提供了机制和方法来自动检测碰撞。本发明的系统可定义默认障碍物或禁止部分。在一些实施例中，它还可以提供灵活的方法，使用户可以根据特定应用的需要动态定义所述障碍物。例如，在一些应用中，骨骼可以是障碍物。不过，在其它应用中，骨骼可以是需要设置探针的目标区域。 

当定义了障碍物，系统在探针设置于3D场景中时可提供自动碰撞检测能力。在图8(a)中，示出了无论何时设置探针，可以自动应用碰撞检测。当用户四处移动探针时，无论何时探针撞到任何定义的障碍物，系统可以警示用户。警示 用户的示例方式是形成警示视觉效果，例如利用可视刺激色，或产生音频声响。这在图8(b)中示出。所述反馈是要产生警告效果，以引起用户的注意。对于不同的障碍物，可使用不同的颜色或声响，以便用户可以通过各个不同的警告来识别障碍物的类型。也可以设计音频反馈，以便口头表示所遇到障碍物的类型。 

在一些实施例中，可以单独开启或关闭障碍物，以便用户在移动和插入探针时可以对不同的场景进行实验和探查。 

一旦有禁止探针进入的障碍物或区域，还可在3D场景中标识所述区域为探针不能进入的区域。例如，在一些程序中，骨骼可被视为是障碍物。此外，主动脉也可能被认为是限制或禁止的区域。根据本发明，可提供自动识别这些限制区域并对应所述禁止区域就此在皮肤表面上进行标记的方法。这在图9中示出，其中皮肤表面标记为两个区域。一个对应于探针903可以进入的区域901，而另一个区域902是探针903不允许进入的区域。所述区域相对于特定目标位置进行计算，对应于皮肤内的目标对象，在该处通过实际针传递治疗。由此，区域901是有效的插入区域，该区域是探针903可以到达目标对象的目标位置而不会遇到任何障碍物或限制的区域。另一区域902是探针受到一些障碍物或限制阻挡的区域。不同的区域可以利用不同的视觉效果显示，例如利用不同的颜色或通过不同的外观，如透明度。 

图10是根据本发明一个实施例的示例性进程的高级流程，其中执行了经皮术前规划程序。在步骤1010，体数据首先被载入系统。在一些实施例中，所述载入的体数据在步骤1010可以进一步被处理，以提取不同的分割3D对象。在一些实施例中，载入的数据可能已在先前被分割，因此一个或多个3D对象可能已经存在。一旦载入，在步骤1015，3D体和其中包含的3D对象显示在3D场景中。在3D体和3D对象在显示屏上显示后，用户可以输入指令以便在经皮术前规划过程中与系统进行交互。用户的输入可以通过不同的方式发出。例如，输入可以与动作相关，例如鼠标点击在某些控制按钮上或对多个可用选项进行选择。 

所述用户输入可以根据输入的特性或一些预设系统设置被发送至相关的动作模块。当系统收到输入时，在步骤1020解释所述输入。可以有不同类型的输入。一种示例类型的输入与定义相关，例如3D体中的目标对象、障碍物或禁止区域的定义。另一示例类型的输入是在经皮术前规划的过程中与插入、操纵和显示不同的3D对象相关的指令。 

关于定义不同类型的对象，根据特定程序的性质，可以定义不同的目标对象。例如，对于治疗肝肿瘤的程序，肝脏中的病灶可被识别为目标对象。对于每个程序，还可以定义不同类型的障碍物。障碍物可被定义为探针不能穿过的对象。所述障碍物的一个示例是骨骼。不过，如果不同的程序要求探针进入骨骼结构，骨骼可被定义为目标而非障碍物。另一示例类型的对象是禁止区域，它可被定义为如果探针进入可能造成伤害的区域。例如，用户可选定肝脏周围的一个或多个主动脉作为禁止探针进入的禁止区域。在本例中，为了允许探针进入肝脏内的病灶，探针必须采用避开骨骼和主动脉的路径。 

可以根据多个选项对目标对象、障碍物或禁止区域进行选择，所述选项可对应于所有的分割3D对象。例如，表示人体的3D体中的分割对象可以包括皮肤、肝脏、胰脏、肾脏、某些器官内部或附近的病灶、周围组织、骨骼、血管等。根据要执行的程序，与例如肝脏相关的病灶可被选定为目标对象。根据要执行的特定治疗方案，可以选定不同的障碍物或禁止区域。例如，对于经皮治疗法，骨骼可被选定为障碍物，而主要血管可被选定为禁止区域。一旦所述选择被解释，系统将所述定义发送至在1055的碰撞检测操作，它利用所述信息自动检测探针何时遇到或进入所述对象。 

如上所述，另一类型的输入对应与插入、操纵和显示不同的3D对象相关的指令。不同类型的指令可被进一步识别。如果在步骤1025确定输入指令与虚拟探针的插入有关，在步骤1030系统进一步接收2D坐标，所述2D坐标对应于由用户指定探针要到达的屏幕位置。为了将2D屏幕位置转换成探针要到达位置的3D坐标，在步骤1035执行2D坐标和3D坐标间的转换。由于所收到的2D坐标可对应于用户想要插入新探针或对已插入的探针进行调整，在步骤1040进一步确定，所请求的操作是对应于创建新探针还是调整现有探针。 

如果用户的请求是插入新探针，在步骤1045，系统在转换后的3D坐标显示新探针。程序随后进行到步骤1055，检测探针和被定义为障碍物或禁止区域的任意其它对象之间的潜在碰撞。如果用户的请求是对现有的探针进行调整，在步骤1050，系统将现有的探针调整到转换后的3D坐标并随后进行到步骤1055的碰撞检测。当检测到碰撞时，在步骤1060，系统可以生成警告信息，以便警告用户探针可能遇到某些障碍物或进入禁止区域。生成和呈现警告信息的方式可取决于系统设置。例如，系统可默认为在检测到碰撞的位置上进行闪烁(见图8(b))。 

当存在多个现有探针时，可以执行另一步骤(未示出)，其中用户和系统可交互式地确定要调整哪个探针。此外，从用户接收到的2D坐标可对应于有关探针的顶端、主体或柄的操纵，这取决于，例如，什么是最接近的部位和系统被设置在何种操作模式下(未示出)。例如，如果系统设置在利用探针柄操纵探针的模式，则由接收自用户的2D坐标转换的3D坐标是探针柄要重新定位的位置。如果选择探针具有固定长度，则3D坐标还需要根据探针柄必须位于围绕探针顶端居中的球体上这一事实进行确定。用户也可以在不同操作模式间进行切换。例如，用户可以通过操纵探针的顶端首先选择将探针顶端调整到最佳位置。一旦顶端位置满足程序的需要，用户可以随后切换至通过探针柄来操纵探针的模式。通过所述经由探针柄的操纵，用户可以调节探针在皮肤上的进入点，而不会影响顶端位置，以避开任何障碍物或禁止区域。 

如果在步骤1025确定输入指令与3D场景操纵相关，系统运行至步骤1065，以处理3D场景操纵。3D场景操纵可以包括面向对象的场景转动、缩放、显示模式等。在一些实施例中，当四处移动3D场景时，已插入3D场景的探针可以相应地四处移动。通过这种方式，用户能够从不同角度观察探针和周围对象之间的空间关系。在一些实施例中，通过3D操纵，用户可以通过，例如使对象透明、不透明或半透明，来操纵单独对象的可见性。在一些情况，用户还可以控制沿探针观察对象的2D截面视图，并且可以任意改变2D截面视图产生和显示的位置。在另一个实施例中，用户还能够经由探针通过，例如，拖曳探针柄以转动整个3D场景，来操纵3D场景。 

在一些实施例中，还可以设置对3D场景的操纵不影响探针的3D姿态。这在有时是有用的，因为用户可以调整3D体，例如，以便避免碰撞或直到避免碰撞。在这种情况，无论何时改变3D场景(例如，转动或平移)，系统自动运行至步骤1055，以检测碰撞，并且如果检测到碰撞，随后在步骤1060报告碰撞。 

如果在步骤1025确定输入指令与操作控制相关，系统运行至步骤1070，以执行所指令的控制。可以有不同类型的操作控制。图11示出了一些示例类型。例如，用户可以控制开启或关闭虚拟探针的视图(1120)。用户还可以控制开启或关闭可以视觉区分与特定限制相关的不同区域的视图(1130)。用户还可以控制如何可以，例如在视觉上和听觉上呈现碰撞情形。另外，如前所述，用户还可以控制如何显示3D对象，例如，不透明或透明。这包括控制每个单独对象或整个3D 场景的显示。 

图12示出了根据本发明一个实施例的示例性系统1200的构造，所述系统有利于在3D环境中设置和操纵虚拟探针，用于经皮术前手术规划。系统1200包括显示设备1210、图形用户界面1215、2D/3D转换机制1220、控制面板辅助器1225、探针处理模块1230、碰撞检测模块1235、多个显示机制，包括探针视图显示机制1240、限制区域显示机制1245、探针显示机制1250，和3D场景显示机制1255，3D对象管理模块1260、探针视图操纵模块1265、限制区域计算模块1270，和3D场景操纵机制1275。 

用户1205可以通过显示在显示设备1210上的用户界面与系统1200进行交互。GUI控制器1215可以控制系统1200和用户1205之间的交互。在设置3D场景后如果用户1205希望使用与虚拟探针相关的工具，用户可以请求系统从3D对象管理模块1260取回3D对象信息，并且通过3D场景显示机制1255显示所述对象。当通过用户界面输入所述用户请求时，GUI控制器1215可以随后解释所述请求，并因此激活适当的功能模块以执行所请求的操作。 

例如，如果请求是改变3D场景的方向，系统可以激活3D场景操纵模块1275，以便根据来自用户的指定来改变3D场景的方向。在该过程中，用户和GUI控制器可持续交互，例如，用户可以点击3D场景中的一点并沿某个方向拖曳，以便整个3D场景沿相同的方向移动。类似地，用户可以对特定的3D对象，例如虚拟探针，运用相同的控制。 

用户还可以与系统进行交互，以对探针进行不同的控制。当用户通过2D显示屏手动控制探针时，2D/3D转换机制1220动态地将2D屏幕点转换成3D场景中的3D点，并随后将3D点传到探针处理模块1230，所述探针处理模块1230确定这是新探针创建操作还是对现有探针进行调整操作。所希望的探针随后通过探针显示机制1250显示在3D屏幕中。在移动现有探针的过程中，可以操作碰撞检测模块1235，以检测适用探针和已被定义为障碍物或禁止区域的任何3D对象之间的相交。碰撞检测模块1235还可以在检测到碰撞时生成警告信息。 

如本文所述，系统还提供用户运用有关系统操作的各种控制的装置。例如，通过控制面板辅助器1225，用户可以激活或退出由探针视图操纵模块1265控制的探针视图。用户还可控制其它显示参数，例如通过探针视图显示机制1240控制透明度。用户还可以设定希望的显示模式，所述显示模式还可以被个性化，并 且所述设定在用户通过系统注册时可以自动适用。例如，用户可能希望总是使皮肤(3D对象)以透明模式显示。另一用户可能希望无论何时检测到碰撞都以特定的声响作为警告。用户还可以通过与限制区域计算模块1270进行交互来控制对限制区域的计算的激活或退出，或通过与限制区域显示机制1245进行交互来控制对检测到的限制区域的显示。 

尽管本发明结合特定示出实施例进行描述，本文所用的词语是描述性词语，而非限定性词语。在所附权利要求书的范围内可以进行改动，而不偏离本发明各方面的范围和精神。尽管本发明结合特定结构、动作和材料进行描述，本发明并不局限于本文所披露的内容，而是能够以各种形式进行体现，其中的一些形式可能与所公开的实施例由很大差异，并且本发明延伸到所有等同的结构、动作和材料，如落入所附权利要求书的范围。 

Claims (27)

1.一种通过计算机对三维体图像进行处理的方法，包括：

在二维(2D)计算机显示屏的3D场景中显示三维(3D)体图像和包含在3D体图像中的至少一种对象类型的一个或多个3D对象；

接收对与3D场景中显示的三维体图像中的至少一个3D对象相关的对象类型的选择；

接收与三维体图像中的3D位置相关的信息，所述3D位置相对于在3D场景中所显示的三维体图像中的对象类型的3D对象而指定，并且在所述3D位置处要设置3D虚拟探针；

在三维体图像中的3D位置处设置3D虚拟探针；

直接通过在2D空间中操作的物理计算机输入设备操纵三维体图像中3D虚拟探针的3D姿态，所述3D姿态由2D计算机显示屏上的2D位置和在2D空间中通过所述物理计算机输入设备进行的操作转化；和

生成关于三维体图像中3D虚拟探针的3D姿态的信息，其中操纵3D虚拟探针的3D姿态包括通过允许用户直接通过在2D空间中由物理计算机输入设备进行的操作抓住所述3D虚拟探针的一部分并且沿着一方向拖拽所述3D虚拟探针的一部分在三维体图像中移动3D虚拟探针的至少一部分，和

三维体图像中的3D对象中的一个包围3D场景中显示的三维体图像中的其它3D对象。

2.根据权利要求1所述的方法，其中三维体图像中3D虚拟探针包括顶端、探针主体和探针柄。

3.根据权利要求2所述的方法，其中设置三维体图像中3D虚拟探针，使得虚拟探针的顶端置于3D位置处。

4.根据权利要求2所述的方法，其中三维体图像中3D虚拟探针的3D姿态包括3D虚拟探针的顶端和3D虚拟探针的3D定向的坐标。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

三维体图像中的一个3D对象包括肿瘤、器官、骨骼或组织，或者三维体图像中的多个3D对象包括肿瘤、器官、骨骼和组织；和

三维体图像的边界对应皮肤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中三维体图像中的一种对象类型的3D对象包括预定类型的肿瘤。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所生成的信息描述三维体图像中的3D虚拟探针和三维体图像中的选定对象类型的3D对象之间的第一类型的空间关系。

8.根据权利要求7所述的方法，其中第一类型的空间关系包括在内部、在外部或接触。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所生成的信息描述三维体图像中的3D虚拟探针、一种对象类型的3D对象和非所述对象类型的对象之间的第二类型的空间关系。

10.根据权利要求9所述的方法，其中第二类型的空间关系包括三维体图像中的3D虚拟探针与非所述对象类型的对象相碰撞的碰撞关系。

11.根据权利要求1所述的方法，其中三维体图像以不透明模式显示，以便包含在三维体图像中的一个或多个对象不可见。

12.根据权利要求1所述的方法，其中三维体图像以透明模式显示，以便使包含在三维体图像中的一个或多个对象可见。

13.根据权利要求2所述的方法，其中三维体图像中3D虚拟探针的3D姿态可以通过三维体图像中3D虚拟探针的探针柄和探针主体中的至少一个进行调节。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所生成的信息包括由于将三维体图像中3D虚拟探针插入三维体图像中的3D对象对所述三维体图像中的对象类型的3D对象所造成的估计效果。

15.根据权利要求1所述的方法，其中三维体图像中3D虚拟探针还可以在长度上进行调节。

16.根据权利要求1所述的方法，其中

所述物理计算机输入设备是鼠标；和

在三维体图像中移动3D虚拟探针的至少一部分包括允许用户通过鼠标点击在2D计算机显示屏上显示的3D虚拟探针的一部分来抓住所述3D虚拟探针的一部分。

17.一种用于交互式经皮术前手术规划的系统，包括：

3D显示机制，它被设置用于在2D计算机显示屏的3D场景中显示3D体和包含在3D体中的至少一种对象类型的一个或多个3D对象；

用户界面控制器，它被设置用于从用户接收与3D位置相关的信息，所述3D位置与3D场景中所显示的一种对象类型的3D对象相关，并且在所述3D位置要设置3D虚拟探针；

探针操纵机制，它被设置用于在3D场景的3D位置处插入3D虚拟探针并且直接通过在2D空间中操作的物理计算机输入设备操纵3D体中3D虚拟探针的3D姿态，所述3D姿态由所述2D计算机显示屏上的2D位置和在2D空间中通过所述物理计算机输入设备进行的操作转化；和

信息生成机制，它被设置用于生成有关3D虚拟探针的3D姿态的信息，其中操纵3D虚拟探针的3D姿态包括通过允许用户直接通过在2D空间中由物理计算机输入设备进行的操作抓住所述3D虚拟探针的一部分并且沿着一方向拖拽所述3D虚拟探针的一部分在3D体中移动3D虚拟探针的至少一部分，和

3D对象中的一个包围3D场景中的其它3D对象。

18.根据权利要求17所述的系统，还包括控制面板辅助器，它被设置用于使用户能够指示对3D虚拟探针的3D姿态进行调节。

19.根据权利要求17所述的系统，其中探针操纵机制包括：

2D到3D转换机制，它被设置用于将从用户接收到的关于3D对象的3D位置的信息转换成3D虚拟探针要插入的3D位置；和

探针显示机制，它被设置用于在3D场景中在3D位置处显示3D虚拟探针。

20.根据权利要求19所述的系统，还包括：

探针视图操纵机制，它被设置用于处理对3D虚拟探针要进行的调节；和

探针视图显示机制，它被设置用于显示对3D虚拟探针要进行的调节。

21.根据权利要求17所述的系统，其中信息生成机制包括碰撞检测模块，所述碰撞检测模块被设置用于检测3D虚拟探针和3D场景中一个或多个3D对象的任意一个之间的碰撞。

22.根据权利要求17所述的系统，其中信息生成机制包括限制计算模块，所述限制计算模块被设置用于根据3D虚拟探针的3D姿态来识别3D场景中的一个或多个区域。

23.根据权利要求22所述的系统，其中一个或多个区域包括表示阻挡3D虚拟探针进入的障碍物的区域。

24.根据权利要求23所述的系统，其中障碍物包括对应于骨骼的对象。

25.根据权利要求22所述的系统，其中一个或多个区域包括表示不允许3D虚拟探针进入的禁止区域的区域。

26.根据权利要求25所述的系统，其中禁止区域包括对应于动脉的3D对象。

27.根据权利要求17所述的系统，其中

所述物理计算机输入设备是鼠标；和

所述探针操纵机制还被设置成允许用户通过鼠标点击在2D计算机显示屏上显示的3D虚拟探针的一部分来抓住所述3D虚拟探针的一部分。