CN102984998A - 利用电子器官地图进行实时外科手术辅助的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明披露了用于实时外科手术辅助的方法、系统和程序。可接收器官上的3D点的第一组3D姿态。可取回通过外科手术前的医学信息为器官构建的电子器官地图。可根据第一组3D姿态及其来自电子器官地图的对应的3D姿态获得器官的组织参数。可根据在外科手术过程中所获得的组织参数和第一组3D姿态来计算电子器官地图的变形转换。所变形的电子器官地图可在外科手术过程中相对于第一组3D姿态投影到器官上。

Description

利用电子器官地图进行实时外科手术辅助的方法和系统

交叉引用

本申请要求申请日为2010年7月9日、发明名称为“METHODS FORREAL TIME POSITIONING OF SURGICAL INSTRUMENTS IN SOFT TISSUEHUMAN ORGAN AND A NAVIGATION SYSTEM FOR REAL TIMEFUNCTIONAL ANALYSIS USING AN ELECTRONIC ORGAN MAP（利用电子器官地图在软组织人体器官中实时定位手术器械的方法和用于实时功能分析的导航系统”的美国临时申请serial no.61/363,049的优先权，所述专利文献在此以其全文形式被结合入本文作为引用。

技术领域

本发明总体涉及用于外科手术辅助的方法、系统和程序。具体的说，本发明涉及利用电子器官地图进行实时外科手术辅助的方法、系统和程序。

背景技术

在影像导引手术（IGS）系统中，基于基准标记的配准是应用最广泛的配准方法。这种类型的配准方法被广泛应用于脑外科手术、ENT（耳鼻喉）外科手术和其它类型的骨科手术的IGS中。不过，对于软组织器官，例如肝、肺、肾和其它器官，还未广泛地采用IGS系统。软组织器官配准在IGS中的一个主要难点是在外科手术过程中人体软组织器官的非刚性运动。3D软组织运动对于数学模仿是非常复杂的并且非常难以实时确定。

此外，最新的导航系统仅提供手术器械的定位导引。这对于像摘除脑中的肿瘤之类的手术可能是足够的，其中外科医师最关心如何到达肿瘤位置。在软组织器官外科手术中，例如肝脏移植或病灶切除，在手术过程中残余器官的功能预测是至关重要的。由于在手术过程中器官变形，可能不能完全遵循预先规划的手术路径。因此，非常希望量化所述偏差并且预测在手术过程中残余器官的功能和体积测量结果。

为了使外科医师同时既看到实际的器官又看到预先规划的手术路径和至关重要的解剖结构，目前的外科手术导航系统使用增强现实技术来将电子器官地图与实际的器官结合。这要求使用者佩戴专用的电子眼镜。希望在不佩戴专用眼镜的情况下使用者能既看到实际的器官也看到预先规划的手术路径和器官内感兴趣的解剖结构。因此，有必要提供用于实时外科手术辅助的方法、系统和程序。

发明内容

本文所述的发明涉及利用电子器官地图进行外科手术辅助的方法、系统和程序。更具体地说，本发明涉及利用电子器官地图进行实时外科手术辅助的方法、系统和程序。

在一个示例中，提供了一种用于实时外科手术辅助的在具有至少一个处理器、存储器和通信平台的计算机上实施的方法。首先，可接收器官上3D点的第一组3D姿态。所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应3D点的位置和定向。它还可表示在外科手术过程中交互式挑选的一组标志的位置和定向。它还可呈现在外科手术过程中由计算机自动提示并由使用者确认的一组标志的位置和定向。所述点的3D姿态可通过将传感器连接到所述点或通过利用位置采集工具的端梢手触所述点来获得。第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间变化。可以取回通过手术前的医学信息为器官构建的电子器官地图。随后可根据所述第一组3D姿态及其来自电子器官地图的对应的3D姿态获得器官的组织参数。可以根据所获得的组织参数和在外科手术过程中多个传感器的第一组3D姿态计算电子器官地图的变形转换。所变形的电子器官地图可在外科手术过程中相对于第一组3D姿态投影到器官上。

在另一个示例中，提供了一种用于实时外科手术辅助的在具有至少一个处理器、存储器和通信平台的计算机上实施的方法。首先，可接收器官上的3D点的第一组3D姿态。所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向。所述第一组3D姿态可在外科手术过程中随时间而变化。它还可表示在外科手术过程中交互式挑选的一组标志的位置和定向。它还可表示在外科手术过程中由计算机自动提示并由使用者确认的一组标志的位置和定向。所述点的3D姿态可通过将传感器连接到所述点或通过利用位置采集工具的端梢手触所述点来获得。可取回通过手术前的医学信息对器官构建的电子器官地图。随后可通过将所述第一组3D姿态中的每个3D点与来自所述电子器官地图的对应的3D点配准来识别对应于所述第一组3D姿态的来自所述电子器官地图的第二组3D姿态。可根据所述第一组3D姿态和所述第二组3D姿态之间的配准计算所述电子器官地图的变形转换。还可接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息。随后可根据外科手术器械按照外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算器官的预测性功能和体积测量结果。可根据变形的电子器官地图和外科手术器械的至少一个动态3D姿态自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报（anatomy-based-alert）相关的一个或多个动态变化特征。可选的，所述一个或多个动态变化特征可在显示器上示出以便于医师的手术。

在不同的示例中，提供了一种用于实时外科手术辅助的系统。所述系统包括追踪单元、电子器官地图、配准单元和电子器官地图投影单元。所述追踪单元被设置成接收第一组3D姿态，所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化。所述第一组3D姿态可包括在手术过程中交互式挑选的一组标志。它还可以包括在手术过程中由计算机自动提示并由使用者确认的另一组标志。所述点的3D姿态可通过将传感器连接到所述点或通过利用位置采集工具的端梢手触所述点来获得。通过外科手术前的医学信息为器官构建电子器官地图。所述配准单元可操作地被连接至所述追踪单元和电子器官地图并且被设置成根据第一组3D姿态及其来自电子器官地图的对应的3D姿态来获得器官的组织参数。所述配准单元还被设置成根据所获得的组织参数和在外科手术过程中多个传感器的第一组3D姿态来计算电子器官地图的变形转换。所述电子器官地图投影单元可操作地被连接至电子器官地图并被设置成在外科手术过程中相对于第一组3D姿态将变形的电子器官地图投影到器官上。

在另一个示例中，提供了一种用于实时外科手术辅助的系统。所述系统包括追踪单元、电子器官地图、配准单元、实时器官功能预测单元、实时解剖结构警报监测单元和显示器。所述追踪单元被设置成接收第一组3D姿态，所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化。所述追踪单元还被设置成接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息。通过外科手术前的医学信息为器官构建电子器官地图。所述配准单元可操作地被连接至所述追踪单元和电子器官地图并被设置成通过将第一组3D姿态中的每个3D点与来自电子器官地图的对应的3D点配准来识别对应于第一组3D姿态的来自电子器官地图的第二组3D姿态。所述配准单元还被设置成根据第一组3D姿态和第二组3D姿态之间的配准来计算电子器官地图的变形转换。所述实时器官功能预测单元可操作地被连接至所述电子器官地图并被设置成根据外科手术器械按照外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算器官的预测性功能和体积测量结果。所述实时解剖结构警报监测单元可操作地被连接至所述电子器官地图并被设置成根据变形的电子器官地图和外科手术器械的至少一个动态3D姿态自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报相关的一个或多个动态变化特征。所述显示器被设置成显示一个或多个动态变化特征。

其它的构思涉及用于实施所述实时外科手术辅助的软件。根据该构思的软件产品包括至少一个机器可读的非瞬态介质和由所述介质携带的信息。由所述介质携带的信息可以是可执行程序代码数据，关于与请求或操作参数相关的参数，例如有关使用者、请求或社会团体等的信息。

在一个示例中，机器可读的非瞬态介质上记录有用于实时外科手术辅助的信息，其中所述信息当由机器读取时使得机器执行一系列步骤。首先，可接收器官上的3D点的第一组3D姿态。所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向。所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化。可取回通过外科手术前的医学信息为器官构建的电子器官地图。随后可根据第一组3D姿态及其来自电子器官地图的相应的3D姿态来获得器官的组织参数。可根据所获得的组织参数和在外科手术过程中多个传感器的第一组3D姿态来计算电子器官地图的变形转换。所变形的电子器官地图可在外科手术过程中相对于第一组3D姿态投影到器官上。

在另一个示例中，机器可读的非瞬态介质上记录有用于实时外科手术辅助的信息，其中所述信息当由机器读取时使得机器执行一系列步骤。首先，可接收器官上的3D点的第一组3D姿态。所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向。所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化。可取回通过外科手术前的医学信息为器官构建的电子器官地图。随后可通过将第一组3D姿态中的每个3D点与来自电子器官地图的对应的3D点配准来识别对应于第一组3D姿态的来自电子器官地图的第二组3D姿态。可根据第一组3D姿态和第二组3D姿态之间的配准来计算电子器官地图的变形转换。还可接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息。随后可根据外科手术器械按照外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算器官的预测性功能和体积测量结果。可根据所变形的电子器官地图和外科手术器械的至少一个动态3D姿态自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报相关的一个或多个动态变化特征。可选的，所述一个或多个动态变化特征可在显示器上示出，以便于医师的手术。

其它的优点和新颖性特征部分会在下面的说明中陈述，并且部分对于本领域技术人员在对下文和所附附图进行实验后或通过制造或操作示例的学习而变得显而易见。本发明的优点可通过实施或利用下文所讨论的具体示例中所陈述的方法、器械和组合的不同方面来实现并获得。

附图说明

图1（a）示出了根据本发明的一个实施例的用于实时外科手术辅助系统的示例性系统图；

图1（b）示出了根据本发明的一个实施例的位于软组织器官上的示例性传感器的放置；

图2是根据本发明的一个实施例的实时外科手术辅助系统的示例性进程的流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的实时外科手术辅助系统的另一个示例性进程的流程图；和

图4是根据本发明的一个实施例的实时外科手术辅助系统的示例性进程的详细流程图；

图5（a）示出了根据本发明的一个实施例的配准单元的示例性系统图；

图5（b）是根据本发明的一个实施例的配准单元的示例性进程的流程图；

图5（c）是根据本发明的一个实施例的配准单元的另一个示例性进程的流程图；

图6（a）是根据本发明的一个实施例的电子地图投影单元的示例性系统图；

图6（b）是根据本发明的一个实施例的电子地图投影单元的示例性进程的流程图；

图7（a）是根据本发明的一个实施例的实时器官功能预测单元的示例性系统图；

图7（b）示出了根据本发明的一个实施例的肝脏器官的预测的外科手术切除的剖视图；

图7（c）示出了根据本发明的一个实施例的图7（b）所示预测性切除的功能体积计算；

图7（d）是根据本发明的一个实施例的实时器官功能预测单元的示例性进程的流程图；

图8（a）是根据本发明的一个实施例的实时解剖结构警报监测单元的示例性系统图；

图8（b）示出了根据本发明的一个实施例的实时解剖结构警报监测单元的示例性进程的流程图；和

图9示出了可实施本发明的总体计算机系统结构。

具体实施方式

在下文的详细描述中，通过示例的方式陈述多个特定细节，以便提供对相关公开内容的透彻理解。不过，对本领域技术人员应当显而易见的是，本发明可以在没有这些细节的情况下进行实施。在其它情况，公知的方法、程序、系统、部件和/或电路以较高的水平进行描述而无细节，以便避免本发明的不必要的费解方面。

图1（a）示出了根据本发明的一个实施例的用于人体软组织器官121的实时外科手术辅助系统100的示例性系统图。在本示例中，示例性系统100包括追踪单元101、配准单元103、电子器官地图投影单元105、实时器官功能预测单元107、和实时解剖结构警报监测单元109。追踪单元101可获得一组传感器111的三维（3D）姿态（位置和定向）信息。传感器111可以是例如光学传感器、磁性传感器、或能够检测其3D位置和定向的任何其它合适的传感器。传感器111可被连接至不同的器械，例如但不限于位置采集工具113、针115、手术刀117和超声装置119。传感器111也可直接连接至器官。追踪单元101还可接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息，所述信息可通过连接至外科手术器械例如手术刀117和超声装置119的一个或多个传感器被检测到。当外科手术器械在外科手术过程中运动时，外科手术器械的动态3D姿态有变化。追踪单元101还可接收在外科手术过程中对暴露的解剖结构标志的一组使用者重新定位的传感器的3D姿态信息。所述解剖结构标志102可以由使用者选择或计算机提示通过使用者确认。

配准单元103的输入可以是来自追踪单元101的传感器111的3D姿态信息和来自电子器官地图123（E-map）的对应的3D点。配准单元103的输入还可包括一组使用者选定的解剖结构标志或一组计算机提示的解剖结构标志102的3D姿态信息。通过在所述解剖结构标志102上放置位置采集工具或连接传感器的外科手术器械的端梢可获得3D姿态信息。换言之，可在外科手术过程中动态重新分配在器官的表面上和器官内部的3D点。电子器官地图123可从患者的一个或多个外科手术前的扫描获得，例如CT扫描、MRI扫描、超声扫描或任何其它合适的扫描。电子器官地图123可包含器官分割和其它解剖结构例如血管结构的分割。电子器官地图123还可包含外科手术前的规划结果，例如外科手术路径。在外科手术过程中电子器官地图123可通过电子器官地图投影单元105投影到实际的器官121上，以表示不可见的解剖结构的位置，例如器官121内部的血管、预规划的外科手术路径、或任何其它不可见的解剖结构。实时器官功能预测单元107可根据外科手术器械按照外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算器官的预测性功能和体积测量结果。例如，实时器官功能预测单元107可根据外科手术过程中外科手术器械的动态3D姿态和预测的切割来预测器官功能。实时解剖结构警报监测单元109可根据所变形的电子器官地图和外科手术器械的至少一个动态3D姿态来自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报相关的一个或多个动态变化特征。例如，实时解剖结构警报监测单元109可根据对外科手术器械的邻近测量来监测预选定的重要的解剖结构例如动脉。实时解剖结构警报监测单元109还可监测实际外科手术路径对规划的外科手术路径的偏差。可在显示器125上显示外科手术过程中与解剖结构警报相关的一个或多个动态变化特征，供医师参考。

传感器111的放置可以不限于一个器官121。传感器111可同时放置在多个器官上。在本发明的一个实施例中，软组织器官121可以是人体肝脏器官。位置采集工具113是用于采集一组3D点的工具，其可具有连接的一个或多个传感器。在校准传感器和位置采集工具113后，可在任何使用者放置的点获得位置采集工具113的端梢的3D姿态。可对针115、手术刀117和超声装置119进行类似的校准。传感器111还可被直接固定在器官121的表面上或器官121内部。传感器111可在外科手术过程中动态重新定位。例如，随着外科手术进行，一些重要的解剖结构标志可显现。随后可将传感器111连接到暴露的解剖结构标志上，以便在外科手术过程中追踪并监测所述解剖结构标志。

图1（b）示出了根据本发明的一个实施例的在人体肝脏器官130上的示例传感器的放置。在本示例中，一组传感器131、132、133、134被分别连接至针131、肝脏130的表面、手术刀133的手柄和超声装置139的探针。追踪单元101通过电线132被连接至传感器131、132、133、134，以便在外科手术过程中实时追踪肝脏130上或肝脏130内和外科手术器械上的每个3D点的3D姿态。

图2是根据本发明的一个实施例的实时外科手术辅助系统100的示例性进程的流程图。在步骤202，可接收器官上的3D点的第一组3D姿态。第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向。第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化。在步骤204，可取回通过外科手术前的医学信息为器官构建的电子器官地图。进行到步骤206，可根据第一组3D姿态及其来自电子器官地图的对应的3D姿态获得器官的组织参数。在步骤208，可根据所获得的组织参数和在外科手术过程中多个传感器的第一组3D姿态来计算电子器官地图的变形转换。在步骤210，所变形的电子器官地图可在外科手术过程中相对于第一组3D姿态投影到器官上，以帮助外科医师看到不可见的解剖结构和/或预规划的外科手术路径。

图3是根据本发明的一个实施例的实时外科手术辅助系统100的另一个示例性进程的流程图。在步骤302，可接收器官上的3D点的第一组3D姿态。第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向。第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化。在步骤304，可取回通过外科手术前的医学信息为器官构建的电子器官地图。进行到步骤306，可识别对应于第一组3D姿态的来自电子器官地图的第二组3D姿态。可通过将第一组3D姿态中的每个3D点与来自电子器官地图的对应的3D点配准来进行步骤306。在步骤308，可根据第一组3D姿态和第二组3D姿态之间的配准来计算电子器官地图的变形转换。在步骤310，可接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息。进行到步骤312，可根据外科手术器械按照外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算器官的预测性功能和体积测量结果。在步骤314，可根据所变形的电子器官地图和外科手术器械的至少一个动态3D姿态自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报相关的一个或多个动态变化特征。可选的，在步骤316，一个或多个动态变化特征可被显示在显示器上以便于医师的手术。所述一个或多个动态变化特征包括但不限于：显示在显示器上关于器官的器官解剖结构的投影，在外科手术过程中随着外科手术器械的运动动态变化的器官功能的预测，和根据外科手术器械的至少一个动态3D姿态和器官的解剖结构产生的一个或多个警告。作为本发明的另一个实施例，电子地图在计算器官功能的预测值中或在计算动态变化特征中可以不被变形。而是，可按照变形转换在电子器官地图中更新外科手术工具的位置和定向。

图4是根据本发明的一个实施例的实时外科手术辅助系统100的示例性进程的详细流程图。首先，在步骤402，可从器官表面采集一组3D点的位置和定向。例如，通过变换位置采集工具的端梢在表面上的位置或将它放置在器官的独特可识别的标志处可进行步骤402。在步骤404，可在所采集的3D点和电子器官地图中器官的表面点之间进行配准。步骤404可建立器官空间中的每个点和E-map坐标系中的每个点之间的对应关系。配准的方法可以是本领域已知的将一组点与表面配准的任何合适的方法。在步骤406，传感器可放置在器官的表面上和/或器官的内部。可根据电子器官地图的分析来放置传感器。例如，外科手术前的规划可表示器官表面上的切口线。随后将传感器放置在切口线的附近。在步骤408，传感器可放置在外科手术器械上。在步骤410，可开始外科手术。在步骤412，在手术过程中通过追踪单元实时可获得一些或所有的传感器的3D姿态。在步骤413，可获得使用者选定的标志或计算机提示的标志的3D姿态。随着手术的进行，使用者可识别所述用于获得3D姿态信息的标志以提高在感兴趣的器官位置处的配准精确度。在步骤414，根据器官上和/或器官内的传感器的3D姿态，可根据组织参数的估算来计算变形转换。在步骤416，可按照估算的变形转换对电子器官地图进行变形并随后投影到实际的器官表面上。通过所述投影，不可见的解剖结构或预规划的外科手术路径可在实际的器官上变得可见。这可有助于外科医师定位预先规划的外科手术切口线或看到器官内部不可见的血管结构。在步骤418，根据连接在外科手术器械上的传感器的至少一个动态3D姿态和估算的变形转换，可更新外科手术器械在E-map中的位置和定向。在步骤420，根据外科手术器械在E-map中更新的位置和定向，可模拟一个或多个动态变化特征（例如，预测外科手术效果）。基于此，可计算器官的预测的功能和体积测量结果。在步骤422，可根据当前外科手术器械的3D姿态来计算一些警报测量结果。所述测量结果可以显示为彩色的图形条。作为本发明的一个示例性实施例，可计算外科手术器械到动脉段的距离。如果该距离落入预定的阈值，可发出警告。警告可以是闪动显示的形式、声音形式或任何其它合适的形式。

图5（a）是根据本发明的一个实施例的配准单元103的示例性系统图。在本示例中，配准单元103可包括对应关系估算器501、几何变形估算器508、表面变形传播器510、和组织参数估算器516。对应关系估算器501可根据由位置采集工具和E-map504所采集的3D点503在器官空间和E-map空间之间建立一一对应的关系。几何变形估算器508可将器官表面上的传感器的3D姿态502和E-map504作为输入以估算几何变形参数512。变形可通过表面变形传播器510传播到器官的内部以估算器官内部传感器的估算的3D姿态514。器官内部传感器的实际3D姿态506可用于通过组织参数估算器516来估算组织参数518。

图5（b）是根据本发明的一个实施例的图5（a）中配准单元103的示例性进程的流程图。首先，在步骤530，可通过位置采集工具采集器官表面上的一些3D点的位置和定向。在步骤532，可建立器官空间和E-map空间之间的一一对应关系。在步骤533，开始外科手术。随后在步骤534，可获得放置在器官表面上的传感器的3D姿态。在步骤536，可估算一个或多个几何变形参数。几何变形参数描述实际的器官表面和E-map中的器官表面之间的表面变形。在步骤538，表面变形可随后被传播入器官的内部。在步骤540，根据所传播的变形，可获得器官内部传感器的估算的3D姿态。在步骤542，根据估算的传感器3D姿态和实际的传感器3D姿态可估算组织参数。在步骤544，可根据组织参数优化变形传播。

根据本发明的一个实施例可按如下步骤进行估算。假设W表示几何变形参数，X表示在开始外科手术前器官内部传感器的3D姿态。根据几何变形传播，可预测传感器的估算的3D姿态为X2=f(X，W，m)，其中m是组织参数，f(X，W，m)是变形函数，例如样条函数（Spline function）。假设Y是器官内部传感器的实际3D姿态。那么组织参数m可被估算为‖Y-f(XW，m)‖的最小值，其中‖·‖是欧几里得(Euclidean)距离算子。应当理解，在其它示例中可应用估算组织变形参数的其它合适的方法。

图5（c）是根据本发明的一个实施例的图5（a）中配准单元103的另一个示例性进程的流程图。在外科手术过程中，在步骤550，使用者例如外科医师可识别可能在手术切割后变得可见的其它解剖结构标志。传感器可被连接至所述标志，用于实时追踪它们的姿态。在步骤552，使用者可通过利用外科手术器械端梢触碰标志来使用外科手术器械以获得所述标志的3D姿态信息。在步骤554，使用者可通过点击E-map中的对应点来确认所述解剖结构标志在E-map中的对应关系。在步骤556，可通过计算机在E-map中提示更多的解剖结构标志。计算机在提示标志时所用的标准可以是基于所提示的解剖结构标志对使用者所识别的解剖结构标志的邻近测量和所提示的解剖结构标志的显著性测量。更接近于使用者所选的解剖结构标志的解剖结构标志更可能被计算机提示。显著性可表示解剖结构标志的唯一性测量。例如，血管的分支点比非分支点更突出。更为突出的解剖结构标志更可能被计算机提示。在步骤558，使用者可确认计算机提示的解剖结构标志是否需要被包括在配准中。在步骤560，通过与步骤552相似的方式可获得计算机提示的解剖结构标志的3D姿态信息。换言之，在外科手术过程中可以动态重新分配在器官的表面上和器官内部的3D点。在步骤562，可根据使用者所识别的和计算机所提示的解剖结构标志进行器官空间和E-map空间之间的配准。由于可围绕外科手术区域附近挑选解剖结构标志，在外科手术区域周围的配准精确度可能更高。在这种意义上，配准是局部的。

图6（a）是根据本发明的一个实施例的电子器官地图投影单元105的示例性系统图。在本示例中，电子器官地图投影单元105可包括对象变形单元604、投影器调校单元608、投影器参数控制单元606、和光投影单元610。对象变形单元604可根据几何变形参数614对E-map602进行变形。投影器调校单元608可调校投影器空间和E-map空间之间的坐标转换。该转换可用于通过投影器参数控制单元606控制投影器的参数。光投影单元610可在外科手术过程中将变形的E-map投影到实际器官612上。

图6（b）是根据本发明的一个实施例的图6（a）中电子器官地图投影单元105的示例性进程的流程图。在步骤622，可调校投影器空间和E-map空间之间的转换。在步骤624，可根据估算的几何变形参数对E-map进行变形。在步骤626，根据投影器空间和E-map空间之间的转换可生成投影图。这可生成对应于由投影器的角度观察E-map的视图。在步骤628，投影器可将该视图投影到器官。

图7（a）是根据本发明的一个实施例的实时器官功能预测单元107的示例性系统图。根据外科手术器械704的动态3D姿态，预测切割生成单元710可根据预定的切割预测参数706生成器官在器官的E-map702中的预测切割（即，外科手术器械的预测运动）。切割预测参数可限定预测切割的程度，例如，预测切割应当是多少厘米。基于该预测结果，受影响的解剖结构估算单元712可估算可能受影响的解剖结构。在步骤714，可估算受影响的解剖结构的功能体积以及器官的残余功能体积。

图7（b）示出了预测切割的剖面的一个示例，其中720是肝脏的剖面，722是手术刀，724是切割区域，726是被切割的血管。根据预测切割的预定程度，区域730表示预测切割，其中728是受影响的解剖结构（在此是肝静脉）。根据受影响的解剖结构的估算结果，可通过受影响的功能体积估算单元714来估算受影响的解剖结构的功能体积。

图7（c）示出了如何可计算解剖结构的功能体积的一个示例。区域732是血液引流支持区域，其体积限定已被切除的肝静脉726的功能体积。当血管728被预测为被切除血管时，由区域734表示受影响的功能体积。通过受影响的解剖结构的预测功能体积的该估算结果，可估算器官的残余功能体积。

图7（d）是根据本发明的一个实施例的图7（a）中实时器官功能预测单元107的示例性进程的流程图。在步骤740，可根据外科手术器械的动态3D姿态来预测切割。在步骤742，可估算受影响的解剖结构。在步骤744，可计算与受影响的解剖结构相关的功能体积。在步骤746，可向外科医师显示器官的受影响的功能体积和残余的功能体积。

图8（a）示出了根据本发明的一个实施例的实时解剖结构警报监测单元109的示例性系统图。解剖结构警报定义单元802可允许使用者定义在外科手术过程中哪些E-map806中的解剖结构是关键性的并需要被监测。例如，肝脏移植中的动脉是关键的解剖结构并可能需要在切割中避开。因此，在外科手术过程中动脉分支可被定义为解剖结构警报并且可被监测。测量结果警报定义单元804可定义对于解剖结构警报要作哪些测量。作为本发明的一个实施例，对于动脉段的测量结果警报可被定义为从外科手术器械的端梢到动脉段的最短距离。解剖结构警报还可被定义为预先规划的外科手术路径。对应的测量结果警报可被定义为外科手术器械的端梢和预定路径之间的距离。测量结果警报计算单元810可根据外科手术器械808的动态3D姿态计算预义的测量结果警报。测量结果警报监测单元812可通过不同的形式例如数字或图形来显示测量结果警报。当计算的测量结果警报在警告范围内时，可发出相应的警告信号。例如，当外科手术器械到动脉的距离在预定值内时，或者当外科手术器械端梢到预先规划的手术路径的距离超出预定值时，可发出警告信号。警告信号可以是黄色图形814的形式，闪动图形816的形式，警告声818的形式，或任何其它合适的形式。

图8（b）是根据本发明的一个实施例的图8（a）中实时解剖结构警报监测单元109的示例性进程的流程图。在步骤820，可在器官的E-map中定义解剖结构警报。在步骤822，可针对所定义的解剖结构警报定义测量结果警报。在步骤824，可在E-map中更新外科手术器械的动态3D姿态。在步骤826，可计算所定义的测量结果警报。在步骤828，可向外科医师显示所计算的测量结果警报。如果测量结果警报落在警告范围内或超出预定值，在步骤830可发出警告信号。

图9示出了总体计算机系统结构，在其上可实施本发明并且其具有包括用户界面元件的计算机硬件平台的功能方框图示。计算机可以是通用计算机或专用计算机。该计算机900可用于实施本文所述的实时外科手术辅助系统的任何组成部分。实时外科手术辅助系统100的不同组成部分例如在图1（a）中所示的可全部通过计算机的硬件、软件程序、固件或其组合在计算机例如计算机900上实施。尽管为了简便起见仅示出了一台所述的计算机，可在多个相似的平台上以分配的方式实施关于动态关系和事件检测的计算机功能，以分配处理负荷。

计算机900例如包括被连接至与之连接的网络和从与之连接的网络返回的COM端口950以便于数据通信。计算机900还包括中央处理器（CPU）920，以一个或多个处理器的形式，用于执行程序指令。示例性的计算机平台包括内部通信总线910，不同形式的程序储存器和数据储存器例如磁盘970，只读存储器（ROM）930，或随机存取存储器（RAM）940，用于待处理和/或与计算机通信的各种数据文件，以及待由CPU执行的可能的程序指令。计算机900还包括I/O部件960，支持计算机和其中的其它部件例如用户界面元件980之间的输入/输出流。计算机900还可通过网络通信接收程序和数据。

因此，如上文概述所列的用于实时外科手术辅助的方法的各个方面可体现在程序中。技术的程序方面可被认为是“产品”或“制造品”，通常以携带在或包含在一种类型的计算机可读介质中的可执行代码和/或相关数据的形式。有形非瞬态“储存”形介质包括可在任何时间为软件程序提供存储的计算机、处理器等的任何或所有的存储器或其它储存器或与其相关的模块，例如各种半导体存储器、磁带驱动器、硬盘驱动器等等。

软件中的全部或部分可间或通过网络例如互联网或各种其它通信网络进行通信。所述通信例如可使得软件从一台计算机或处理器装载入另一台计算机或处理器。因此，可承载软件元素的另一类型的介质包括光、电和电磁波，例如通过有线和光学传输网络和通过各种空中链接在本地装置之间的用户(used across)物理接口。携带所述波的物理元件例如有线或无线链接、光学链接等也可被认为是承载软件的介质。如本文所用的，除非限于有形“储存”介质、术语例如计算机或机器“可读介质”是指参与将指令提供给处理器以供执行的任何介质。

因此，机器可读介质可采用许多形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，例如在任何计算机等中可用于实施附图中所示的系统或系统的任意组成部分的存储装置的任何一个。易失性存储介质包括动态存储器，例如所述计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括形成计算机系统内总线的线缆。载波传输介质可采用电或电磁信号的形式，或声或光波例如在无线射频（RF）和红外（IR）数据通信过程中产生的那些。因此计算机可读介质的常用形式包括例如：软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其它光学介质、穿孔卡纸带、具有孔图案的任何其它物理储存介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储芯片或盒、传输数据或指令的载波、传输所述载波的线缆或链路、或计算机可从其读取程序代码和/或数据的任何其它介质。许多这些形式的计算机可读介质可涉及将一个或多个指令的一个或多个序列传递到处理器以供执行。

本领域的技术人员会认识到本发明可修改成各种修改例和/或改进例。例如，尽管上文所述的各种组成部分的实施可包含在硬件装置中，但它也可被实施为仅软件解决方案，固件、固件/软件组合、固件/硬件组合或硬件/固件/软件组合。

尽管前文所披露的被认为是最好模式和/或其它示例，但应当理解可对其进行各种修改并且可通过不同的形式和示例来实施本文所述的主题，并且本发明可应用于很多应用中，而本文仅披露了其中的一些。所附的权利要求书要求保护落入本发明的真实保护范围内的任何和所有的应用、修改例和变形例。

Claims (42)

1.一种用于实时外科手术辅助的在具有至少一个处理器、存储器和通信平台的计算机上实施的方法，所述方法包括：

接收第一组三维（3D）姿态，所述第一组三维（3D）姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化；

取回通过外科手术前的医学信息为所述器官构建的电子器官地图；

根据所述第一组3D姿态及其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态获得所述器官的组织参数；

根据以上所获得的组织参数和所述多个传感器的第一组3D姿态来计算所述电子器官地图的变形转换；和

在外科手术过程中将所变形的电子器官地图相对于所述第一组3D姿态投影到所述器官上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个传感器中的每一个能够检测其3D位置和定向。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组3D姿态表示位于所述器官的表面上和器官内部的相应3D点的位置和定向。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述器官的电子器官地图是基于一次或多次扫描所述器官而构建的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述组织参数的步骤包括：

根据所述第一组3D姿态及其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态将所述器官与所述电子器官地图相关联；

根据所述第一组3D姿态中的一些估算至少一个几何变形参数，所述第一组3D姿态表示在外科手术过程中位于器官表面上的相应的3D点的位置和定向，其中所述至少一个几何变形参数描述器官表面和电子器官地图的器官表面之间的表面变形；

根据所述至少一个几何变形参数获得一组估算的3D姿态，所述组的估算的3D姿态表示在外科手术过程中位于器官内部的对应的3D点的位置和定向；和

根据器官内部的所述组的估算的3D姿态和表示在外科手术过程中位于器官内部的相应的3D点的位置和定向的第一组3D姿态中的一些来计算所述组织参数。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括在外科手术过程中动态重新分配位于器官表面上和器官内部的3D点，其中所述重新分配步骤由使用者或由计算机提示并由使用者确认来启动。

7.一种用于实时外科手术辅助的系统，包括：

追踪单元，所述追踪单元被设置成接收第一组三维（3D）姿态，所述第一组三维(3D)姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化；

电子器官地图，所述电子器官地图通过外科手术前的医学信息为所述器官而构建；

配准单元，所述配准单元可操作地被连接至所述追踪单元和所述电子器官地图，被设置成：

根据所述第一组3D姿态及其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态来获得所述器官的组织参数；和

根据以上所获得的组织参数和所述多个传感器的第一组3D姿态来计算所述电子器官地图的变形转换；和

电子器官地图投影单元，所述电子器官地图投影单元可操作地被连接至所述电子器官地图，被设置成在外科手术过程中相对于所述第一组3D姿态将所变形的电子器官地图投影到所述器官上。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个传感器中的每一个能够检测其3D位置和定向。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一组3D姿态表示位于器官表面上的对应的3D点的位置和定向。

10.根据权利要求7所述的系统，其中根据一次或多次扫描所述器官来构建器官的电子器官地图。

11.根据权利要求7所述的系统，其中所述配准单元包括：

对应关系估算器，被设置成根据所述第一组3D姿态及其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态将所述器官与所述电子器官地图相关联；

几何变形估算器，所述几何变形估算器可操作地被连接至所述对应关系估算器，被设置成根据所述第一组3D姿态中的一些估算至少一个几何变形参数，所述第一组3D姿态表示在外科手术过程中位于器官表面上的对应的3D点的位置和定向，其中所述至少一个几何变形参数描述器官的表面和电子器官地图的器官表面之间的表面变形；

表面变形传播器，所述表面变形传播器可操作地被连接至所述几何变形估算器，被设置成根据所述至少一个几何变形参数获得一组估算的3D姿态，所述组的估算的3D姿态表示在外科手术过程中位于器官内部的对应的3D点的位置和定向；和

组织参数估算器，所述组织参数估算器可操作地被连接至所述表面变形传播器，被设置成根据器官内部的所述组的估算的3D姿态和表示在外科手术过程中位于器官内部的对应的3D点的位置和定向的所述第一组3D姿态中的一些来计算所述组织参数。

12.根据权利要求7所述的系统，其中所述配准单元还被设置成在外科手术过程中动态重新分配位于器官表面上和器官内部的3D点，其中所述重新分配的步骤由使用者或由计算机提示并由使用者确认而启动。

13.一种机器可读的有形和非瞬态介质，其上记录有用于实时外科手术辅助的信息，其中当由机器读取所述信息时使得所述机器按下述执行：

接收第一组三维（3D）姿态，所述第一组三维（3D）姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化；

取回通过外科手术前的医学信息为所述器官构建的电子器官地图；

根据所述第一组3D姿态及其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态获得所述器官的组织参数；

根据以上过程中所获得的组织参数和所述多个传感器的第一组3D姿态来计算所述电子器官地图的变形转换；和

在外科手术过程中相对于所述第一组3D姿态将所变形的电子器官地图投影到所述器官上。

14.根据权利要求13所述的介质，其中所述多个传感器中的每一个能够检测其3D位置和定向。

15.根据权利要求13所述的介质，其中所述第一组3D姿态表示位于器官表面上的对应的3D点的位置和定向。

16.根据权利要求13所述的介质，其中所述器官的电子器官地图是基于一次或多次扫描所述器官而构建的。

17.根据权利要求13所述的介质，其中获得所述组织参数的步骤包括：

根据所述第一组3D姿态及其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态将所述器官与所述电子器官地图相关联；

根据所述第一组3D姿态中的一些估算至少一个几何变形参数，所述第一组3D姿态表示在外科手术过程中位于器官表面上的对应的3D点的位置和定向，其中所述至少一个几何变形参数描述器官的表面和电子器官地图的器官表面之间的表面变形；

根据所述至少一个几何变形参数获得一组估算的3D姿态，所述组的估算的3D姿态表示在外科手术过程中位于器官内部的对应的3D点的位置和定向；和

根据器官内部所述组的估算的3D姿态和表示在外科手术过程中位于器官内部的对应的3D点的位置和定向的所述第一组3D姿态中的一些来计算所述组织参数。

18.根据权利要求13所述的介质，还包括在外科手术过程中动态重新分配位于器官表面上和器官内部的3D点，其中所述重新分配由使用者或由计算机提示并由使用者确认而启动。

19.一种用于实时外科手术辅助的在具有至少一个处理器、存储器和通信平台的计算机上实施的方法，所述方法包括：

接收第一组三维（3D）姿态，所述第一组三维（3D）姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化；

取回通过外科手术前的医学信息为所述器官构建的电子器官地图；

通过将所述第一组3D姿态中的每个3D点与来自所述电子器官地图的对应的3D点配准来识别对应于所述第一组3D姿态的来自所述电子器官地图的第二组3D姿态；

根据所述第一组3D姿态和所述第二组3D姿态之间的配准来计算所述电子器官地图的变形转换；

接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息；

根据所述外科手术器械按照所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算所述器官的预测性功能和体积测量结果；

根据所变形的电子器官地图和所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态来自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报相关的一个或多个动态变化特征；和

在显示器上显示所述一个或多个动态变化特征。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述多个传感器中的每一个能够检测其3D位置和定向。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一组3D姿态表示位于器官表面上的对应的3D点。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述器官的电子器官地图是基于一次或多次扫描所述器官而构建的。

23.根据权利要求19所述的方法，其中所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态通过连接至所述外科手术器械的一个或多个传感器被检测到。

24.根据权利要求19所述的方法，其中当所述外科手术器械运动时，所述至少一个动态3D姿态变化。

25.根据权利要求19所述的方法，其中所述一个或多个动态变化特征包括下述中的至少一个：

显示在显示器上关于所述器官的器官解剖结构的投影；

器官功能的预测，在外科手术过程中随外科手术器械的运动而动态变化；和

根据所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态和所述器官的解剖结构生成的一个或多个警告。

26.根据权利要求19所述的方法，其中识别所述第二组3D姿态的步骤包括：

相对于由使用者识别的器官的一组解剖结构标志接收多个使用者识别的3D点的3D姿态；

将所述多个使用者识别的3D姿态中的至少一个与其来自所述电子器官地图的3D点的对应的3D姿态相关联；

相对于由计算机提示的来自所述电子器官地图的一组解剖结构标志接收多个计算机提示的3D点的3D姿态；

将所述多个计算机提示的3D姿态中的至少一个与其器官的3D点的对应的3D姿态相关联；和

根据所述至少一个使用者识别的器官的3D姿态与其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态之间的关联性并根据来自所述电子器官地图的所述至少一个计算机提示的3D姿态与其对应的器官的3D姿态的关联性将器官的每个3D点与来自电子器官地图的对应的3D点配准。

27.一种用于实时外科手术辅助的系统，包括：

追踪单元，所述追踪单元被设置成：

接收第一组3D姿态，所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在所述外科手术过程中可随时间而变化；和

接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息；

电子器官地图，所述电子器官地图通过外科手术前的医学信息为所述器官而构建；

配准单元，所述配准单元可操作地被连接至所述追踪单元和所述电子器官地图，被设置成：

通过将所述第一组3D姿态中的每个3D点与来自所述电子器官地图的对应的3D点配准来识别对应于所述第一组3D姿态的来自所述电子器官地图的第二组3D姿态；和

根据所述第一组3D姿态和所述第二组3D姿态之间的配准来计算所述电子器官地图的变形转换；

实时器官功能预测单元，所述实时器官功能预测单元可操作地被连接至所述电子器官地图，被设置成根据所述外科手术器械按照所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算所述器官的预测性功能和体积测量结果；

实时解剖结构警报监测单元，所述实时解剖结构警报监测单元可操作地被连接至所述电子器官地图，被设置成根据所变形的电子器官地图和所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报相关的一个或多个动态变化特征；和

显示器，所述显示器被设置成显示所述一个或多个动态变化特征。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述多个传感器中的每一个能够检测其3D位置和定向。

29.根据权利要求27所述的系统，其中所述第一组3D姿态表示位于器官表面上的对应的3D点。

30.根据权利要求27所述的系统，其中所述器官的电子器官地图是基于一次或多次扫描所述器官而构建的。

31.根据权利要求27所述的系统，其中所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态通过连接至所述外科手术器械的一个或多个传感器被检测到。

32.根据权利要求27所述的系统，其中当所述外科手术器械运动时，所述至少一个动态3D姿态变化。

33.根据权利要求27所述的系统，其中所述一个或多个动态变化特征包括下述中的至少一个：

显示在显示器上关于器官的器官解剖结构的投影；

器官功能的预测，其在外科手术过程中随外科手术器械的运动而动态变化；和

根据所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态和器官的解剖结构生成的一个或多个警告。

34.根据权利要求27所述的方法，其中所述配准单元在识别所述第二组3D姿态中还被设置成：

相对于由使用者识别的器官的一组解剖结构标志接收多个使用者识别的3D点的3D姿态；

将所述多个使用者识别的3D姿态中的至少一个与其来自所述电子器官地图的3D点的对应的3D姿态相关联；

相对于由系统提示的来自所述电子器官地图的一组解剖结构标志接收多个计算机提示的3D点的3D姿态；

将所述多个计算机提示的3D姿态中的至少一个与其对应的器官的3D点的3D姿态相关联；和

根据所述至少一个使用者识别的器官的3D姿态与其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态的关联性并根据来自所述电子器官地图的所述至少一个计算机提示的3D姿态与其对应的器官的3D姿态的关联性将器官的每个3D点与来自电子器官地图的对应的3D点配准。

35.一种机器可读的有形和非瞬态介质，其上记录有用于实时外科手术辅助的信息，其中当由机器读取所述信息时使得所述机器按下述执行：

接收第一组3D姿态，所述第一组3D姿态表示通过相对于施行外科手术的器官放置的多个传感器实时追踪到的相应的3D点的位置和定向，其中所述第一组3D姿态在外科手术过程中可随时间而变化；

取回通过外科手术前的医学信息为所述器官构建的电子器官地图；

通过将所述第一组3D姿态中的每个3D点与来自所述电子器官地图的对应的3D点配准来识别对应于所述第一组3D姿态的来自所述电子器官地图的第二组3D姿态；

根据所述第一组3D姿态和所述第二组3D姿态之间的配准来计算所述电子器官地图的变形转换；

接收关于在外科手术过程中运动的外科手术器械的至少一个动态3D姿态的信息；

根据所述外科手术器械按照所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态的预测运动来计算所述器官的预测性功能和体积测量结果；

根据所变形的电子器官地图和所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态自动计算与一个或多个预先确定的基于解剖结构的警报相关的一个或多个动态变化特征；和

在显示器上显示所述一个或多个动态变化特征。

36.根据权利要求35所述的介质，其中所述多个传感器中的每一个能够检测其3D位置和定向。

37.根据权利要求35所述的介质，其中所述第一组3D姿态表示位于器官表面上的对应的3D点。

38.根据权利要求35所述的介质，其中所述器官的电子器官地图是基于一次或多次扫描所述器官而构建的。

39.根据权利要求35所述的介质，其中所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态通过连接至所述外科手术器械的一个或多个传感器被检测到。

40.根据权利要求35所述的介质，其中当所述外科手术器械运动时，所述至少一个动态3D姿态变化。

41.根据权利要求35所述的介质，其中所述一个或多个动态变化特征包括下述中的至少一个：

显示在显示器上关于器官的器官解剖结构的投影；

器官功能的预测，其在外科手术过程中随外科手术器械的运动而动态变化；和

根据所述外科手术器械的至少一个动态3D姿态和器官的解剖结构生成的一个或多个警告。

42.根据权利要求35所述的介质，其中识别所述第二组3D姿态的步骤包括：

相对于由使用者识别的器官的一组解剖结构标志接收多个使用者识别的3D点的3D姿态；

将所述多个使用者识别的3D姿态中的至少一个与其来自所述电子器官地图的对应的3D点的3D姿态相关联；

相对于由计算机提示的来自所述电子器官地图的一组解剖结构标志接收多个计算机提示的3D点的3D姿态；

将所述多个计算机提示的3D姿态中的至少一个与其器官的对应的3D点的3D姿态相关联；和

根据所述至少一个使用者识别的器官的3D姿态与其来自所述电子器官地图的对应的3D姿态的关联性并根据来自所述电子器官地图的所述至少一个计算机提示的3D姿态与其对应的器官的3D姿态的关联性将器官的每个3D点与来自电子器官地图的对应的3D点配准。

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