CN107920859B - 模拟乳房变形 - Google Patents
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Abstract
系统和方法被提供用于使用从移动设备的取向传感器所获得的传感器数据来模拟对象的乳房变形，所述取向传感器被配置用于感测所述移动设备相对于重力的方向的取向。根据系统和方法，访问定义乳房的生物力学模型的模型数据。模拟子系统被提供用于从所述移动设备的所述取向传感器获得所述传感器数据并且用于通过在基于所述移动设备的取向定义的方向上将重力施加到生物力学模型来确定重力乳房变形。变形的模型可以被显示在所述移动设备的显示器上。系统和方法提供模拟所述乳房变形的直观方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于模拟对象的乳房变形的系统。本发明还涉及包括所述系统的服务器和移动设备，以及包括实现在其中的计算机可读代码的计算机程序产品，所述计算机可读代码被配置为使得在由适合的计算机或者处理器运行时，使得计算机或者处理器执行所述方法。
背景技术
规划手术介入可以辅助外科医师预测手术结果并且考虑要采取用于令人满意的结果的必要措施。通常，在乳房上执行的手术介入(诸如乳房癌症治疗中的乳房保留手术)可以通过例如在患者的皮肤上画出切口线和肿瘤的位置由外科医师规划。尽管常规乳房手术规划通常在直立的患者位置中完成，但是外科医师具有通过简单地将患者移动到特定位置中在规划阶段期间将患者的位置例如从直立位置改变到仰卧位置的可能性。这使得外科医师能够考虑例如由重力引起的切口线的移位。然而，该常规规划不方便并且不足够准确，并且基于图像的规划方法常常是优选的。然而，甚至用于预测例如乳房癌症治疗中的乳房保留手术的结果的基于图像的规划方法对于外科医师和患者常常是困难的。原因能够在于，取决于患者的定位，当负载(诸如重力)被给予到乳房组织时，女性乳房可以经受相对地大规模的变形。
US 2009/0156930 A1描述了一种方法，包括：获得与相应的参考患者倾斜角有关的组织的参考图像数据集，其中，每个参考图像数据集与相应的倾斜角相关联，这是被施加到组织的轴向和横向重力分量的组合；使用参考图像数据集来导出将所述组织的图像数据集与轴向和横向重力分量的给定组合相关的公式；并且使用所述公式来模拟期望的患者倾斜角的图像数据集。
US 2009/0156930的问题在于，方法被限制在其选项中并且使用不足够直观。
发明内容
获得用于模拟对象的乳房变形的经改进的系统或方法将是有利的。
为了更好地解决该问题，本发明的第一方面提供了一种用于使用从移动设备的取向传感器所获得的传感器数据来模拟对象的乳房变形的系统，所述取向传感器被配置用于感测所述移动设备相对于重力的方向的取向，所述移动设备包括显示器，所述系统包括：
-输入接口，其用于接收模型数据，所述模型数据定义用于实现对所述乳房变形的模拟的所述对象的乳房的生物力学模型；
-模拟子系统，其被配置用于进行以下操作：
-获得所述取向传感器的所述传感器数据，所述传感器数据指示所述移动设备的所述取向；
-使用所述生物力学模型通过将重力施加到所述生物力学模型从而获得变形的模型来确定重力乳房变形；其中，所述重力在基于所述移动设备的取向定义的力方向上被施加到所述生物力学模型；并且
-生成用于将所述变形的模型显示在所述显示器上的输出数据。
以上措施涉及提供用于接收模型数据的输入接口，所述模型数据表示用于实现所述乳房变形的计算机模拟的所述对象的乳房的生物力学模型。所述生物力学模型的非限制性范例可以是用在用于模拟乳房机械行为和所述乳房与其周围组织和解剖结构(诸如所述对象的胸部)的物理交互的计算机模拟中的生物力学模型。例如，所述模型数据可以包括与所述乳房组织的材料特性有关的信息，并且边界条件表示与周围环境的乳房交互。所述模型数据可以从例如内部或者外部存储设备访问。
以上措施还涉及提供模拟子系统，其被配置用于获得所述移动设备的取向传感器的传感器数据。所述传感器数据指示所述移动设备的取向并且可以从例如加速度计(其是所述取向传感器的范例)获得。取向传感器通常被集成到移动设备中。例如，可以使用加速度计，其通常测量所述重力(还被称为g力)，并且其在现有技术自身中已知，以及它们对感测设备的取向的使用。例如，在现有技术自身中使用加速度计对齐设备的屏幕是已知的，这取决于设备被保持的方向，例如用于在纵向模式和横向模式之间切换。例如，单轴和多轴类型的加速度计可用于将适当的加速度的幅度和方向检测为矢量量。其他类型的取向传感器还存在于现有技术自身中并且也可以被使用。
所述模拟子系统还被配置用于在基于如由所述取向传感器所提供的所述移动设备的取向定义的方向上将重力施加到所述生物力学模型。所述模拟子系统可以基于例如用于数学微分方程(例如，管理诸如生物组织或者器官的域的平衡方程)的近似解的常见可用数值方法来确定所述变形。所述重力可以被施加到所述生物力学模型作为体积力。体积力通常被定义为贯穿身体的体积起作用的力。为了将所述重力施加到所述模型作为所述体积力，所述体积力的取向可以被确定为考虑所述移动设备的所述显示器中的所述生物力学模型的总体取向。通过例如所述生物力学模型的坐标系被链接到所述移动设备的所述显示器的坐标系，生物力学模型的总体取向可以被链接到所述移动设备的取向。这样一来，所述体积力的取向可以基于所述移动设备的取向来重新定义从而模拟当对当被显示在所述移动设备的显示器上时的所述生物力学模型上起作用时重力的方向。
所述模拟子系统还被配置用于生成用于将所述变形的模型显示在所述显示器上的输出数据。所述变形的模型可以示出当所述重力被施加到所述模型时的乳房。然而，应注意到，所述模拟子系统还可以被配置为生成用于显示未变形的模型的数据。发明人已认识到，将所述移动设备的取向链接到施加到乳房模型的重力的取向可以为外科医师和/或患者提供用户友好的可视化框架并且因此模拟所述乳房变形的高度直观方式。不是具有必须手动地选择的所述对象的预定位置，根据本发明的系统有利地为乳房模拟提供“你看到什么是你得到什么”框架。即，取代所述对象的有限数目的预定位置，所述对象的任何期望的位置可以通过调节所述移动设备的取向直观地考虑并且容易地检查。这样的框架使手术计划更容易。外科医师还可以容易地携带期望地点中的所述移动设备并且看到/示出并且评价与所述患者的期望定位相关联的所述重力乳房变形。例如，所述移动设备可以被携带到手术室或远程会议室并且与所述患者的仰卧或者直立定位相关联的所述重力乳房变形可以被示出给患者、其它外科医师或者实习生。具体地，可以使移动设备进入无菌环境。
任选地，所述模拟子系统被配置用于当所述传感器数据指示所述移动设备相对于重力的所述方向的所述方向中的改变时重新确定所述重力乳房变形。有利地，可以调节所述移动设备的取向，使得与所述患者的任何期望的定位相关联的所述重力乳房变形的评价是可获得的。应注意到，可以实时执行所述变形的所述重新确定。这可以使所述模拟更直观并且用户友好。
任选地，所述系统被提供有定义至少一个几何元素的手术计划数据，所述至少一个几何元素表示手术计划的至少部分并且被链接到所述生物力学模型，其中，所述模拟子系统还被配置用于当确定所述重力乳房变形时确定所述几何元素的变形并且用于生成用于将所述变形的模型与变形的几何元素显示在用所述显示器上的输出数据。有利地，特定手术计划的结果(例如，相对于所述乳房的所述变形的切口)可以迅速地可视化并且评价。
应注意到，手术计划的部分可以由几何元素表示。作为非限制性范例，手术计划可以涉及包括例如所述乳房上的切割或者所述乳房的部分的切除的手术介入。这样一来，几何元素可以例如表示所述乳房上的切口线。手术计划数据可以因此定义所述切口线的位置、尺寸和/或方向。
任选地，所述手术计划数据作为元数据被提供到所述模型数据。有利地，用户(诸如，外科医师)可以迅速地使用预定手术计划，其已经由所述手术计划数据定义。
任选地，至少一个几何元素包括表示所述手术计划中的切口线的线元素。
任选地，所述模型数据是使用包括以下项的组中的至少一向获得的：磁共振成像、乳房摄影、光学表面扫描、通用乳房建模、统计乳房建模以及超声断层摄影。
任选地，所述生物力学模型包括从包括以下项的组中的网格：三角形表面网格、包括相片级逼真纹理映射的表面网格和体积网格。
本发明的另一方面提供包括所述系统的服务器，其中，所述模拟子系统被配置用于从所述移动设备接收所述传感器数据，并且用于将所述输出数据提供到所述移动设备。这样一来，所述服务器和所述移动设备可以根据客户端服务器模型进行操作。
本发明的另一方面提供了包括所述系统的所述移动设备。这样一来，所述系统的所有功能被集成到所述移动设备中。
任选地，所述移动设备还包括用户交互子系统，其包括用户输入接口和显示器，其中，所述手术计划数据定义多个预定义手术计划，并且其中，所述用户交互子系统被配置用于使得用户能够从所述多个预定义手术计划中选择手术计划。有利地，所述用户评价多个手术计划并且基于例如所述患者的状况(诸如所述患者的体重或者所述患者的乳房尺寸)来选择期望的手术计划。这样一来，外科医师可能能够基于临床或者美容准则，在不同的手术处置选项之间进行选择。
任选地，所述移动设备还包括用户交互子系统，其包括用户输入接口和显示器，其中，所述用户交互子系统被配置用于使得用户能够在所述显示模型上绘制所述几何元素。其可以为所述用户提供规划所述移动设备上的每个患者自身的患者特定手术介入的充分的可能性。
任选地，用户交互子系统被配置为使得所述用户能够编辑所述至少一个几何元素。
任选地，所述的编辑所述至少一个几何元素包括删除所述几何元素和/或擦除并且重新绘制所述至少一个几何元素的部分。这些编辑选项可以有利地使所述模拟高度直观并且用户友好。
本发明的另一方面提供了一种用于使用从移动设备的取向传感器获得的传感器数据模拟对象的乳房变形的方法，所述取向传感器被配置用于感测所述移动设备相对于重力的方向的取向，所述移动设备包括显示器，所述方法包括：
-接收模型数据，所述模型数据定义用于实现对所述乳房变形的模拟的所述对象的乳房的生物力学模型；
-获得所述取向传感器的所述传感器数据，所述传感器数据指示所述移动设备的取向；
-使用所述生物力学模型通过将重力施加到所述生物力学模型从而获得变形的模型来确定重力乳房变形；其中，所述重力在基于所述移动设备的取向定义的力方向上被施加到所述生物力学模型；并且
-生成用于将所述变形的模型显示在所述显示器上的输出数据。
在本发明的另一方面中，提供了一种计算机程序产品，其包括实现在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得在由适合的计算机或者处理器运行时，令所述计算机或者处理器执行所述方法。
本领域的技术人员将意识到，本发明的上文所提到的实施例、实现方案和/或方面中的两个或两个以上可以以被认为是有用的任何方式组合。
对应于所述系统的所描述的修改和变型的所述服务器、所述移动设备、所述方法和/或所述计算机程序产品的修改和变型可以根据本描述由本领域的技术人员执行。。
附图说明
本发明的这些和其他方面将根据下文中描述的实施例而显而易见并且将参考下文描述的实施例得到阐述。在附图中，
图1示出了用于使用移动设备模拟对象的乳房变形的系统；
图2示出了包括用于模拟对象的乳房变形的系统的移动设备；
图3A示出了用于模拟乳房变形的移动设备，所述移动设备在特定取向上并且移动设备的显示器显示乳房的变形生物力学模型；
图3B示出了顺时针旋转90度的移动设备，所述移动设备的显示器显示基于移动设备的旋转取向计算的重新确定的变形的模型；
图4A示出了用于模拟乳房变形的移动设备，所述移动设备在特定方向上并且移动设备的显示器显示乳房的变形生物力学模型和手术计划的几何元素；
图4B示出了顺时针旋转90度的移动设备，所述移动设备的显示器显示链接到重新确定的变形的模型的变形的几何元素，其是基于移动设备的旋转方向计算的；
图5示出了用于模拟对象的乳房变形的方法；并且
图6示出了包括用于使得处理器系统执行用于模拟对象的乳房变形的方法的指令的计算机程序产品的示意性表示。
附图标记列表
以下附图标记列表被提供用于促进附图的解释并且不应当被解释为对权利要求的限制。
10 数据库
12 模型数据
16、26 传感器数据
18、28 输出数据
50、200、300、400 移动设备
52、240、310、410 显示器
100 用于模拟乳房变形的系统
110、210 输入接口
120、220 模拟子系统
230 取向传感器
320、370、420、470 变形生物力学模型
430、480 手术计划的几何元素
500 用于模拟乳房变形的方法
510 接收模型数据
520 获得传感器数据
530 确定重力乳房变形
540 生成输出数据
610 计算机程序产品
620 具有不同的电气性质或值的一系列机器可读物理标记和/或元素
具体实施方式
图1示出了用于使用移动设备50模拟对象的乳房变形的系统100，移动设备50包括显示器52和用于感测移动设备50相对于重力的方向的取向的取向传感器(未明确地示出在图1中)。应注意到，包括取向传感器的移动设备自身已知并且包括例如平板设备、移动电话等。
系统100包括用于接收模型数据12的输入接口110，模型数据12定义用于实现乳房变形的模拟的对象的乳房的生物力学模型。模型数据12可以从数据库10接收。取决于数据库10的类型，输入接口110可以采取任何适合的形式，诸如但不限于外部存储器或者存储接口、局域网或者广域网的网络接口等。应注意，数据库10还可以是内部数据库。因此，模型数据12可以内部地访问。
已经使用图像数据生成了模型数据12。图像数据可以表示乳房的形状信息和/或与病变的特性有关的信息(例如，病变的形状信息)。图像数据可以提供乳房的形状和/或组成的信息。应注意，模型数据12可以已经针对作为对象的特定个体或患者生成，或者可以已经基于若干对象的乳房的形状的平均生成(例如，使用统计形状分析方法)。模型数据12还可以已经使用其他方法并且从其他源(例如但不限于从医学图谱数据)获得并且生成。
系统100还包括模拟子系统120。模拟子系统120被配置用于获得取向传感器的传感器数据16，传感器数据16指示移动设备50的取向。取向传感器可以是在移动设备50内所提供的加速度计。可以存在在移动设备50上运行的软件应用，其将传感器数据16提供到系统100。应注意到，通过范例，移动设备50可以包括相机并且可以使用图像分析方法来基于从相机获得的图像来确定取向。传感器数据16可以从移动设备50直接地或者间接地传递到系统100和取向传感器。例如，可以使用无线通信(诸如但不限于WiFi或
)。应注意到，尽管未明确地示出在附图中，但是系统100可以包括用于获得取向传感器的传感器数据16的分离的传感器数据接口，传感器数据接口被连接到模拟子系统。非限制性范例在于，传感器数据接口可以是WiFi或
无线通信接口。
模拟子系统120还被配置用于使用生物力学模型通过将重力施加到生物力学模型从而获得变形的模型来确定重力乳房变形。重力在基于移动设备50的取向定义的力方向上被施加到生物力学模型。重力负载可以被施加到生物力学模型作为体积力。为了将重力施加到模型，力的取向可以基于移动设备50的显示器52中的生物力学模型的总体取向来确定。生物力学模型的总体取向可以通过例如但不限于将模型的坐标系链接到移动设备50的坐标系被链接到移动设备50的取向。例如，乳房的上部可以指向移动设备50的上边缘，而乳房的下部可以指向移动设备50的下边缘。这样一来，尽管生物力学模型的总体取向可以相对于移动设备坐标系保持固定，但是施加的重力的取向可以基于移动设备50的取向重新定义。
模拟子系统120可以基于例如但不限于本领域自身中通常已知的有限元或者有限差分法确定变形。作为范例，作为用于数学微分方程的近似解的数值方法的有限元方法可以被用于求解管理乳房的平衡方程。例如，可以使用Niftysim，其是开源包。Niftysim是总拉格朗日显式动力学求解器(TLED)。该算法求解基本运动方程。其他已知算法和包(诸如ANSYS或ABAQUS或用户定义的代码和程序)还可以被使用在用于确定变形的模拟子系统120中。
模拟子系统120还被配置用于生成用于将变形的模型显示在显示器52上的输出数据18。可以存在在移动设备50上运行的软件应用，其从系统100接收输出数据18并且将变形的模型显示在移动设备50的显示器52上。输出数据18可以在系统100与移动设备50之间直接地或者间接地传递。例如，可以使用无线通信。输出数据18的范例可以是变形的模型的图像。另一范例是表示变形的模型的网格，所述变形的模型可以由移动设备50可视化。应注意到，尽管未明确地示出在附图中，但是系统100可以包括用于将输出数据18提供到显示器52的分离的输出数据接口。非限制性范例在于，输出设备接口可以是WiFi或
无线通信接口。
应注意到，未变形的模型还可以被显示在显示器52上。为了获得未变形的模型，系统100可以被配置为例如通过暂时不管传感器数据16或者通过假定没有重力或者默认取向卸载生物力学模型。
模拟子系统120可以由运行适当的软件的一个或多个微处理器实现。软件能够已经被下载和/或被存储在对应的存储器中，例如但不限于易失性存储器(诸如RAM)或者非易失性存储器(诸如Flash)。应注意到，通常，系统100的模拟子系统120可以以电路的形式实施。备选地，系统100的一个或多个功能单元可以以可编程逻辑(例如但不限于现场可编程门阵列(FPGA))的形式被实施在系统100中。还应注意到，系统100可以以分布式方式实施，例如但不限于涉及不同的设备或装置。例如，分布可以根据客户端服务器模型。图1示出了这样的客户端服务器模型，而如下面所描述的图2示出了其中系统100的所有特征被集成在移动设备200中的范例。
还应注意到，生物力学模型可以已经使用用于生成用于模拟解剖结构的计算机模型的已知方法生成，例如但不限于B.Eiben等人的"Biomechanically guided prone-to-supine image registration of breast MRI using an estimated reference state."Biomedical Imaging(ISBI),2013IEEE 10th International Symposium on.IEEE,2013,B.Eiben等人的"Breast deformation modeling:comparison of methods to obtain apatient specific unloaded configuration."SPIE Medical Imaging.InternationalSociety for Optics and Photonics,2014或者V.Rajagopal,A.Lee,J.-H.Chung等人的Creating individual-specific biomechanical models of the breast for medicalimage analysis,Academic Radiology，第15卷，第1425-1436页(2008年)。作为范例，在这样的方法中，乳房的T2加权和脂肪抑制图像可以被组合以获得闭合皮肤表面；噪声降低可以与双边滤波器一起使用；已知分割方法可以被用于将图像分割为脂肪和乳房纤维腺体组织以及胸壁从而获得标示图像。根据标示图像，网格模型(诸如表面网格)可以使用例如移动立方体算法生成。得到的网格可以利用例如MeshLab的等参数变量重新网格化模块来细化。生物力学模型还可以基于体积网格模型(例如，四面体体积网格模型)来生成。可以使用例如Tetgen生成体积网格模型。模型中的每个组织可以具有预定材料性质。通用材料性质可以被分派到模型。例如，可以使用具有应变能量密度函数的可压缩的超弹性新胡克型本构材料模型。边界条件可以被定义用于生物力学模型。例如，可以假定乳房组织和肌肉牢固地附接到胸腔，因此，固定位移边界条件可以被施加在模型的后表面处。
图2示出了包括用于模拟对象的乳房变形的系统100的移动设备200。移动设备200包括取向传感器230和显示器240。移动设备200还包括用于接收模型数据12的输入接口210，模型数据12定义用于实现对乳房变形的模拟的对象的乳房的生物力学模型。移动设备200还包括模拟子系统220。模拟子系统220被配置用于内部地获得取向传感器230的传感器数据26，传感器数据26指示移动设备200的取向。模拟子系统220还被配置用于使用生物力学模型通过将重力施加到生物力学模型从而获得变形的模型来确定重力乳房变形；其中，重力在基于移动设备200的取向定义的力方向上被施加到生物力学模型。模拟子系统220还被配置用于生成用于将变形的模型显示在显示器240上的输出数据28。这样一来，与图1相比较，图2中的系统被集成到移动设备200中而不是对其分离。
应注意到，图1的模拟子系统120和图2的模拟子系统220可以被配置用于当传感器数据16、26指示移动设备50、200相对于重力的方向的取向的改变时重新确定重力乳房变形。应注意到，可以实时、以固定时间间隔等执行变形的重新确定。
图3A示出了用于模拟乳房变形的移动设备300，移动设备300在特定取向中并且移动设备300的显示器310显示乳房的变形生物力学模型320。
图3B示出了顺时针旋转90度的移动设备300，移动设备300的显示器310显示基于移动设备300的旋转取向计算的重新确定的变形的模型370。在图3B的范例中，移动设备300从直立纵向取向到横向取向旋转90度。应注意到，在图3A和图3B的范例中，假定重力在相对于显示器310的垂直向下方向上，并且这样一来，图3A的生物力学模型320表示直立位置中的乳房，而图3B的生物力学模型370表示仰卧位置中的乳房。
图4A示出了用于模拟乳房变形的移动设备400，移动设备400在特定方向上并且移动设备400的显示器410显示乳房的变形的模型420和手术计划的几何元素430。通过范例，几何元素430被示出为表示手术计划中的输入区的圆形。手术计划可以例如但不限于涉及手术介入(诸如乳房上的切割或乳房的部分的切口)。手术计划数据可以例如但不限于定义手术计划的类型、手术计划的参数，诸如切割的大小或切割的方向或使用在手术介入中的设备。表示手术计划的不同的方面的其他几何元素是同样可以想象的。
图4B示出了顺时针旋转90度的移动设备400，移动设备400的显示器410显示链接到基于移动设备400的旋转取向计算的重新确定的变形的模型470的变形的几何元素480。在图4B的范例中，移动设备400从直立纵向取向到横向取向旋转90度。
图4B示出了旋转移动设备400，其包括用于模拟乳房变形，将乳房的变形的模型470和变形的几何元素480显示在旋转的移动设备400的显示器410上的图1的系统100。
应注意到，移动设备可以包括用户交互子系统(未明确地示出在附图中)，其包括用于使得用户能够选择预定义手术计划的用户输入接口。用户交互子系统可以被配置用于使得用户能够在显示的模型上绘制几何元素。用户交互子系统可以被配置为使得用户能够至少编辑几何元素。例如，用户交互子系统可以被配置为使得用户能够删除几何元素、擦除并且重新绘制几何元素的部分和/或修改几何元素。用户交互子系统可以包括用于从由用户可操作的用户设备接收用户输入数据的用户输入接口。用户设备可以采取各种形式，包括但不限于触摸屏、键、笔、语音输入等。用户交互子系统可以具有对应于用户设备的类型的类型的(即，其可以是对应于其的用户设备接口)。
图5示出了用于使用从移动设备的取向传感器所获得的传感器数据16模拟对象的乳房变形的方法500，取向传感器被配置用于感测移动设备相对于重力的方向的取向，并且移动设备包括显示器。方法包括在题为“接收模型数据”的操作中，接收510模型数据12，模型数据12定义用于实现对乳房变形的模拟的对象的乳房的生物力学模型。方法500还包括在题为“获得传感器数据”的操作中，获得520取向传感器的传感器数据16，传感器数据16指示移动设备的取向。方法500还包括在题为“确定重力乳房变形”的操作中，使用生物力学模型通过将重力施加到生物力学模型从而获得变形的模型来确定530重力乳房变形，其中，重力在基于移动设备的取向定义的力方向上被施加到生物力学模型。方法500还包括在题为“生成输出数据”的操作中，生成540用于将变形的模型显示在移动设备的显示器上的输出数据。
图5的方法500可以在计算机上被实施为计算机实施的方法、专用硬件或两者的组合。如在图6中所图示的，用于计算机的指令(即，可执行代码)可以被存储在计算机程序产品610上，例如但不限于以一系列620机器可读物理标记和/或一系列具有不同的电气(例如，磁性或光学)性质或值的元件的形式。可执行代码可以以暂态或者非暂态方式存储。计算机程序产品的范例包括但不限于存储设备、光学存储设备610、集成电路、服务器、在线软件等。图6示出了光盘。
将意识到，根据本申请的摘要，系统和方法被提供用于使用从移动设备的取向传感器所获得的传感器数据模拟对象的乳房变形，取向传感器被配置用于感测移动设备相对于重力的方向的取向。根据系统和方法，访问定义乳房的生物力学模型的模型数据。模拟子系统被提供用于从移动设备的取向传感器获得传感器数据并且用于通过在基于移动设备的取向定义的方向上将重力施加到生物力学模型来确定重力乳房变形。变形的模型可以被显示在移动设备的显示器上。系统和方法提供模拟乳房变形的直观方式。
无论是否被指示为非限制性的范例、实施例或可选特征将不被理解为对如要求保护的本发明的限制。
将意识到，本发明还应用于计算机程序，特别地适于将本发明付诸实践的载体上或中的计算机程序。程序可以采取源代码、目标代码、代码中间源和目标代码的形式，诸如以部分编译形式或以适于使用在根据本发明的方法的实现方案中的任何其他形式。还将意识到，这样的程序可以具有许多不同的架构设计。例如，实施根据本发明的方法或者系统的功能的程序代码可以再细分为一个或多个子例程。将功能性分布在这些子例程中间的许多不同的方式对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。子例程可以一起被存储在一个可执行文件中以形成自包含程序。这样的可执行文件可以包括计算机可执行指令，例如，处理器指令和/或解析器指令(例如，JAVA解析器指令)。备选地，子例程中的一个或多个或全部可以被存储在至少一个外部库文件中并且要么静态要么动态地与主程序链接(例如，在运行时间处)。主程序包含对子例程中的至少一个的至少一个调用。子例程还可以包括对彼此的函数调用。与计算机程序产品有关的实施例包括对应于本文所阐述的方法中的至少一个的每个处理阶段的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子例程和/或被存储在可以静态或动态地链接的一个或多个文件中。与计算机程序产品有关的另一实施例包括对应于本文所阐述的系统和/或产品中的至少一个的每个模块的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子例程和/或被存储在可以静态或动态地链接的一个或多个文件中。
计算机程序的载体可以是能够携带程序的任何实体或设备。例如，载体可以包括数据存储设备，诸如但不限于ROM、CD ROM、半导体ROM或者磁性记录介质，例如，硬盘。此外，载体可以是可传输载体，诸如但不限于电或光信号，其可以通过无线电或其他模块经由电缆或光缆传达。当程序被实现在这样的信号中时，载体可以由这样的线缆或其他设备或模块构成。备选地，载体可以是程序被嵌入在其中的集成电路，集成电路适于执行相关方法或者使用在相关方法的执行中。
应当注意，上文所提到的实施例图示而不是限制本发明并且本领域的技术人员将能够在不脱离权利要求书的范围的情况下设计备选实施例。在权利要求中，被放置在圆括号内的任何附图标记不应当被解释为对权利要求的限制。动词“包括”和其词形变化的使用不排除除权利要求中陈述的那些外的元件或阶段的存在。在元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括若干不同的元件的硬件并且借助于适合地编程的计算机来实施。在枚举若干模块的设备权利要求中，可以通过硬件的同一项实现这些模块中的若干。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
Claims (15)
1.一种用于使用从移动设备(50、200、300、400)的取向传感器(230)获得的传感器数据(16、26)来模拟对象的乳房变形的系统(100)，所述取向传感器被配置用于感测所述移动设备相对于重力的方向的取向，所述移动设备包括显示器(52、240、310、410)，所述系统(100)包括：
-输入接口(110、210)，其用于接收模型数据(12)，所述模型数据(12)定义用于实现对所述乳房变形的模拟的所述对象的乳房的生物力学模型；
-模拟子系统(120、220)，其被配置用于进行以下操作：
-获得所述取向传感器(230)的所述传感器数据(16、26)，所述传感器数据(16、26)指示所述移动设备(50、200、300、400)的所述取向；
-使用所述生物力学模型通过将重力施加到所述生物力学模型从而获得变形的模型(320、370、420、470)来确定重力乳房变形，其中，所述重力在基于所述移动设备(50、200、300、400)的所述取向定义的力方向上被施加到所述生物力学模型；并且
-生成用于将所述变形的模型(320、370、420、470)显示在所述显示器(52、240、310、410)上的输出数据(18、28)。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述模拟子系统(120、220)被配置用于当所述传感器数据(16、26)指示所述移动设备(50、200、300、400)相对于重力的所述方向的所述取向的改变时重新确定所述重力乳房变形。
3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述系统(100)被提供有定义至少一个几何元素的手术计划数据，所述至少一个几何元素表示手术计划的至少部分并且被链接到所述生物力学模型，其中，所述模拟子系统(120、220)还被配置用于当确定所述重力乳房变形时确定所述至少一个几何元素的变形并且用于生成用于将变形的几何元素(430、480)与所述变形的模型(320、370、420、470)显示在所述显示器(52、240、310、410)上。
4.根据权利要求3所述的系统(100)，其中，所述手术计划数据作为元数据被提供到所述模型数据(12)。
5.根据权利要求3所述的系统(100)，其中，所述至少一个几何元素包括表示所述手术计划中的切口线的线元素。
6.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述模型数据(12)是使用具有以下项的组中的至少一项获得的：磁共振成像、乳房摄影、光学表面扫描、通用乳房建模、统计乳房建模以及超声断层摄影。
7.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述生物力学模型包括从具有以下项的组中选择的网格：三角形表面网格、包括相片级逼真的纹理映射的表面网格、以及体积网格。
8.一种包括根据权利要求1至7中的任一项所述的系统(100)的服务器，其中，所述模拟子系统(120、220)被配置用于从所述移动设备(50、200、300、400)接收所述传感器数据(16)，并且用于将所述输出数据(18)提供到所述移动设备(50、200、300、400)。
9.一种包括根据权利要求1至7中的任一项所述的系统(100)的移动设备(50、200、300、400)。
10.根据权利要求9所述的移动设备(50、200、300、400)，所述移动设备(50、200、300、400)还包括用户交互子系统，所述用户交互子系统包括用户输入接口和所述显示器(52、240、310、410)，其中，所述手术计划数据定义多个预定义手术计划，并且其中，所述用户交互子系统被配置用于使得用户能够从所述多个预定义手术计划选择所述手术计划。
11.根据权利要求9所述的移动设备(50、200、300、400)，所述移动设备(50、200、300、400)还包括用户交互子系统，所述用户交互子系统包括用户输入接口和所述显示器(52、240、310、410)，其中，所述用户交互子系统被配置用于使得用户能够将所述几何元素绘制在显示的模型上。
12.根据权利要求10或11所述的移动设备(50、200、300、400)，其中，所述用户交互子系统被配置为使得所述用户能够编辑所述至少一个几何元素。
13.根据权利要求12所述的移动设备(50、200、300、400)，其中，所述的编辑所述至少一个几何元素包括：
-删除所述几何元素；和/或
-擦除并且重新绘制所述至少一个几何元素的部分。
14.一种用于使用从移动设备的取向传感器获得的传感器数据模拟对象的乳房变形的方法(500)，所述取向传感器被配置用于感测所述移动设备相对于重力的方向的取向，所述移动设备包括显示器，所述方法(500)包括：
-接收(510)模型数据，所述模型数据定义用于实现对所述乳房变形的模拟的所述对象的乳房的生物力学模型；
-从所述取向传感器获得(520)所述传感器数据，所述传感器数据指示所述移动设备的所述取向；
-使用所述生物力学模型通过将重力施加到所述生物力学模型从而获得变形的模型来确定(530)重力乳房变形，其中，所述重力在基于所述移动设备的所述取向定义的力方向上被施加到所述生物力学模型；并且
-生成(540)用于将所述变形的模型显示在所述显示器上的输出数据。
15.一种包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质包括实现在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得在由适合的计算机或处理器运行时，令所述计算机或所述处理器执行根据权利要求14所述的方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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