CN110023883B - 用于病变移除的交互式网格放置和测量的方法和系统 - Google Patents

用于病变移除的交互式网格放置和测量的方法和系统 Download PDF

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Abstract

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。

Description

用于病变移除的交互式网格放置和测量的方法和系统
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。
本公开的一个方面提供了一种用于手术过程辅助的系统。该系统包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：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于所覆盖的网格上第二位置处；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。
通过本公开的一方面提供一种非瞬态机器可读介质，其上记录有信息，该信息用于手术过程辅助，其中该信息当被机器读取时使该机器执行以下步骤：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于所覆盖的网格上第二位置处；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。
本公开的一方面提供一种用于生成用于覆盖在肾脏的3D图像的表面上的网格的、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、存储能够连接到网络的通信平台。该方法包括下列步骤：获取肾脏的3D图像的第一横截轮廓，该横截轮廓包括凹陷区段和凸起区段；确定横截轮廓凹陷区段的第一端点和第二端点；基于第一端点和第二端点计算位于横截轮廓的凸起区段上的第三点；在设置于肾脏的前侧附近的横截轮廓的凸起区段上计算第一端点与第三点之间的第四点；计算肾脏的顶点和底点；以及基于第一端点、第二端点、第三点、第四点、顶点和底点生成包括多条经度曲线和多条纬度曲线的网格。
附加的优点和新颖的特征将部分地在以下描述中被阐述，且部分地将在本领域技术人员查阅了以下描述和附图后变得显而易见，或可通过示例的生产或操作来获知。可通过以下讨论的详细示例中所阐述的方法、手段、和组合的各个方面的实践或使用来实现和达到本教导的优点。
附图说明
根据示例性实施例进一步描述本文所描述的方法、系统和/或编程。这些示例性实施例将参考附图详述。这些实施例是非限制性的示例性实施例，其中贯穿附图的若干个视图，相同的附图标记表示相似的结构，并且其中：
图1示出用于执行保留肾单位手术(NSS)的示例性3D虚拟空间；
图2A描绘基于肾脏的形状而自动生成的示例性肾脏表面网格；
图2B描绘肾脏的示例性横截面；
图3A描绘根据实施例的围绕肾脏内的目标病变的示例性图形工具；
图3B描绘根据实施例的以第一取向设置的示例性图形工具和病变的几何特性的相应显示；
图4A示出根据实施例用于调整图形工具的取向的示例性手段；
图4B描绘根据实施例的以第二取向设置的示例性图形工具和病变的几何特性的相应显示；
图5描绘在3D虚拟空间内直接调整图形工具的深度的示例性手段；
图6描绘在3D虚拟空间内调整图形工具的半径(或尺寸)的示例性手段；
图7描绘概述了被执行以生成覆盖在肾脏表面上的网格的步骤的示例性流程图；
图8描绘示出了被执行以提供手术辅助的步骤的示例性流程图；以及
图9描绘了可以被用于实现结合本教导的专用系统的计算机的架构。
具体实施方式
在以下详细描述中，通过示例的方式阐述了许多具体细节以提供对相关教导的透彻理解。然而，对本领域技术人员而言应当明了的是，没有这些细节也可实践本教导。在其他实例中，已经以相对高的层级描述了公知的方法、过程、组件和/或电路，而没有细节，以避免不必要地使本教导的各方面变得模糊。
图1示出一个用于执行保留肾单位手术(NSS)的示例性3D虚拟空间101。已经从扫描医疗数据分割出的诸如肾脏103和病变105之类的一些有意义的泌尿解剖结构可以被放置在该3D空间内。诸如肾盂107、尿管109和肾动脉之类的其他相关结构可以是任选地可用的。通过一个实施例，该虚拟3D场景被显示在计算机监视器的2D屏幕上。必须理解的是，交互或操纵基于用户从2D计算机鼠标或键盘的输入在该虚拟3D空间内发生，该输入被转换成应用于3D虚拟空间内目标的3D动作。
图2A描绘基于肾脏的形状而自动生成的示例性肾脏表面网格，图2B描绘描绘肾脏的示例性横截面。正常的肾脏在距离身体中心更近的一侧具有凹陷的湾(bay)。通过一个实施例，为了导出网格线，通过肾脏的几何中心(例如，肾脏的质心)获取水平横截轮廓221(如在图2B中的顶部图中所示)。横截轮廓221通常通过凹陷的湾区域，因此具有凹陷区段223。凹陷区段223具有两个端点，一个端点靠近患者的前侧225，一个端点靠近患者的后侧227。基于这两个端点，可以确定到前侧的方向，即，从后侧端点到前侧端的方向。此外，位于轮廓221的凸起区段的最远点229可以被确定。点229充当覆盖在肾脏的表面上的网格的中间纬度曲线201的一端，而前侧凹陷端点225形成纬度曲线201的另一端。这两点(即，225和229)沿着设置在靠近前侧(在图2B中的顶部图中被描绘为A)的轮廓的凸起区段的中间点231被确定为中心经度曲线202需要穿过的点。
通过本公开的一个实施例，中心经度曲线202从由三个点组成的平面导出，这三个点为：肾脏的上述中间点231、顶部顶点207和底部顶点208。通过拟合肾脏形状的椭圆形并且投射肾脏形状上的两个点(这两个点是椭圆长轴的极点)可以分别确定顶部顶点207和底部顶点208。或者，通过一个实施例，可以通过分别确定肾脏的顶部和肾脏的底部中的、被设置在最远离肾脏的中心的点来计算顶部顶点和底部顶点。包含点231、207和208的平面与肾脏相交，并且形成轮廓。具体地，从顶部顶点207出发、经过中间点231并到达底部顶点208的部分轮廓区段形成中心经度曲线202。
通过一个实施例，(位于主经度曲线202的两侧的)两条附加的经度曲线203和204通过将中心平面移动至中心纬度曲线201的中点231两侧而生成。注意，点231被确定为通过主经度曲线202的点。对于具体的肾脏形状，中点也许不能提供相等的距离间隙。如果这样的话，可以调整平面位置以使得间隙大致相等。侧边经度曲线的起点和终点分别被确定为具有至中心经度曲线的起点和终点最短距离的点。
此外，通过本公开的一个实施例，上侧纬度曲线205由顶部顶点207与中间切片201之间中途切片的横截轮廓形成。以类似的方式，下侧纬度曲线206由中间切片201与底部顶点208之间的中途切片的横截轮廓形成。横截轮廓上的纬度区段由肾脏的中心、中途切片中的横截轮廓的中心和最远点所形成的平面来确定。该区段是在由平面分隔后的前部中的区段。纬度区段的两个端点也许不是理想的，或者甚至可能在两条经度曲线内部。如果这样的话，向纬度曲线添加至相应方向的一些延伸，并且使得它的长度接近从中心经线到侧向经线的长度。
在通过上述方法生成的纬度曲线和经度曲线后，这些曲线被覆盖在如图2A中所示的虚拟3D空间中的肾脏表面的顶部上。这样做为医师提供了获取关于以下信息的一些指示的优势能力：如果病变沿着潜在手术方向被投射到肾脏表面，则目标病变大致将位于何处。换句话说，通过在肾脏的表面上覆盖网格提供了关于外科医生在进行手术时应当关注网格的哪些部分/区段的图形显示。
通过一个实施例，如果自动生成的网格令人不满意，则网格可以被交互地调整到网各曲线的其他取向或放置。如图2B中所示，整个网格图案的取向可以通过在中心经度曲线202与中间纬度曲线201的相交点232处放置图形手柄230来改变。用户可以操纵手柄，并且可以将该手柄定位在在肾脏表面上的其他想要的位置处。网格随着图形手柄相应地移动，并且在手柄新移动的位置处居中。通过一个实施例，各个网格曲线也可通过在3D虚拟空间中(例如，通过用户的触摸操作)直接抓取曲线并且在水平或竖直方向上移动所选择的曲线被调整。被移动的网格曲线可自动包围(即，符合)肾脏表面。
图3A描绘根据实施例的围绕肾脏中的目标病变的示例性图形工具，并且图3B描绘根据实施例的以第一取向设置的示例性图形工具以及目标病变的几何特性的相应显示。
图3A描绘围绕目标病变105的圆柱体301。圆柱体301的和初始位置和取向基于病变位置来放置并且朝向肾脏的前向方向(即，从后侧到前侧的方向)来取向。圆柱体301的直径被确定为病变的最大直径。通过圆柱体301如图3B中所示地突出穿过网格，如果医师从肾脏表面开始，则这种方式向医师提供了关于病变所在位置的清楚的认知。通过一个实施例，系统也提供对应于图形工具(圆柱体)取向的病变的几何参数值，诸如：(i)圆柱体和/或病变的直径303的物理值，(ii)沿中心线从肾脏表面到病变的距离305，以及(ii)从病变的前侧到病变的后侧的距离307。这三个几何参数值为医师提供关于以下信息的视觉指示：需要肾脏内部的多深的穿透(从肾脏的表面开始测量)以到达病变区域，要完全剔除整个病变要多远以及(即，对应于图形工具的当前取向的病变深度307)多宽(即，直径)。必须理解的是，如果图形工具(例如，圆柱体)的初始取向和尺寸不令医师满意，则系统按照下述提供调整圆柱体的取向、尺寸和深度的交互手段
现在转至图4A，根据本公开的实施例图示了用于调整图形工具(例如，圆柱体)的取向的示例性手段，而图4B描绘根据实施例的以第二取向设置的图形工具以及病变的几何特性的相应显示。图4A示出用于调整圆柱体的取向的示例性手段。理解的是，该手段设计成在3D虚拟空间101内操作，使得用户能够获得最好的视觉反馈，而无需将目光留在其他地方，诸如，在显示屏的角落中操作滑块。通过一个实施例，用于操纵图形工具(圆柱体)的手段可以是操纵杆状的图形控制装置401和控制轴403，该图形控制装置401包括被设置在病变105的中心的旋转尖端，该控制轴403沿着圆柱体的中心轴线而设置。操纵杆控制装置包括被设置在控制轴的一端处的端球405，该控制轴可被操纵用于改变圆柱体的取向。新圆柱体位置的即时视觉反馈向用户提供(相对于圆柱体的新取向的)病变的几何特性，如图4B中所示。具体地，图4B描绘在用户利用操纵杆控制装置改变取向后圆柱体的不同取向以及病变的三个几何特性相对于圆柱体的新取向的的相应显示。
图5示出在3D虚拟空间101内直接调整圆柱体的深度的示例性手段。用户可以抓取圆柱体505的顶部边缘501或底部边缘，并且可以执行拖拽操作来将圆柱体的高度改变为不同的高度510。通过一个实施例，一旦圆柱体的高度被改变，圆柱体的长度也可以显示在屏幕上用于参考目的。图6描绘用于在3D虚拟空间101内调整圆柱体的半径(或尺寸)的示例性手段。用户可以(通过触摸操作)抓取附连至圆柱体605的图形控制装置601，并且可以进一步执行拖拽操作来将圆柱体的半径扩大或缩减为新尺寸610。圆柱体的直径值可以相应地被更新并显示。
图7描绘概述了被执行以生成将被覆盖在肾脏表面上的网格的步骤的示例性流程图。该过程在步骤710中开始，其中，获取通过肾脏的几何中心的肾脏的水平横截轮廓。
在步骤720，该过程确定横截轮廓的凹陷区段的第一端点和第二端点。如图2B中所示，第一端点被设置在肾脏的前侧，并且第二端点被设置在肾脏的后侧。
此外，在步骤730，该过程基于第一端点和第二端点来确定位于轮廓的凸起区段上的第三点。第三点被确定为在横截轮廓的凸起区段上的、被设置在最远离步骤720中确定的第一端点和第二端点的点。
该过程进一步进行到步骤740，其中，在被设置于朝向肾脏的前侧的轮廓的凸起区段上确定第一端点与第三端点之间的中心点。此外，在步骤750，确定肾脏的顶部顶点和底部顶点。注意，顶点和底点可以通过之前描述的任何一种技术来确定。
此后，该过程进行到步骤760，其中，基于上述确定的点来生成多条经度网格线(曲线)和纬度网格线(曲线)。具体地，回头参考图2B，主纬度曲线201通过以下点来确定：横截轮廓的凹陷区段的被设置于靠近肾脏前侧的端点、以及被设置于横截轮廓的凸起区段上的最远离横截轮廓的凹陷区段端点的点(229)。基于肾脏的顶部顶点、肾脏的底部顶点以及位于横截轮廓的凸起区段上的被设置于靠近肾脏的前侧的点225与229之间的点(231)，主经度曲线202被确定。此外，如先前所阐述，除了主经度曲线和主纬度曲线之外，可以如先前所描述地生成附加的经度曲线和纬度曲线。通过一个实施例，多条经度网格线和纬度网格线包括三条纬度曲线和三条经度曲线。在生成被包括在网格中的多条经度网格曲线和纬度网格曲线后，在过程的步骤770中，将网格覆盖在肾脏的表面上。
图8描绘图示出被执行以提供手术辅助的步骤的示例性流程图。该过程在步骤810中开始，其中，获取包含器官(例如，肾脏)和位于该器官内部的病变的3D虚拟空间。此外，该过程在步骤820在器官的表面上生成并覆盖网格(包括多条经度曲线和纬度曲线)。通过一个实施例，可以通过参考图7所描述的过程生成并覆盖网格。
图8的过程进一步进行到步骤830，其中，将病变投射在覆盖在器官的表面上的网格上的第一位置处。此外，在步骤840中，将图形工具定位在该第一位置处。例如，将诸如图3A中所描绘的圆柱体定位成以第一取向围绕病变。
然后该过程移动到步骤850，其中，在3D空间中显示对应于图形工具的第一取向的病变的几何信息。如先前所描述，病变的几何信息可包含(i)圆柱体和/或病变的直径303的物理值，(ii)沿中心线从肾脏表面到病变的距离305，以及(iii)从病变的前侧到病变的后侧的距离307。
此外，在步骤860中，可将图形工具操纵为以第二取向设置于器官的表面上的第二位置处。通过一个实施例，图形工具可以通过先前参考图4A所描述的技术来操纵。通过使能图形工具的操纵提供了优势能力，以辅助外科医生确定具体的路线以及手术工具将插入在肾脏内的深度以便取出病变。例如，通过一个实施例，操纵可以使外科医生能够确定诸如以下各项的特征：被骨头遮挡的器官的区域、主要血管等、靠近手术区域而的其他重要器官位置、以及操作工具至其他重要器官的距离等等。该操纵也使外科医生能够确定手术工具限制，诸如，工具的长度约束、工具的尺寸约束等等。
在操纵图形工具后，该过程在步骤870，在3D虚拟空间中显示对应于图形工具第二取向的病变的几何信息。必须理解的是，入图8中所描绘的步骤不以任何方式限制本公开的范围。具体地，如图8中所描绘的步骤可以连同其他手术工具的操作一起被执行。例如，通过将图形工具(例如，圆柱体)和虚拟超声腹腔镜探头两者显示在3D虚拟空间中，该圆柱体也可与该虚拟探针整合。超声腹腔镜探针可以通过模拟超声波扫描来显示病变位置，并且因此帮助为圆柱体工具确定病变位置。
为了实现如本公开中所描述的各种实施例和它们的功能，计算机硬件平台可被用作用于本文中所描述的元件中的一个或多个元件的(多个)硬件平台。此类计算机的硬件元件、操作系统和编程语言本质上是常规的，并且假定本领域技术人员足够熟悉那些技术以使那些技术适应于执行如本文中所述的特征。具有用户接口元件的计算机可以用于实现个人计算机(PC)或其他类型的工作站或终端设备，但是计算机如果适当地编程也可以充当服务器。相信本领域技术人员熟悉此类计算机装备的结构、编程和一般操作，并因此附图应当是不言自明的。
图9描绘了计算设备的架构，该计算设备可以被用于实现执行本教导的专用系统。结合本教导的此类专用系统具有包括用户接口元件的硬件平台的功能框图图示。计算机可以是通用计算机或专用计算机。两者可以被用于实现用于本教导的专用系统。如本文所述，该计算机900可用于实现手术过程辅助的任何组件。例如，如本文所述的本公开的特征可以经由计算机的硬件、软件程序、固件、或其组合被实现在计算机(诸如，计算机900)上。尽管为方便起见仅示出了一个此类计算机，但是与上述实施例有关的计算机功能可按分布式方式被实现在数个类似平台上，以使得处理负荷分布开来。
计算机900例如包括COM端口902，该COM端口902被连接到连接至该COM端口902的网络并且从连接至该COM端口902的网络被连接以促成数据通信。计算机900还包括用于执行程序指令的、一个或多个处理器形式的中央处理单元(CPU)904。示例性计算机平台包括内部通信总线906、不同形式的程序存储和数据存储，不同形式的程序存储和数据存储例如，盘908、只读存储器(ROM)910、或随机存取存储器(RAM)912，用于要由计算机处理和/或传递的各种数据文件以及可能的要由CPU 904执行的程序指令。计算机900还包括I/O组件914，其支持计算机与该计算机中的其他组件(诸如，用户接口元件916)之间的输入/输出流。计算机900还可经由网络通信来接收编程和数据。
因此，如上文所概述的方法和/或其他过程的各方面可被具体化在编程中。该技术的程序方面可被典型地认为是以在某种类型的机器可读介质上执行或具体化在某种类型的机器可读介质上的可执行代码和/或相关联的数据形式的“产品”或“制品”。有形的非瞬态“存储”类型介质包括以下任一者或全部：可在任何时间为软件编程提供存储的用于计算机、处理器或类似物等的存储器或其他存储，或它们的相关联的模块，诸如，各种半导体存储器、带驱动器、盘驱动器等等。
所有软件或软件的部分有时可以通过网络(诸如，因特网或各种其他电信网络)来传递。例如，此类通信可使得软件能够从一个计算机或处理器加载到另一个计算机或处理器中，例如，从管理服务器或搜索引擎的主机计算机加载到计算环境或实现计算环境或与用户兴趣推断结合的类似功能性的其他系统的(多个)硬件平台中。因此，可承载软件元素的另一种类型的介质包括光波、电波和电磁波，诸如，跨本地设备之间的物理接口、通过有线和光学地线网络、并且通过各种空中链路来使用。携载这些波的物理元件(诸如，有线或无线链路、光学链路或类似物等)也可以被认为是承载软件的介质。如本文中所使用，除非被限制于有形“存储”介质，否则诸如计算机或机器“可读介质”之类的术语指的是参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。
因此，机器可读介质可以采取许多形式，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可用于实现如附图中所示的系统或该系统的组件中的任一组件的光盘或磁盘，诸如，在任何(多个)计算机中的存储设备或类似物中的任一个。易失性存储介质包括动态存储器，诸如，此类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，其包括在计算机系统内形成总线的线。载波传输介质可采取电信号或电磁信号、或声波或光波(诸如，在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的那些)的形式。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡片纸带、具有孔图案的任何其他物理存储介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或卡带盒、传输数据或指令的载波、传输此类载波的电缆或链路、或者计算机可从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。在将一条或多条指令的一个或多个序列承载至物理处理器以供执行时可以涉及这些形式的计算机可读介质中的许多形式。
本领域技术人员将认识到，本教导顺应于各种修改和/或增强。例如，尽管上面描述的各种组件的实现可被体现在硬件设备中，但是它也可被实现为仅软件解决方案——例如，安装在现有服务器上。另外，如本文中所公开的手术辅助技术可被实现为固件、固件/软件组合、固件/硬件组合、或硬件/固件/软件组合。
尽管前文已经描述了被认为构成本教导和/或其他示例的内容，但是应理解，可以对其做出各种修改，并且本文公开的主题可以以各种形式和示例来实施，并且教导可以应用于许多应用中，仅其中的一些在本文中被已经描述。所附权利要求旨在要求保护落入本教导的真实范围内的任何和所有应用、修改和变型。

Claims (28)

1.一种用于手术过程辅助的在计算设备上实现的方法，所述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，所述方法包括：
获取3D空间，所述3D空间包括器官以及位于所述器官内的病变；
基于所述器官的形状在所述器官的表面上生成并覆盖网格，其中所述网格包括包围所述器官的表面的多条经度和纬度曲线；
将所述病变投射在所述器官的所述表面上的所覆盖的网格上的第一位置处；
在所述第一位置处将图形工具定位在所述3D空间中，所述图形工具围绕所述病变并以第一取向设置；
在所述3D空间中显示与所述图形工具的所述第一取向相对应的所述病变的多个参数值；
将所述图形工具操纵为以第二取向被设置在所述所覆盖的网格上的第二位置处；以及
在所述3D空间中显示与所述图形工具的所述第二取向相对应的所述病变的所述多个参数值。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述器官是肾脏，所述图形工具是圆柱体。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述生成网格步骤进一步包括：
通过所述器官的几何中心获取所述器官的横截轮廓，所述横截轮廓包括凹陷区段和凸起区段。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：
确定所述横截轮廓的所述凹陷区段的第一端点和第二端点；以及
基于所述第一端点和所述第二端点计算位于所述横截轮廓的所述凸起区段上的第三点。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括：
在设置于所述器官的前侧附近的所述横截轮廓的所述凸起区段上计算所述第一端点与所述第三点之间的第四点；以及
计算所述器官的顶点和底点。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：
基于所述第一端点、所述第二端点、所述第三点、所述第四点、所述顶点和所述底点生成包括多条经度曲线和多条纬度曲线的所述网格。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述病变的所述多个参数值包括：所述病变的直径、所述病变的厚度、以及所述病变到所述器官的所述表面的距离。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述图形工具经由操纵杆来操纵，所述操纵杆包括沿所述图形工具的轴线设置的轴，所述轴在一端包括尖端并且在另一端包括球体，并且其中，所述尖端被设置在所述病变的中心，并且所述球体基于用户输入是能移动的。
9.如权利要求2所述的方法，其中，所述圆柱体的直径基于所述病变的直径来确定，所述圆柱体的长度和直径基于用户输入是能调整的。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
调整图形手柄来确定所述网格的对准，所述图形手柄被显示在所述网格的主经度轴线和主纬度轴线相交之处的点处。
11.一个用于手术过程辅助的系统，包括：
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成：
获取3D空间，所述3D空间包括器官以及位于所述器官内的病变；
基于所述器官的形状在所述器官的表面上生成并覆盖网格，其中所述网格包括包围所述器官的表面的多条经度和纬度曲线；
将所述病变投射在所述器官的所述表面上的所覆盖的网格的第一位置处；
在所述第一位置处将图形工具定位在所述3D空间中，所述图形工具围绕所述病变并以第一取向设置；
在所述3D空间中显示与所述图形工具的所述第一取向相对应的所述病变的多个参数值；
将所述图形工具操纵为以第二取向被设置在所述所覆盖的网格上的第二位置处；以及
在所述3D空间中显示与所述图形工具的所述第二取向相对应的所述病变的所述多个参数值。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述器官是肾脏，所述图形工具是圆柱体。
13.如权利要求11所述的系统，其中，所述至少一个处理器被进一步配置成：
通过所述器官的几何中心获取所述器官的横截轮廓，所述横截轮廓包括凹陷区段和凸起区段。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个处理器被进一步配置成：
确定所述横截轮廓的所述凹陷区段的第一端点和第二端点；以及
基于所述第一端点和所述第二端点计算位于所述横截轮廓的所述凸起区段上的第三点。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述至少一个处理器被进一步配置成：
在设置于所述器官的前侧附近的所述横截轮廓的所述凸起区段上计算所述第一端点与所述第三点之间的第四点；以及
计算所述器官的顶点和底点。
16.如权利要求11所述的系统，其中，所述病变的所述多个参数值包括：所述病变的直径、所述病变的厚度、以及所述病变到所述器官的所述表面的距离。
17.如权利要求11所述的系统，其中，所述图形工具经由操纵杆来操纵，所述操纵杆包括沿所述图形工具的轴线设置的轴，所述轴在一端包括尖端并且在另一端包括球体，并且其中，所述尖端被设置在所述病变的中心，并且所述球体基于用户输入是能移动的。
18.如权利要求12所述的系统，其中，所述圆柱体的直径基于所述病变的直径来确定，所述圆柱体的长度和直径基于用户输入是能调整的。
19.一种非瞬态机器可读介质，其上记录有信息，所述信息用于手术过程辅助，其中所述信息当被机器读取时使所述机器执行以下步骤：
获取3D空间，所述3D空间包括器官以及位于所述器官内的病变；
基于所述器官的形状在所述器官的表面生成并覆盖网格，其中所述网格包括包围所述器官的表面的多条经度和纬度曲线；
将所述病变投射在所述器官的所述表面上的所覆盖的网格上的第一位置处；
在所述第一位置处将图形工具定位在所述3D空间中，所述图形工具围绕所述病变并以第一取向设置；
在所述3D空间中显示与所述图形工具的所述第一取向相对应的所述病变的多个参数值；
将所述图形工具操纵为以第二取向被设置在所述所覆盖的网格上的第二位置处；以及
在所述3D空间中显示与所述图形工具的所述第二取向相对应的所述病变的所述多个参数值。
20.一种用于生成用于覆盖在肾脏的3D图像的表面上的网格的、在计算设备上实现的方法，所述计算设备具有至少一个处理器、存储以及能够连接到网络的通信平台，所述方法包括：
获取所述肾脏的所述3D图像的第一横截轮廓，所述横截轮廓包括凹陷区段和凸起区段；
确定所述横截轮廓的所述凹陷区段的第一端点和第二端点；
基于所述第一端点和所述第二端点计算位于所述横截轮廓的所述凸起区段上的第三点；
在设置于所述肾脏的前侧附近的所述横截轮廓的所述凸起区段上计算所述第一端点与所述第三点之间的第四点；
计算所述肾脏的顶点和底点；以及
基于所述第一端点、所述第二端点、所述第三点、所述第四点、所述顶点和所述底点生成包括多条经度曲线和多条纬度曲线的网格。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述横截轮廓通过所述肾脏的几何中心来获取。
22.如权利要求20所述的方法，其中，所述第三点设置为最远离所述第一端点和所述第二端点。
23.如权利要求20所述的方法，其中，所述多条经度曲线和所述多条纬度曲线包括主经度曲线和主纬度曲线，所述第一端点和所述第三点形成所述主纬度曲线的端点。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述主经度曲线由所述顶点、所述底点和所述第四点来限定。
25.如权利要求20所述的方法，其中，计算所述肾脏的顶点和底点的步骤进一步包括：
将椭圆形状拟合至所述肾脏的所述3D图像；
在所述肾脏的所述3D图像上投射设置在所述椭圆形状的长轴上的端点对。
26.如权利要求20所述的方法，其中，所述多条经度曲线和所述多条纬度曲线包括3条纬度曲线和3条经度曲线。
27.如权利要求23所述的方法，其中，所述多条纬度曲线包括上纬度曲线和下纬度曲线，所述上纬度曲线基于所述肾脏的第二横截轮廓而生成，所述下纬度曲线基于所述肾脏的第三横截轮廓而生成。
28.如权利要求27所述的方法，其中，所述肾脏的所述第二横截轮廓在设置于所述肾脏的顶部与所述主纬度曲线之间的所述肾脏上的第一位置处获取，并且所述肾脏的所述第三横截轮廓在设置于所述肾脏的底部与所述主纬度曲线之间的所述肾脏上的第二位置处获取。
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