CN110448359A - 提高经颈静脉肝内门体分流术成功率的手术导航设备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在经颈静脉肝内门体分流术中提高经肝静脉穿刺门静脉的成功率的手术设备及其应用。

Description

提高经颈静脉肝内门体分流术成功率的手术导航设备及其 应用

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体地涉及提高穿刺成功率的手术设备及其应用，更具体地涉及用于在经颈静脉肝内门体分流术(TIPS)中提高穿刺成功率的手术设备及其应用。

背景技术

经颈静脉肝内门体分流术(transjugular intrahepatic portosystemic shunt,TIPS)是指由颈静脉处穿刺插管经下腔静脉至肝静脉，穿刺肝实质至肝内门静脉分支，建立有效的分流道并栓塞曲张静脉，达到降低门静脉压力的目的。对于门静脉高压所致的食管静脉曲张破裂出血，传统治疗方法有外科手术、内镜下套扎治疗及药物硬化治疗和肝移植等。自1988年德国Freiburg大学将经颈静脉肝内门体分流技术正式应用于临床并获成功，经过20多年的临床应用和技术改进，作为微创治疗的TIPS技术在治疗门静脉高压症所致的上消化道出血、腹水中逐渐开始发挥着不可替代作用(陈发玉,TIPSS治疗门静脉高压症进展,辽宁医学院学报,2011)。

自第一次开展TIPS治疗以来的20余年，关于该技术的操作步骤、适应症和禁忌症的标准已日臻完善。

TIPS主要包括如下步骤：1)建立门体通道(经肝静脉穿刺门静脉)；2)导入直头侧孔导管；3)栓塞侧支循环静脉；4)球囊导管预扩张分流道；和5)分流道植入支架。

目前，TIPS的临床适应症及禁忌症如下：适应症包括(1)急性或反复食管胃底曲张静脉破裂出血，TIPSS止血率超过90％，并可明显降低再出血率及死亡率；(2)其他保守治疗无效者和肝功能Child B级、C级不适于手术的受试者；(3)顽固性腹水或胸水；(4)肝肾综合征；(5)Budd-Chiari综合征；(6) 肝移植术前准备。禁忌症又分为相对禁忌证和绝对禁忌证，其中相对禁忌证包括败血症、门静脉血栓或癌栓、严重慢性阻塞性肺疾病、肝动脉-门静脉瘘所致的门静脉高压等；绝对禁忌证包括心功能不全、肾功能衰竭、肝功能衰竭、肝囊性病、门脉海绵样变性、靠近第一、第二肝门处肝细胞癌、晚期肝性脑病等。可见，TIPS的适应症相对有限，而禁忌症又比较多。这在一定程度上限制了这项技术的进一步发展。

目前TIPS手术的主要技术难点包括：1)在X线机监视下经肝静脉穿刺门静脉的成功率较低；2)发生术后分流道再狭窄；和3)发生术后肝性脑病等。随着器械的改进，特别是PTFE(聚四氟乙烯)覆膜支架的应用，受试者术后分流道再狭窄的发生率已经得到显著降低，有效延长了受试者的生存期 (Rossle,M.,J Hepatol,2013.59(5):p.1081-93和Bureau,C.等,Liver Int,2007, 27(6):p.742-7)。TIPS术后的肝性脑病的发生率一般为15％-48％，选择相对直径较小的支架和减少过度分流的相关研究也在一定程度上降低了TIPS术后肝性脑病的发生率(Riggio,O.等,J Hepatol,2010,53(2):p.267-72)。

因此，如何在X线机监视下安全而高效地实施经肝静脉穿刺门静脉已成为亟待解决的问题。在TIPS中经肝静脉穿刺门静脉的过程中，与技术相关的并发症主要包括肝包膜穿孔、腹膜血肿、胆道出血、溶血等(Fidelman,N. 等,Am J Roentgenol,2012.199(4):p.746-55)。虽然这些并发症随着TIPS技术的推广以及超声的广泛应用已得到了一定的控制，但经肝静脉穿刺门静脉仍然是TIPS手术中最大的技术难点之一。经肝静脉穿刺门静脉的一般流程为：受试者在导管室中完成局部麻醉，首先穿刺右侧颈内静脉。在X线透视下将导管送至右心房-下腔静脉直至右肝内静脉。进行门静脉楔形造影以明确门静脉及其分支解剖结构，从右肝静脉向前下方直接穿刺门静脉，这被认为是目前TIPS手术中最安全的穿刺途径(Siramolpiwat,S.,World J Gastroenterol,2014.20(45):p.16996-7010)。目前TIPS术中穿刺肝内门静脉分支的器械主要为RUPS-100，其他类型器材较少使用。RUPS-100穿刺组件由外鞘、塑料导向管、金属导向管及套管针组成(褚建国,我国经颈静脉肝内门体分流技术的发展现状及其规范化,中华介入放射学电子杂志,2013,1(2))。然而该穿刺组件是按照欧美国家人种的体型、血管网络特点和丙肝体积(酒精肝)设计的，并不完全适合我国乙型肝炎后肝硬变肝萎缩的受试者。在实践中，采用该穿刺组件进行门静脉分支穿刺的命中率较低，不仅患者多受痛苦，医生和患者也需要遭受更大剂量的X线照射。更严重的是，这也会使得手术实施者穿出肝包膜误入肝外门静脉主干而造成腹腔大出血。所以，通常手术实施者在实施向肝内门静脉分支穿刺前，必须仔细研读门静脉造影的结果，并根据上述门静脉造影所显示的门静脉位置、形态及肝静脉与门静脉分支的前后关系，在体外对RUPS-100进行手工调整(大多数情况需要加大该穿刺针的弯曲角度)，至于弯曲的角度是否合适，只能依赖于手术实施者的经验。由于依靠医生肉眼进行手术，对于术中穿刺针所在的位置以及穿刺针与受试者身体各个部位之间的位置关系的判断同样依赖于手术实施者的经验。此外，由于受试者在手术中的呼吸运动会产生身体位移而造成位置偏差，因此即使是有经验的实施者通常也需要进行多次穿刺(大约7-10次)才能成功。

亟需一种适合我国人群特点的、提高TIPS术中经肝静脉穿刺门静脉成功率的手术设备。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高TIPS术中经肝静脉穿刺门静脉成功率的手术设备及其应用。

具体地，本发明涉及如下各项：

1.一种穿刺装置，其包括：

(1)设置在针杆上的金属空心穿刺针，所述穿刺针尖端1.8-2.2cm，优选 2.0cm与针杆呈60-90度，优选70-80度，更优选72-78度，最优选75度的角度，任选地所述角度可根据情况调节；

(2)传感器，所述传感器安装在所述穿刺针的空心内，用于指示穿刺针的位置和/或移动；

(3)导管，所述导管套于穿刺针外，该导管一端与穿刺针尖端角度起始处对齐，另一端通过螺纹固定在所述针杆的尾端。

2.根据项1所述的穿刺装置，其中所述金属空心穿刺针为14G或18G 金属空心穿刺针。

3.根据项1或2所述的穿刺装置，其中所述传感器是至少5自由度 (5DOF)的传感器。

4.根据项1-3中任一项所述的穿刺装置，其中所述导管为10F导管或 5F导管。

5.根据项1-3中任一项所述的穿刺装置，其用于经颈静脉肝内门体分流术中经肝静脉穿刺门静脉的步骤。

6.一种基于增强现实的手术系统，其包括：

(1)项1-5中任一项所述的穿刺装置；

(2)电磁空间测量系统，其包括：

(i)一个或多个可嵌入所述穿刺装置的传感器或探头，

(ii)台式场发生器，其用于使由导电金属造成的潜在追踪失真最小化，

(iii)传感器接口单元(SIU)，其用于将来自传感器的电信号放大并数字化，并使潜在的数据噪声最小化，

(iv)系统控制单元(SCU)，其用于收集追踪数据，计算每个传感器的位置和方向，并与全息计算机影像设备接合以将收集和计算的结果传输到所述全息计算机影像设备；和

(v)任选的柔性管，

其中所述电磁空间测量系统用于追踪穿刺针的位置以及穿刺针与受试者自身各个部位之间的位置关系；

(3)全息计算机影像设备，其包括头戴式影像设备和计算机工作站，其中所述全息计算机影像设备用于为手术的实施者提供实时影像的反馈和/或指引；和

(4)任选的呼吸门控系统，其中所述呼吸门控系统能够弥补手术中由于受试者呼吸运动产生位移而造成的误差。

7.项6所述的手术系统，其中所述计算机工作站包括至少2.7GHz基频、 4核8线程的处理器、至少6GB显存192位宽的显卡、至少16GB内存、至少256GB固态硬盘和至少1TB硬盘。

8.项6或7所述的手术系统，所述系统能够建立以下三种坐标之间的联系：

(1)真实世界坐标W，其为受试者自身各个部位的坐标；

(2)虚拟图像坐标CT，其为所述电磁空间测量系统通过提供二维码标志而在所述坐标W中定位虚拟图像的坐标，其中所述虚拟图像是根据受试者术前的CT或MRI扫描中提取的；和

(3)磁导航坐标M，其为通过所述电磁空间测量系统确定的所述穿刺装置的坐标。

9.项8所述的手术系统，所述坐标CT与坐标W之间的联系是通过建立从CT到W的刚性变换矩阵t_1得到的，所述坐标M与坐标CT之间的联系是通过建立从M到CT的刚性变换矩阵t_2得到的。

10.项9所述的手术系统，其中通过移动所述二维码标志使虚拟图像在全息透镜视图中与真实物体对齐，从而校准矩阵t_1，并通过使用Horn算法登记点集来校准矩阵t_2。

11.项8-10中任一项所述的手术系统，其中所述呼吸门控系统通过如下步骤来弥补虚拟图像坐标CT和真实世界坐标W之间由于受试者呼吸运动产生的位移误差：

(a)采集受试者的呼吸波形；

(b)确定术前CT或MRI图像采集时受试者所处的呼吸时相，计算受试者呼吸幅度产生的位移；和

(c)根据呼吸时相实时调整虚拟图像坐标CT，使真实世界坐标W和虚拟世界坐标CT在受试者整个呼吸时相达到融合匹配。

发明的效果

根据本发明，提供一种提高TIPS术中经肝静脉穿刺门静脉成功率的手术设备及其用途，其优势至少在于：

1.本发明的手术设备更适合我国乙型肝炎后发生一定程度的肝硬变和/ 或肝萎缩的受试者；

2.本发明的基于增强现实的手术设备可提高经肝静脉穿刺门静脉的准确性和成功率，减少患者痛苦，减少手术时间，减少临床前试验中患者的照射剂量和造影剂剂量，减少术中患者和医生的照射剂量；

3.本发明的基于增强现实和/或呼吸门控的手术设备大幅降低对于医生经验的依赖性，并可减少由于受试者在手术中的呼吸运动而造成位置偏差，从而减少穿刺成功所需的穿刺次数。

4.增加适于实施TIPS术的病况并相对减少禁忌的病况，从而促进TIPS 的进一步发展和普及，为更多的患者带来健康益处。

附图说明

图1显示本发明的一种基于HMD-AR的手术导航系统。

图2中的(a)-(c)显示本发明的一种改进的5DOF穿刺装置，其中(a)显示 18G金属空心穿刺针，其内设置有Aurora 5自由度(5DOF)传感器；(b)显示 Aurora 5DOF传感器已被密封与针内；(c)显示套有5F导管的穿刺针。

图3显示系统坐标校准步骤，其中真实世界坐标(W)为受试者自身各个部位的坐标；虚拟图像坐标(CT)为本发明的电磁空间测量系统通过提供二维码标志而在真实世界坐标(W)中定位虚拟图像的坐标，所述虚拟图像是根据受试者术前的CT或MRI扫描中提取的；磁导航坐标(M)为通过本发明的电磁空间测量系统确定的。

图4显示在假体模型中验证本发明的手术系统的准确性，一次穿刺后采用CT图像证实穿刺成功。

图5显示在动物(比格犬)中活体验证本发明的手术系统的准确性，一次穿刺后采用血管造影证实穿刺成功。

发明的具体实施方式

本说明书中提及的科技术语具有与本领域技术人员通常理解的含义相同的含义，如有冲突以本说明书中的定义为准。

如本发明中使用的，术语“经颈静脉肝内门体分流术(TIPS)”是指采用特殊的介入治疗器械，在X线透视导引下，经颈静脉入路，建立肝内的位于肝静脉及门静脉主要分支之间的人工分流通道，并以金属内支架维持其永久性通畅，达到降低门脉高压后控制和预防食道胃底静脉曲张破裂出血，促进腹水吸收的介入手术。

在一个实施方案中，本发明提供一种穿刺装置，其包括穿刺针、传感器和导管。所述穿刺针设置在针杆上，其为空心，由金属制成。在一个实施方案中，所述穿刺针与针杆一体形成。在一个实施方案中，所述穿刺针与针杆相连接。在一个实施方案中，所述穿刺针全长为10-100厘米，优选20-80厘米，更优选30-70厘米。在一个实施方案中，所述穿刺针的尖端2cm与针杆呈60-90度，优选70-80度，更优选72-78度，最优选75度的角度。在一个实施方案中，所述穿刺针的粗度为14G或18G，优选18G。

在一个实施方案中，本发明的传感器可为任何适于安装在所述穿刺针的空心内的传感器，其用于指示穿刺针的位置和/或移动。

在一个实施方案中，本发明的导管可为任何适于套装在所述穿刺针外部的导管。在一个实施方案中，导管的一端与穿刺针尖端角度起始处对齐，另一端通过螺纹固定在穿刺针的尾部。在一个实施方案中，导管为10F导管或 5F导管，优选5F导管。

在一个实施方案中，本发明提供一种基于增强现实的手术系统，其包括：本发明的穿刺装置、电磁空间测量系统和全息计算机影像设备。在一个实施方案中，本发明的电磁空间测量系统包括：一个或多个可嵌入本发明的穿刺装置的传感器或探头，其用于指示穿刺针的位置和/或移动；台式场发生器，其用于使由导电金属造成的潜在追踪失真最小化，传感器接口单元(SIU)，其用于将来自传感器的电信号放大并数字化，并使潜在的数据噪声最小化；和系统控制单元(SCU)，其用于收集追踪数据，计算每个传感器的位置和方向，并与本发明的全息计算机影像设备连接以将收集和计算的结果传输到所述全息计算机影像设备。在一个实施方案中，本发明的电磁空间测量系统用于追踪穿刺针的位置以及穿刺针与受试者自身各个部位之间的位置关系。在一个实施方案中，本发明的电磁空间测量系统还包括任选的柔性管，其中可布置传感器或探头。在一个实施方案中，本发明的全息计算机影像设备包括头戴式影像设备和计算机工作站。在一个实施方案中，本发明的全息计算机影像设备用于为手术的实施者提供实时影像的反馈和/或指引。

由于磁场强度不受人体或一般物品的衰减影响，故能够保持稳定的测量精度和测量范围。本发明的电磁空间测量系统采用电磁跟踪测量原理，无遮挡效应，并符合医疗器械的相关标准，可用于手术室环境。本发明的电磁空间测量系统可提供对小型传感器的实时无障碍追踪。所述的小型传感器包括但不限于嵌入手术工具、探测器、针、导丝及导管中的传感器。本发明的电磁空间测量系统可以五个或六个自由度追踪在身体内部及外部的一个或多个小型传感器的位置和方向。本发明所述的电磁空间测量系统可实现厘米- 亚毫米级的追踪。

全息影像技术是利用干涉和衍射原理来记录并再现物体真实的三维图像的技术。全息影像技术采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以全息影像不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。然后对利用数字图像基本原理再现的全息图进行进一步处理，去除数字干扰，得到清晰的全息影像。

本发明的全息计算机影像设备通过头戴式影像设备向眼睛发送光学信号，可以实现增强现实的效果。增强现实是一种将虚拟信息与真实世界相互融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、声音、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。本发明的增强现实旨在建立真实世界(受试者的身体部位)与受试者术前通过CT或MRI扫描得到的虚拟图像之间的联系，从而指导经肝静脉穿刺门静脉的过程。

在一个实施方案中，本发明的计算机工作站足以支持本发明的增强现实。在一个实施方案中，本发明的计算机工作站包括足以支持本发明的增强现实的硬件和软件。在一个实施方案中，本发明的计算机工作站包括至少2.7GHz 基频、4核8线程的处理器、至少6GB显存192位宽的显卡、至少16GB内存、至少256GB固态硬盘和至少1TB硬盘。

在一个实施方案中，本发明提供一种基于增强现实的手术系统，其包括：本发明的穿刺装置、电磁空间测量系统、全息计算机影像设备以及呼吸门控系统。由于患者的呼吸会造成病灶位置及重要器官的移动，导致治疗的脱靶以及对重要器官的损伤。呼吸门控技术是利用呼吸运动时的胸廓运动规律进行门控成像的技术，它可在一定程度上减少呼吸运动对靶区识别的影响，实时精确勾勒靶区位置，减少呼吸运动产生的伪影。在一个实施方案中，本发明的呼吸门控系统能够弥补手术中由于受试者呼吸运动产生位移而造成的误差。

在一个实施方案中，本发明的手术系统能够建立以下三种坐标之间的联系：

(1)真实世界坐标W，其为受试者自身各个部位的坐标；

(2)虚拟图像坐标CT，其为所述电磁空间测量系统通过提供二维码标志而在所述坐标W中定位虚拟图像的坐标，其中所述虚拟图像是根据受试者术前的CT或MRI扫描中提取的；和

(3)磁导航坐标M，其为通过本发明的电磁空间测量系统确定的本发明的穿刺装置的坐标。

在一个实施方案中，所述坐标CT与坐标W之间的联系是通过建立从CT 到W的刚性变换矩阵t_1得到的，所述坐标M与坐标CT之间的联系是通过建立从M到CT的刚性变换矩阵t_2得到的。

在一个实施方案中，需要对所述刚性变换矩阵t_1和刚性变换矩阵t_2 进行校准以使受试者术前通过CT或MRI扫描得到的虚拟图像更好地反映真实世界(受试者的身体部位)，从而更精确地指导经肝静脉穿刺门静脉。

在一个实施方案中，刚性变换矩阵t_1通过移动所述二维码标志使虚拟图像在全息影像中与真实物体对齐来进行校准。在一个实施方案中，刚性变换矩阵t_2通过使用Horn算法登记点集来进行校准。

在一个实施方案中，本发明的呼吸门控系统通过如下步骤来弥补虚拟图像坐标CT和真实世界坐标W之间由于受试者呼吸运动产生的位移误差：

(a)采集受试者的呼吸波形；

(b)确定术前CT或MRI图像采集时受试者所处的呼吸时相，计算受试者呼吸幅度产生的位移；和

(c)根据呼吸时相实时调整虚拟图像坐标CT，使真实世界坐标W和虚拟世界坐标CT在受试者整个呼吸时相达到融合匹配。

实施例

以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明不受这些实施例的限制。

实施例1：构建经肝静脉穿刺门静脉的手术系统

首先，制备了一种5DOF的穿刺装置(参见图2)。这个穿刺装置包括： 18G的金属空心穿刺针、预装在空心穿刺针内的Aurora 5DOF传感器以及套在穿刺针外面的5F导管。所述穿刺针尖端2厘米与针杆呈75度的角度，该角度可根据情况加以调节。所述导管头端同穿刺针尖斜面起始部对齐，尾端通过螺纹口同针杆的尾端固定。

第二，构建了基于头显增强现实的手术系统。在这个系统中，采用上述制备的穿刺装置，并通过电磁导航的增强现实技术融合了实际的手术室影像与患者术前的CT/MRI图像。具体地，这个导航系统包括：一套NDI Aurora 工具包(Aurora 6DOF探头、Aurora 6DOF参考、Aurora 5DOF柔性管、平面场发生器、传感器接口单元SIU、系统控制单元SCU)，微软HoloLens和工作站(Terrans Force T7-B，其包括6820HK、Nvidia GTX 1060、16GB RAM、256GB SSD和1TB硬盘)。HoloLens的仿真平台软件是Visual3D Simulation-E v1.0Beta版。

实施例2：建立以下三种坐标之间的关系和校准

建立以下三种坐标之间的联系：

(1)真实世界坐标W，其为受试者自身各个部位的坐标；

(2)虚拟图像坐标CT，其为本发明的电磁空间测量系统通过提供二维码标志而在所述坐标W中定位虚拟图像的坐标，其中所述虚拟图像是根据受试者术前的CT或MRI扫描中提取的；和

(3)磁导航坐标M，其为通过本发明的电磁空间测量系统确定的本发明的穿刺装置的坐标。

所述坐标CT与坐标W之间的联系是通过建立从CT到W的刚性变换矩阵t_1得到的，所述坐标M与坐标CT之间的联系是通过建立从M到CT的刚性变换矩阵t_2得到的。如图3所示，通过手动移动所述二维码标志使虚拟图像在全息影像中与真实物体对齐来校准刚性变换矩阵t_1。通过使用 Horn算法登记点集来进行校准刚性变换矩阵t_2。本发明的电磁空间测量系统实时记录传感器的位置信息，所述位置信息通过矩阵t_1和t_2分别映射到CT和W。

由此，将真实世界坐标W、虚拟图像坐标W和本发明的穿刺装置的磁导航坐标M相统一，从而实现经肝静脉穿刺门静脉的手术导航。

实施例3：包括呼吸门控系统的手术系统

本系统还应用了呼吸门控系统以弥补虚拟图像坐标和真实世界坐标由于受试者呼吸运动产生的位移误差。具体方案是：采集受试者的呼吸波形，确定术前CT/MRI图像采集时受试者所处的呼吸时相，计算受试者呼吸幅度产生的位移，根据呼吸时相实时调整虚拟图像的坐标，使真实世界坐标和虚拟世界坐标在受试者整个呼吸时相均达到融合匹配。

实施例4：本发明手术系统提高了穿刺成功率

如图4所示，本发明的手术系统对于穿刺准确性和成功率的作用在假体模型中得到了验证，一次穿刺后采用CT图像证实穿刺成功。如图5所示，本发明的手术系统对于穿刺准确性和成功率的作用也在动物(比格犬)活体中得到了验证，一次穿刺后采用血管造影证实穿刺成功。

本发明的手术系统的穿刺成功率与常规方法的比较如下表所示：

表1：穿刺成功率的比较

还需要说明的是，在可实施且不明显违背本发明的主旨的前提下，在本说明书中作为某一技术方案的构成部分所描述的任一技术特征或技术特征的组合同样也可以适用于其它技术方案；并且，在可实施且不明显违背本发明的主旨的前提下，作为不同技术方案的构成部分所描述的技术特征之间也可以以任意方式进行组合，来构成其它技术方案。本发明也包含在上述情况下通过组合而得到的技术方案，并且这些技术方案相当于记载在本说明书中。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了说明，但本领域技术人员应该理解的是，这些并非意图对本发明的范围进行限定，本发明的范围应由权利要求书确定。

工业实用性

根据本发明，能够提供一种手术设备，其能够在经颈静脉肝内门体分流术中提高经肝静脉穿刺门静脉成功率。

Claims (11)

1.一种穿刺装置，其包括：

(1)设置在针杆上的金属空心穿刺针，所述穿刺针尖端1.8-2.2cm，优选2.0cm与针杆呈60-90度，优选70-80度，更优选72-78度，最优选75度的角度，任选地所述角度可根据情况调节；

(2)传感器，所述传感器安装在所述穿刺针的空心内，用于指示穿刺针的位置和/或移动；

(3)导管，所述导管套于穿刺针外，该导管一端与穿刺针尖端角度起始处对齐，另一端通过螺纹固定在所述针杆的尾端。

2.根据权利要求1所述的穿刺装置，其中所述金属空心穿刺针为14G或18G金属空心穿刺针。

3.根据权利要求1或2所述的穿刺装置，其中所述传感器是至少5自由度(5DOF)的传感器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的穿刺装置，其中所述导管为10F导管或5F导管。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的穿刺装置，其用于经颈静脉肝内门体分流术中经肝静脉穿刺门静脉的步骤。

6.一种基于增强现实的手术系统，其包括：

(1)权利要求1-5中任一项所述的穿刺装置；

(2)电磁空间测量系统，其包括：

(i)一个或多个可嵌入所述穿刺装置的传感器或探头，

(ii)台式场发生器，其用于使由导电金属造成的潜在追踪失真最小化，

(iii)传感器接口单元(SIU)，其用于将来自传感器的电信号放大并数字化，并使潜在的数据噪声最小化，

(iv)系统控制单元(SCU)，其用于收集追踪数据，计算每个传感器的位置和方向，并与全息计算机影像设备接合以将收集和计算的结果传输到所述全息计算机影像设备；和

(v)任选的柔性管，

其中所述电磁空间测量系统用于追踪穿刺针的位置以及穿刺针与受试者自身各个部位之间的位置关系；

(3)全息计算机影像设备，其包括头戴式影像设备和计算机工作站，其中所述全息计算机影像设备用于为手术的实施者提供实时影像的反馈和/或指引；和

(4)任选的呼吸门控系统，其中所述呼吸门控系统能够弥补手术中由于受试者呼吸运动产生位移而造成的误差。

7.权利要求6所述的手术系统，其中所述计算机工作站包括至少2.7GHz基频、4核8线程的处理器、至少6GB显存192位宽的显卡、至少16GB内存、至少256GB固态硬盘和至少1TB硬盘。

8.权利要求6或7所述的手术系统，所述系统能够建立以下三种坐标之间的联系：

(1)真实世界坐标W，其为受试者自身各个部位的坐标；

(2)虚拟图像坐标CT，其为所述电磁空间测量系统通过提供二维码标志而在所述坐标W中定位虚拟图像的坐标，其中所述虚拟图像是根据受试者术前的CT或MRI扫描中提取的；和

(3)磁导航坐标M，其为通过所述电磁空间测量系统确定的所述穿刺装置的坐标。

9.权利要求8所述的手术系统，所述坐标CT与坐标W之间的联系是通过建立从CT到W的刚性变换矩阵t_1得到的，所述坐标M与坐标CT之间的联系是通过建立从M到CT的刚性变换矩阵t_2得到的。

10.权利要求9所述的手术系统，其中通过移动所述二维码标志使虚拟图像在全息透镜视图中与真实物体对齐，从而校准矩阵t_1，并通过使用Horn算法登记点集来校准矩阵t_2。

11.权利要求8-10中任一项所述的手术系统，其中所述呼吸门控系统通过如下步骤来弥补虚拟图像坐标CT和真实世界坐标W之间由于受试者呼吸运动产生的位移误差：

(a)采集受试者的呼吸波形；

(b)确定术前CT或MRI图像采集时受试者所处的呼吸时相，计算受试者呼吸幅度产生的位移；和

(c)根据呼吸时相实时调整虚拟图像坐标CT，使真实世界坐标W和虚拟世界坐标CT在受试者整个呼吸时相达到融合匹配。