CN112638309A - 结合扩增手术的模拟和建模的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于设计和/或模拟包括植入物和辅助材料组合的外科扩增手术的系统和方法。一种示例性的方法包括接收植入部位的术前状态的参数，接收植入部位的术后状态的参数，从术前状态自动生成用于实现术后状态的混合策略，其中混合策略包括建议的植入物体积和建议的辅助材料体积，以及使用建议的植入物体积和建议的辅助材料体积生成植入部位的术后状态的模拟。

Description

结合扩增手术的模拟和建模的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月22日提交的美国临时申请第62/688,778号的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及可用于医疗手术，诸如例如医美和/或重建外科，的系统和方法。

背景技术

医美、美容和重建外科是指为了修复、恢复或改变受试者骨骼外观而进行的外科手术。例如，整容手术领域包括除皱术(拉皮术)、乳房成形术(改变乳房的大小)和臀部成形术(改变臀部的大小)，重建手术领域包括植入假体和诸如重新连接被截肢的身体部位等手术的外科手术。在一些这样的手术中，外科医生在受试者身体所需的部位植入合适的植入物。在一些情况下，对于物理外观或受试者的感觉上的变化，单独的植入物可能无法提供理想的尺寸、形状。此外，单独的植入物可能会产生不良的重量或使受试者感觉不佳。此外，在一些情况下，受试者可能需要等手术结束后才能看到手术的结果。

发明内容

本公开公开了用于模拟外科手术结果的系统和方法。在一些方面，一种用于模拟外科手术结果的方法包括：接收植入部位的术前状态的参数，接收植入部位的术后状态的参数，基于术前和术后状态的参数，从术前状态自动生成实现术后状态的混合策略，其中混合策略包括建议的植入物体积和建议的辅助材料体积，以及使用建议的植入物体积和建议的辅助材料体积生成植入部位的术后状态的模拟。

接收植入部位的术后状态的参数可以包括提供用于植入部位的潜在植入物目录，和接收从潜在植入物目录中对初始植入物的选择。例如，植入部位的术前状态的参数可以包括术前体积，植入部位的术后状态的参数可以包括术后体积。

根据本公开的一些方面，自动生成混合策略包括：计算术后状态和术前状态之间的体积差异，通过将皮肤质量系数应用于体积差异来确定建议的植入物体积，以及通过从体积差异中减去建议的植入物体积来确定建议的辅助材料体积。在一些方面，术后状态的体积可以小于或等于术前状态的体积的两倍，其中，确定建议的植入物体积进一步包括将皮肤质量系数应用于体积差异，以获得第一值，和将皮肤质量系数应用于第一值，以获得建议的植入物体积。例如，皮肤质量系数可以在0.5和0.6之间。进一步地，根据一些方面，确定建议的辅助材料体积包括将辅助材料的重吸收率计算在内。辅助材料可以包括例如脂肪和/或合成填充物。

本公开还包括一种模拟手术结果的方法，该方法包括：接收植入部位的术前状态的参数，接收从数字目录中对初始植入物的选择，生成植入部位在第一术后状态下的第一视觉模拟，其中第一术后状态包括所选初始植入物，生成第二术后状态下植入部位的第二视觉模拟，其中第二术后状态包括任选地从数字目录或数据库中选择的第二植入物，和辅助材料体积，接收调整第二术后状态的参数的输入，以及生成第二术后状态下的植入部位的调整后的第二视觉模拟，以考虑调整后的参数。

调整后的参数可以包括辅助材料体积在植入部位的分布变化。进一步地，例如，调整第二术后状态参数的输入可以包括与初始植入物和第二植入物中的每一个不同的第三植入物。接收植入部位的术前状态的参数，接收从数字目录中对初始植入物的选择以及接收调整第二术后状态的参数的输入的步骤可以包括从图形用户界面接收数据。

根据本公开的一些方面，第二视觉模拟包括辅助材料体积在植入部位的一个或多个象限中的分布，并且接收调整第二术后状态的参数的输入包括接收用于添加到植入部位的一个或多个象限中的至少一个象限中或从该象限中减去的辅助材料的指示量。该方法进一步可以包括显示第一视觉模拟和第二视觉模拟的并排视图。在一些示例中，接收植入部位的术前状态的参数包括接收植入部位的数字成像数据。

在本公开的一些方面中，提供了一种用于模拟外科手术结果的方法，该方法包括接收植入部位的术前状态的参数，使用术前状态的参数和建议的植入物体积生成植入部位的模拟，接收要添加到植入部位的辅助材料体积的放置参数，以及修改植入部位的模拟以包括辅助材料体积。生成植入部位的模拟可以包括，例如，将植入部位划分为段。在一些示例中，辅助材料体积的放置参数包括识别用于放置辅助材料体积的段。

进一步地，例如，修改植入部位的模拟包括增加与辅助材料体积相对应的经识别段的体积，并在植入部位的周边上的多个点处产生所得的位移，其中，多个点中的每个点的位移大小与经识别段和点之间的距离负相关。建议的植入物体积可以对应于潜在植入物目录中的植入物。如上所述，辅助材料任选地可以包括脂肪或合成填充物。

附图说明

纳入本说明书并构成本说明书的一部分的附图说明了本公开的示例性实施例。在这些图中，在合适的情况下，类似的附图标记表示类似的元件。为了简单明确地进行说明，图中描述了各种实施例的一般结构和/或构造方式。可以省略众所周知的特征和技术的描述和细节，以避免掩盖其他特征。图中的元件不一定按比例绘制。一些特征的尺寸可以相对于其他特征夸大，以便帮助对示例性实施例的理解。例如，本领域的普通技术人员将理解，一些视图可能未按比例绘制。进一步地，即使在文中没有特别提到，参照一个实施例描述的方面也可以适用于其他实施例，并可以与其他实施例一起使用。

图1以流程图形式描述了根据本公开的一些方面的示例性方法；

图2以流程图形式描述了根据本公开的一些方面的另一种示例性方法；

图3以流程图形式描述了根据本公开的一些方面的另一种示例性方法；

图4以流程图的形式描述了根据本公开的一些方面的另一种示例性方法；

图5-7描绘了根据本公开的一些方面的示例性用户界面的视图；

图8-11描绘了根据本公开的一些方面的另一个示例性用户界面的视图；

图12以流程图的形式描绘了根据本公开的一些方面的进一步的示例性方法；

图13以示意图的形式描述了根据本公开的一些方面的示例性系统。

具体实施方式

本公开的方面可用于可视化受试者(诸如考虑进行医疗手术的患者)的物理特征，和模拟因医疗手术而得到的受试者的外观变化。本公开的一些方面可用于模拟美容或重建手术的结果。有利的是，本公开的各方面可允许对诸如隆胸外科手术、隆臀外科手术等美容手术的混合方法，其中混合方法可具有改进的可重复性、改进的可预测性和/或改进的手术结果。本公开的方面可提供例如减少并发症(与更大的植入物体积相关和具有更大体积的植入物重量有关)的手术，和/或为可能期望轻量级植入物的外科医生和患者提供更好的选择，以及例如不仅能够扩大、构建或重建受试者骨骼，而且能够为受试者个体进行造型得出最终结果。

本公开的实施例可提供一个或多个额外的好处，诸如为实施隆胸和其他美容手术的外科医生及其患者提供模拟能力(例如，三维模拟能力)，从而允许此类外科医生模拟将植入物与一种或多种辅助材料相结合的混合隆胸策略。此外，通过本公开所公开的系统和方法实现的预测结果可通过提供手术前咨询建议和手术指导来帮助外科医生和患者，这些建议和指导涉及插入/注射位置，以及在扩增具有较低体积和较小尺寸的植入物时使用的辅助材料体积，而不是在其他情况下为实现预期结果所需的体积。

下面将更详细地描述本公开的各个方面。本公开使用和澄清的术语和定义旨在代表本公开内的含义。如果与通过引用并入的术语和/或定义有冲突，则以本公开提供的术语和定义为准。

在接下来的讨论中，使用诸如“约”、“大致”、“近似”等相对术语来表示所述数值中可能的±5％的变化。应当注意的是，本公开所阐述的描述仅仅是说明性的，而不是为了限制主题的实施例，或这些实施例的应用和用途。此处描述为示例性的任何实施方式不应被解释为相对于其他实施方式是优选或有优势的。相反，术语“示例性”是在示例或说明的意义上使用的。术语“包括”、“包含”、“具有”、“带有”及其任何变体被同义地用于表示或描述非排他性包含。因此，使用这些术语的过程、方法、系统或装置并不只包括那些步骤、结构或元件，而是可以包括未明确列出的或该过程、方法、系统或装置固有的其他步骤、结构或元件。进一步地，诸如“第一”、“第二”等术语，如果在此使用，并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用来区分一个元件与另一个元件。类似地，相对方向的术语，诸如“正面”、“顶面”、“背面”、“底面”、“上部”、“下部”等，是相对于所描述的图而言的。

本公开使用的术语“植入部位”可指考虑在外科手术中使用(例如，植入)植入物的身体(例如，人类或动物受试者的身体)的一部分。例如，根据本公开的植入部位可以包括胸部的区域、臀部区域、生殖器区域、手臂、腿部、手、脚或其他肢体或身体的任何其他区域。

本公开使用的术语“植入物”可指任何为身体塑形而设计的生物相容性植入装置，诸如乳房、臀部、胸肌、阴茎、小腿或面部植入物。这样的可植入装置可由在医美和整形外科领域可用的硅酮(例如，硅胶)、生理盐水、塑料或其他聚合物或共聚物和/或其他材料(例如，生物相容性材料)制成。

本公开一般涉及外科手术，包括使用医疗植入物，包括医美和重建外科手术。本公开的各个方面可与以下申请中公开的一个或多个特征一起使用，和/或包括所述特征：2017年2月8日提交并以WO2017/137853公开的、题为“Transponders and Sensors forImplantable Medical Devices and Methods of Use Thereof”的国际申请号PCT/IB2017/0000247；2017年4月4日提交并以WO2017/175055公开的、题为“Medical ImagingSystems,Devices,and Methods”的国际申请号PCT/IB2017/000380；2017年4月14日提交的、题为“Apparatus for the Implantation of Medical Devices and Methods of UseThereof”的国际申请号PCT/US2017/027807；2017年5月10日提交并以WO2017/196973公开的、题为“Medical Implants and Methods of Preparation Thereof”的国际申请号PCT/US2017/031948；美国申请公布号2015/0282926；美国申请公布号2014/0081398；和/或美国申请公布号2014/0078013，其各自通过引用并入本文。

根据本公开的方法可以使用计算硬件和/或软件来执行。例如，可以在例如计算机或一系列计算机上编程一个或多个算法，以自动执行本公开所公开的方法的各个方面。另外，在一些实施例中，本公开可以包括成像和/或模拟系统，该系统可用于美容手术(或另一医疗手术)或为其做准备。该系统可用于捕获、测量和/或计算受试者的术前状态，和/或可视化和/或模拟受试者的外观由考虑的医疗方法而得到的预期变化。另外，系统可与容纳识别植入物、辅助材料及其特征数据的数据存储装置(例如，计算机存储、云存储和/或数据库)一起使用，以识别或建议用于手术的植入物、辅助材料、潜在的植入物大小和/或辅助材料体积或数量。此外，本公开所公开的系统可能能够模拟在植入部位使用建议的植入物和/或辅助材料。

本公开就图13描述了包括成像、建模、建议、计算和用户界面组件的示例性系统，下文将讨论。这样的示例性系统或其部分可用于执行本公开所公开的任何方法的全部或部分。本领域的普通技术人员将理解，任何合适的计算系统、成像系统和/或用户界面装置可被编程或适应于执行本公开所公开的方法的部分或全部。

图1示出了根据本公开的各个方面的示例性方法100。方法100可以包括接收植入部位的术前参数(步骤102)，生成术后植入部位的模拟(步骤104)，提供用于实现术后植入部位的潜在植入物目录或数据库(步骤106)，基于所选植入物，确定用于实现目标术后植入部位的混合策略，混合策略包括植入物和辅助材料体积(步骤108)，以及基于混合策略提供外科手术建议(步骤110)。

一般而言，方法100可得到植入部位的一个或多个模拟的生成，并且可使用输入信息(例如，用户对植入物的选择)来确定并输出涉及植入物的外科手术的推荐混合策略。混合策略可以包括植入物体积(在此也称为第一体积)和辅助材料体积(在此也称为第二体积)，并且可以被定制以在植入部位实现特定结果。在一些实施例中，混合策略可被构造为在植入部位提供自然的、视觉和触觉上平滑的和/或舒适的术后结果。

根据步骤102接收植入部位的术前参数可以包括接收信息以协助模拟、准备或执行涉及植入物的手术。例如，术前参数可以包括，例如，植入部位的测量值；关于其身体包括植入部位的个体(例如，受试者)的数据，诸如人口统计学数据、年龄、性别、性属、身高、体重、身体条件、想要或需要手术的原因、先前的外科手术等。在一些实施例中，术前参数可以包括受试者身体上的植入部位的特征，诸如皮肤质量(例如，松弛度)、组织健康、先前的手术史或其他特征。在一些实施例中，术前参数可以包括植入部位的一系列尺寸，诸如切口的深度、切口宽度和/或长度、切口位置和/或植入部位处或近处的组织体积。在一些实施例中，术前参数可以包括由一个或多个成像装置(例如，扫描仪、照相机等)拍摄的图像。例如，术前参数可以使用高分辨率扫描、超声成像、高分辨率摄影、三维成像或视觉检查等方法收集。在一些实施例中，术前参数可以包括使用国际申请公开号WO/2017/175055中公开的装置、系统和方法拍摄的图像。另外，术前参数可通过使用例如超声弹性图谱技术检查植入部位和周围区域的更深层组织特性来收集。在其他变体中，可通过欧拉视频放大技术及其变体进行测量。在一些实施例中，术前参数可以包括已被处理以确定例如植入部位的一个或多个尺寸的图像。

根据步骤104生成术后植入部位的模拟可以包括，例如，将接收到的术前参数与预期的术后参数一起使用以创建植入部位的视觉呈现。术后参数可以包括表征在植入部位的外科手术(例如，包括植入物的扩增手术)的期望结果的数据，诸如术后植入部位的期望测量值(例如，高度、宽度、体积、形状和/或植入物类型)。为了生成术后植入部位的模拟，可将术前参数用作基础或起点，由此可确定术后条件。例如，在乳房整形术的情况下，受试者的术前乳房大小(例如，形状和体积)，结合所需的术后乳房大小的已知形状和/或体积，可用于在受试者的躯干的模拟上描绘术后乳房大小。在一些实施例中，生成的术后植入部位的模拟可以包括例如三维视觉模拟，其可以被输出到用户装置和/或保存以供参考或以后使用。

根据步骤106提供用于实现术后植入部位的植入物目录或数据库，可以包括处理植入部位的术前参数和术后植入部位的模拟，以确定可用于实现术后植入部位特性的植入物。例如，为了在术后状态下实现植入部位的所需体积(例如，身体部位的体积，诸如乳房或臀部)大于术前植入部位的体积，可以确定特定体积范围的植入物是可用的。此外，为了实现所需的形状、质地、重量或与受试者身体的相容性，可以确定具有特定形状和材料成分的植入物可能是合适的。

例如，在一些实施例中，可选择圆形植入物，而在其他实施例中，可选择椭圆形、水滴形或其他形状。作为进一步的示例，在一些实施例中，可选择具有流体填充物诸如硅胶或盐水液体的植入物，而在其他实施例中，可选择具有结构化的内部、较低粘性的填充材料和/或更坚实的内部(包括，例如，高粘性材料，例如，提供“橡皮糖熊”内部)的植入物。在一些实施例中，可以选择具有提供重力敏感特性的粘度和弹性的填充材料的植入物。在一些实施例中，可以选择具有光滑纹理表面、微纹理表面、粗糙纹理表面或其组合的植入物。在例如美国申请公布号2015/0282926、美国申请公布号2014/0081398，和/或国际申请公布号WO2017/196973中可发现根据本公开的适合的植入物的示例性特征。提供植入物目录可以包括，例如，提供识别可用植入物的列表、数据库、图像组等，以便用户可以选择一个或多个植入物。在一些实施例中，提供植入物目录可以包括将植入物的列表、数据库或组导出或输出到例如用户装置(例如，图13中描述的用户装置1306)。

在一些实施例中，方法100可以包括接收从植入物目录中对植入物的选择。这样的选择可以自动进行，例如由执行方法100的计算机系统进行，或者可以手动进行，例如由医生、患者或其他个人进行。在一些实施例中，选择植入物可协助例如执行根据方法100的进一步的步骤。

一般而言，根据步骤108确定用于实现目标术后植入部位的混合策略可以包括使用例如植入部位的术前参数和术后植入部位的模拟来执行一种或多种算法，以计算植入物和一种或多种辅助材料的组合，当植入、注射或以其他方式添加到植入部位时，这些辅助材料有助于实现术后植入部位的大小(体积)、形状和/或其他特征。下面参照图2进一步详细描述这样一种类型的算法。在从植入物目录中选择植入物的实施例中，执行步骤108任选地可以包括使用所选植入物的参数，诸如所选植入物的体积，作为确定混合策略的基础。步骤108可以包括使用术后植入部位的模拟和植入部位的术前参数来确定术前植入部位和术后植入部位之间的差异，诸如大小(体积)和/或形状的差异。确定的差异可作为确定混合策略的基础。另外或可选择地，目标术后参数(例如，形状或体积)可作为确定混合策略的基础。

在一些实施例中，步骤108可以包括确定要添加到植入部位的目标术后体积(在本公开中也称为总体积)，包括确定要添加作为植入物的第一体积，和确定除植入物之外要添加的第二辅助材料体积，例如，第一体积和第二体积中每一个的都是要添加到植入部位的总体积的一部分。有利的是，将第二辅助材料体积与植入物一起添加到植入部位，而不是添加包括要添加到植入部位的全部体积的植入物，可以从外科手术中得到更自然、更好的支持和/或可定制的结果。

辅助材料可以是任何合适的生物相容性材料，用于与植入物一起注射、植入或以其他方式补充在植入部位。示例性的合适的材料包括，例如，脂肪(诸如异源或自体脂肪)、天然填充物、合成填充物、其组合和/或在医美和美容外科领域可用的支架材料的组合。特定的优点可能根据所选辅助材料的类型而变化。例如，脂肪移植物可在术后植入部位提供更自然的结果和/或在植入部位更好地接受植入物(生物相容性)。作为进一步的示例，支架材料可允许改善术后植入部位的结构，和/或改善植入物在植入部位内的定位和/或锚定。另外，在植入部位的辅助材料的放置和划分可以是可定制的，以便为术后植入部位提供定制的形状或尺寸。

在一些实施例中，除了确定植入物体积(第一体积)和辅助材料体积(第二体积)，根据步骤108确定混合策略可以包括确定用于在植入部位放置辅助材料体积的参数。例如，在一些实施例中，植入部位可以被划分为不同的区域(例如，不同的段和/或子部分)。辅助材料体积可以在不同区域之间划分。在一些实施例中，可以利用算法在不同区域之间自动划分辅助材料体积(参见，例如，图12和本文的相关讨论)。在进一步的实施例中，输入(例如，来自用户(诸如医师或患者)，或来自数字源(诸如数据库))可用于确定和/或调整辅助材料体积在不同材料之间的划分。

如上所述，确定混合策略可以包括确定要添加到植入部位的总体积。例如，总体积可以通过使用例如术前植入参数计算术前植入部位体积，使用例如步骤104中模拟的术后植入部位的参数计算术后植入部位体积以及计算术后植入部位体积和术前植入部位体积之间的差异来确定。另外或可替代地，总体积可以假设为从植入物目录中选择的初始植入物的体积，该初始植入物可以独立地选择，或者可以基于计算出的术后植入部位体积和术前植入部位体积的差异来选择(例如，体积与计算出的差异最接近的初始植入物)。

在一些实施例中，确定混合策略可以包括运行一系列“可选”情景(例如，2、3、4、5或更多情景)，其可得到反映预定尺寸和体积的植入物的植入部位的一个或多个模拟，并补充一个或多个辅助材料体积。

根据步骤110提供基于混合策略的外科手术建议可以包括选择并输出混合策略到例如医生、患者、数字存储库或其他接收者。在一些实施例中，提供外科手术建议可以包括将混合策略输出到用户界面。在一些实施例中，提供外科建议可以包括推荐植入物形状、类型和/或体积以及辅助材料体积和类型。在一些实施例中，外科手术建议还可以包括推荐切口部位、辅助材料体积的放置参数和/或基于例如受试者、植入物和/或辅助材料的物理和/或生物特性的辅助材料体积或植入物的注射/插入位置，以提高复制期望结果的可能性。

图2示出了根据本公开的各个方面的示例性方法200。如上所述，图2进一步详细地展示制定混合策略的步骤(例如，方法100的步骤108)。方法200可以包括接收植入部位的术前参数(步骤202)，接收植入部位的目标术后体积(步骤204)，使用术前参数和目标术后体积确定近似的植入物体积(步骤206)，基于近似的植入物体积选择植入物(步骤208)，基于选择的植入物和目标术后体积确定目标辅助材料体积(步骤210)以及基于辅助材料特性调整目标辅助材料体积(步骤212)。

根据步骤202接收植入部位的术前参数可以包括关于方法100所述的步骤102的任何和/或所有方面。根据步骤204接收植入部位的目标术后体积可以包括，例如，从例如用户接收植入部位的目标术后体积，和/或可以包括计算、模拟或推断目标术后体积。例如，步骤204可以包括接收对植入物的选择(例如，从根据方法100的步骤106提供的植入物目录中)，并使用接收到的植入部位的术前参数和所选植入物的体积来推断术后体积。在一些实施例中，步骤204可以包括生成用户可以调整(例如，通过选择特定植入物)的术后植入部位的模拟，然后使用调整后的模拟计算目标术后体积。

根据步骤206使用术前参数和目标术后体积确定近似的植入物体积，可以包括确定目标术后体积(总体积)应包括多少分数或百分比的植入物。这一部分可基于例如受试者的特性而变化。例如，在一些实施例中，受试者的皮肤松弛度可能影响植入物体积的选择。例如，皮肤松弛度较高的受试者可能希望或要求植入物占目标术后体积的较大百分比(例如，约65％)，以便例如适当地塑造和支持受试者的皮肤，而皮肤松弛度较低的受试者可能希望或要求植入物占目标术后体积的较小百分比(例如，约55％)。皮肤松弛度这一参数可以通过主观的“捏测”计算出来，或者可以通过其他合适的方法来确定皮肤和下层组织中相当于松弛度的弹性(弹性蛋白和/或胶原蛋白)的量。

植入物所占的目标术后体积的分数或百分比也可以或可替代地根据例如医生建议、患者偏好和/或其组合而变化。在一些实施例中，作为植入物要添加到植入部位的目标术后体积的百分比(即植入物体积)可以从例如约45％至约80％，例如约50％至约70％，约55％至约65％，或约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％或约80％变化。在一些实施例中，作为植入物要添加到植入部位的目标术后体积的百分比可除以100以得出系数。在其中将皮肤质量(例如，皮肤松弛度)计算在作为植入物要添加的目标术后体积的百分比之内的实施例中，所得系数可称为皮肤质量系数。

为了得出近似的植入物体积，可将目标术后体积乘以确定的系数。例如，如果要由植入物所占的目标术后体积的确定百分比是65％，并且目标术后体积是400cc，那么近似的植入物体积可以是0.65x400cc，或260cc。在一些情况下，如就图3进一步描述的那样，可以将目标术后体积乘以确定的系数两次(或更多次)，以得出合适的近似的植入物体积。

根据步骤208基于近似的植入物体积选择植入物可以包括查看一个或多个可用植入物目录或数据库，并选择具有接近近似的植入物体积的植入物。例如，可以选择体积比近似的植入物体积小或大的植入物。这可以解释具有精确的近似的植入物体积的植入物不可用的情况。例如，植入物通常以有限的各种大小进行生产。进一步地，多种因素可能限制植入物的可用性，诸如制造商或经销商库存、所需的植入物形状、表面质地、填充质地、粘度等。在一些情况下，医生可能只选择性地与一个或几个品牌的植入物合作，进一步限制了多种植入物体积的可用性。

在一些实施例中，步骤208可自动执行；例如，执行方法200的计算机系统可审查一个或多个数字植入物目录，并可从审查的目录中自动选择植入物。另外或可选择地，步骤208可以包括从例如用户通过用户装置或界面接收对植入物的选择。例如，计算机系统可以选择植入物，然后可以向用户提议该植入物，用户可以接受或拒绝建议的植入物。如果用户拒绝植入物，或者独立于计算机选择植入物，则可以向用户提供体积接近近似的植入物体积的植入物的列表，和它们的特性(例如，在用户装置上)。然后，用户可以从列表中选择所需的植入物。任选地，用户可以从近似的植入物体积中选择体积的变化幅度，并且可以查看落在所选体积变化幅度内或更小的植入物。

根据步骤210确定基于所选植入物和目标术后体积的目标辅助材料体积，可以包括从目标术后体积中减去根据步骤208所选植入物体积以及植入部位的术前体积。换句话说，在确定混合策略时，一旦选择用于混合策略的植入物，目标术后体积的剩余体积可以通过向植入部位添加相应量的辅助材料来实现。

辅助材料的特性可能会影响其在植入部位补充植入物的程度。因此，方法200随后继续进行步骤212，其中包括根据辅助材料的特性调目标整辅助材料体积。在此步骤中，可调整要添加到植入部位的辅助材料体积，以考虑辅助材料的性质或行为，诸如吸收率、重吸收率和/或存活率。辅助材料(例如，脂肪移植物)的重吸收率可以是，例如，在约30％和约60％之间，例如约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％和约60％。因此，可将额外量的辅助材料添加到植入部位以考虑重吸收率。在这种情况下，要添加到植入部位的辅助材料总体积可按以下方式计算。

例如，对于具有约35％的重吸收率的辅助材料，可将要添加到植入部位的辅助材料体积乘以1.35，从而在预期重吸收部分辅助材料后，植入部位的辅助材料的剩余体积将是所需体积。

一旦制定出包括植入物和调整后的辅助材料体积的混合策略，流程可以继续，例如，保存和/或向用户提供推荐的外科手术策略，或任何其他步骤。

在一些实施例中，该方法可以从图1中描绘的方法和就图2描绘和描述的算法进行修改，以考虑受试者的某些特性。具体而言，在一些情况下，将确定的分数或百分比应用于目标术后体积(例如，方法200的步骤206)提供了大于目标术后体积的近似的植入物体积。这可能是真实的，例如，当目标术后体积小于植入部位的术前体积的两倍时。在一些这样的情况下，将确定的分数或百分比应用于目标术后体积可能会得出设想的近似的植入物体积，当其加到植入部位的术前体积时，将导致总的术后体积大于所需体积。在其他这样的情况下，这一步骤可能会得出设想的近似的植入物体积，该体积几乎没有为辅助材料留下空间。方法300虽然与方法200共享几个共同的步骤，但包括一个查询和一个额外的步骤，以用校正系数来说明这种情况。方法300可以包括接收植入部位的术前参数(步骤302)，接收植入部位的目标术后体积(步骤304)，以及基于术前参数将校正系数应用于目标术后体积以确定近似的植入物体积(步骤306)。方法300可以进一步包括确定术后体积是否小于或等于术前体积的两倍(步骤308)。如果是，那么方法300可以包括将校正系数应用于近似的植入物体积以重新确定近似的植入物体积(步骤310)。如果否，则方法300可以包括跳过步骤310。然后，方法300可以包括基于近似的植入物体积选择植入物(步骤312)。

根据步骤302接收植入部位的术前参数，可以包括关于方法100所述的步骤102的任何和/或所有方面。根据步骤304接收植入部位的目标术后体积，可以包括关于方法200描述的步骤204的任何和/或所有方面。根据步骤306将基于术前参数的校正系数应用于目标术后体积以确定近似的植入物体积，可以共享关于方法200所述的步骤206的任何和/或所有方面，其中，步骤306的校正系数是步骤206的确定的应由植入物填充的目标术后体积的分数或百分比，并且其中，术前参数是受试者的特性，诸如皮肤松弛度。

根据步骤308，然后方法300可以包括确定目标术后体积是否小于或等于术前体积的两倍。如果否，那么方法300可以继续到步骤312。然而，如果目标植入部位的目标术后体积确实小于或等于术前体积的两倍，则方法300可继续进行步骤310，该步骤可以包括将校正系数应用于近似的植入物体积，以重新确定近似的植入物体积。这一步骤可以包括将近似的植入物体积乘以所确定的应由植入物填充的目标术后体积的分数或百分比，以考虑到术前体积和目标术后体积之间相对较小的总体积差异。

例如，如果确定的由植入物所占的目标术后体积的百分比为65％，且目标术后体积为400cc，而植入部位的术前体积为200cc(即，目标术后体积小于或等于目标植入部位的术前体积的两倍)，那么，近似的植入物体积可以是400cc x 0.65x0.65，或169cc。因此，这一步骤减少近似的植入物体积，以说明术前体积与目标术后体积之间的总体积差异仅为200cc。

在一些情况下，术前体积和目标术后体积之间的总体积差异可能甚至更小，从而应用两次修正系数是不够的。例如，目标术后体积可能是400cc，而植入部位的术前体积可能是250cc。在这种情况下，应用校正系数两次(以得出近似的植入物体积为169cc)仍然导致近似的植入物体积大于术前体积和目标术后体积之间的总体积差异(在这种情况下，150cc)。在这种情况下，修正系数可以应用多于两次，直到近似的植入物体积小于术前体积和目标术后体积之间的总体积差异。最后，根据步骤312基于近似的植入物体积选择植入物可以包括关于方法200所述步骤208的任何和/或所有方面。

如在图1-3的讨论中已经提到的，本公开所公开的方法的方面可以包括接收来自和/或向例如具有用户界面的用户装置发送输出，该用户界面可以是视觉用户界面。这一输入和输出可允许用户(例如，医生、受试者或其他用户)查看和改变潜在手术方法的各个方面，以实现更符合定制的最终结果。图4示出了根据本公开的各个方面的示例性方法400。方法400可以包括接收对初始植入物的选择，例如，从数字目录中选择(步骤402)，生成包括所选初始植入物的术后植入部位的第一视觉模拟(步骤404)，生成包括第二植入物和辅助材料体积的术后植入部位的第二视觉模拟(步骤406)，接收调整第二视觉模拟的参数的输入(步骤408)，以及生成调整后的第二视觉模拟以考虑调整后的参数(步骤410)。

与本公开所公开的其他方法一样，方法400的步骤可以由例如包括计算硬件和软件的系统(例如，系统1300)执行。在一些实施例中，接收输入的步骤(例如，步骤402和步骤408)可以包括从用户装置(例如，装置1306)接收输入，并且生成或调整视觉模拟的步骤可以包括使用计算机系统(例如，计算机系统1304)，和/或更具体地使用建模引擎(例如，建模引擎1310)。用户装置和计算机系统的构造和相对位置将就系统1300进一步描述，但一般而言，可以具有用于执行方法400的步骤的任何合适的构造或位置。

根据步骤402接收从数字目录中对初始植入物的选择可以包括，例如，接收数字目录中特定植入物的标识和/或接收初始植入物的体积、尺寸、填充类型和/或其他特征。数字目录可以是例如根据方法100的步骤106提供的定制列表或数据库，或者可以是预先存在的列表或数据库。例如，在一些实施例中，可以将数字目录提供给用户界面，并且用户界面可以随后接收用户对初始植入物的选择。

根据步骤404生成包括所选初始植入物的术后植入部位的第一视觉模拟，可以包括使用术前植入部位的参数(例如，根据方法100的步骤102、方法200的步骤202或方法300的步骤302接收的参数)结合所选初始植入物的参数来构建所选初始植入物已植入或放置其中的植入部位的图像。在一些实施例中，生成这一视觉模拟可以包括，例如，使用例如受试者的成像数据生成三维视觉模拟，并对其进行调整以模拟所选初始植入物的添加。任何在2019年5月30日提交的国际申请号PCT/US2019/034667中公开的三维模拟和/或相关方法和算法(通过引用并入本文)都可用于本公开。

例如，本公开的方法可以包括使用三维模型生成和/或操纵模拟，该三维模型包括用于描述组织体积的多个四面体(乳房体积模型中的乳房组织)。模拟可以基于对应于初始构造的三维模型，其中该模型可以被修改以模拟组织的膨胀或拉伸，从而适应本公开所公开的植入物和辅助材料的放置。例如，可以定义一组体积增大的参考四面体，其中参考四面体对应于计划的体积大增区域。在2019年5月30日提交的PCT/US2019/034667中提供了关于生成和修改这种三维模型以模拟所预期的医疗手术的结果的进一步细节。

根据步骤406生成包括第二植入物和辅助材料体积的术后植入部位的第二视觉模拟，可以包括，例如，接收或计算包括植入物体积(具有植入物体积的所选初始植入物)和辅助材料体积的潜在混合策略，并构建混合策略的模拟。在一些实施例中，根据步骤406生成的可视化模拟可以包括植入部位中辅助材料体积的标准或默认分布。在其他实施例中，根据步骤406生成的可视化模拟不包括在植入部位分布的辅助材料体积，并且可以简单地注意到辅助材料的可用体积，该体积可以以定制分布的方式添加到模拟中。

在一些实施例中，第一视觉模拟和/或第二视觉模拟可以被输出到例如用户界面。例如，可以提供第一视觉模拟和第二视觉模拟的比较视图，以例如允许用户查看在植入部位使用初始选择的植入物和使用混合策略之间的相似性和差异。第一视觉模拟和/或第二视觉模拟的呈现任选地可以包括装置的用户界面上的交互式元件(例如，滑块、按钮、仪表、颜色编码等)，以允许用户改变或以其他方式与视觉模拟进行交互和操作。

根据步骤408接收调整第二视觉模拟的参数的输入，可以包括通过这样的交互元件接收来自用户的变化。这一步骤可以包括接收对应于外科手术或所用材料的变化的第二视觉模拟的任何参数的变化。例如，可以接收对植入物大小、植入物形状、植入物类型、植入物放置位置、辅助材料体积和/或辅助材料的分布的变化。

根据步骤410生成调整后的第二视觉模拟以考虑调整后的参数，可以包括响应于接收到的输入进行任何必要的重新计算以反映第二视觉模拟中的调整，根据重新计算重新生成或改变第二视觉模拟，和/或输出调整后的第二视觉模拟。以这种方式，用户可以与视觉模拟进行交互，以观察各种选项和调整对外科手术结果的影响，并查看仅使用所选初始植入物的方法和使用第二植入物和辅助材料体积的方法(例如，混合方法)之间的相似性和差异。

在一些实施例中，可以接收第一和第二视觉模拟的调整。在其他实施例中，可以仅针对第二视觉模拟接收调整。一般而言，方法400可协助用户可视化、定制和以其他方式准备包括植入物的预期外科手术。

本公开的一些实施例可促进受试者(例如，患者)和医生(例如，外科医生)之间的协作。例如，在本公开的一些实施例中，患者可以选择术后植入部位的所需形状和大小。患者的测量可以在例如客户端上的植入部位的三维图像上进行(其中，三维图像可以由摄像头，例如扫描仪的摄像头获取)，并且可以将患者所需的术后植入部位的模拟与患者的测量相结合，以获得目标术后植入部位的模拟。随之，可以基于本公开所述的一种或多种方法，输出关于外科医生选择乳房植入物的计算机实现的变化。算法可以比较不同植入物的体积和形状(例如，表面曲率、面积等)，以找到与最终所需形状和尺寸的潜在最佳匹配。另外，算法可以基于患者的初始测量值和额外的几何计算对植入物进行排序，其可以基于植入物的物理和/或机械性质、辅助材料的物理化学性质和/或可以基于其他考虑因素。

现在将参考可与本公开的各个方面一起使用的示例性用户界面的视图。适用于与本公开的方法相结合的用户界面一般可允许用户查看生成的模拟，对其进行选择和调整，和/或保存、加载、传输或以其他方式使用生成的模拟来考虑或准备外科手术。因此，根据本公开的用户界面可以包括任何合适的显示、交互元件、选项等以实现这些目标。此处所描述的视图仅仅是有限的示例，并且本领域普通技术人员将理解，在示例性用户界面上的更多变化是可能的，并且在本文中是预期的。

图5-7描述了用于例如模拟、建模、设计和准备医美或重建外科的示例性用户界面的视图500、600、700。视图500可以包括植入部位(在这种情况下，描述了躯干)的术前视觉模拟510。视图500还包括模拟设置菜单520，包括各种一般模拟设置、列出可选择并添加到模拟中的多个植入物(例如，列出多个植入物中的每一个的尺寸)的植入物选择菜单530，以及模拟使用菜单540，包括可协助以各种方式使用生成的模拟的选项。

术前视觉模拟510可以是根据本公开的各方面和任何合适的方法(例如，使用图像、参数、测量或与受试者相关的其他数据，如本公开其他地方公开的)生成的模拟。一般而言，术前视觉模拟510可以描绘处于术前状态的受试者的植入部位，即在将一个或多个植入物插入到受试者身体的预期手术之前。在一些实施例中，模拟510可以是三维模拟，诸如三维渲染。在一些实施例中，模拟510可以是交互式的(例如，可旋转、可缩放、可扩展等)。模拟510可以帮助用户可视化和分析植入部位的初始状态(例如，大小、形状、外观)。

模拟设置菜单520可以包括一个或多个可选择的选项，以定制预期的外科手术。作为一个示例，菜单520包括选择一个或多个植入位置、选择外科手术的类型以及查看数字目录的类型的选项。数字目录的类型可因例如植入物品牌(制造商)、植入物模型、形状、质地等而不同。植入物选择菜单530可以包括要包括在植入部位的潜在植入物的列表或其他呈现。例如，植入物选择菜单530可以包括各种尺寸(例如，体积、直径、形状等)。模拟使用菜单540可以包括用于在模拟中实施、改变、比较等一个或多个植入物的选项。

图6描绘了视图600，包括有包括所选大小的植入物的植入部位的术后视觉模拟610。视图600可以包括与视图500相同的一个或多个菜单，诸如例如，模拟设置菜单520，并且可以包括与视图500中显示的菜单相异或不同的一个或多个视图。例如，示出了示例性的植入物大小菜单630，其可以列出单一植入物形状的各种体积。

术后视觉模拟610可以是根据本公开的各方面和任何合适的方法(例如，使用图像、参数、测量或与受试者相关的其他数据，如本公开其他地方公开的)生成的模拟。一般而言，术后视觉模拟610可以描绘处于术后状态的受试者的植入部位，即，包括一个或多个植入物。在一些实施例中，术后视觉模拟610可以描绘标准的植入手术，其中，例如，植入物占植入部位的整个体积差异(与包括植入物和辅助材料体积的混合策略相反)。与模拟510一样，模拟610可以是三维模拟，诸如三维渲染，并且同样可以是交互式的(例如，可旋转、可缩放、可扩展等等)。模拟610可以帮助用户可视化和分析植入部位的初始状态(例如，大小、形状、外观)。

植入物大小菜单630可以是例如视图500中描绘的植入物选择菜单530的变体或子菜单。植入物大小菜单630可以在选择选项以查看具有特定形状的植入物(例如，圆形植入物，相对于解剖学形状的植入物)时进行描绘。在一些实施例中，植入物大小菜单630可以包括比例如植入物选择菜单530更少的植入物选项，以允许用户查看和选择具有特定特性(在这种情况下，圆形形状)的植入物。本领域的普通技术人员将理解，许多其他类型的植入物选择菜单是可能的，并且在本文中是预期的。

图7描绘了视图700，其可以包括有包括所选大小的植入物和辅助材料(例如，脂肪)体积的植入部位的混合术后视觉模拟710。视图700还可以包括与视图500和600相同的一个或多个菜单。视图700可以包括特定于混合术后模拟的菜单，诸如例如，塑形设置菜单720和辅助材料分配菜单730。

混合术后视觉模拟710可以是根据本公开的各个方面和任何合适的方法(例如，使用图像、参数、测量或如本公开其他地方公开的与受试者相关的其他数据，结合植入物和辅助材料的计算组合)生成的模拟。一般而言，混合术后视觉模拟710可以描绘受试者在术后状态下的植入部位，包括植入物(或两个植入物，在如图所示的双乳房整形术的情况下)和辅助材料体积。与模拟510和610一样，模拟710可以是三维模拟，诸如三维渲染，并且同样可以是交互式的(例如，可旋转、可缩放、可扩展等)。模拟710可协助用户可视化和分析外科手术的混合方法，并且可允许用户“塑形”或以其他方式改变混合方法(例如，通过改变辅助材料的分布)以得出定制的目标术后结果。

塑形设置菜单720可以包括例如改变所选植入部位(此处，左乳房或右乳房)的植入物大小或辅助材料体积的选项。如图所示，可以显示推荐的植入物大小。推荐的植入物大小可以根据本公开所公开的算法和/或方法(例如，根据方法100、200和/或300)计算。交互式组件(例如，滑块、仪表、按钮或数字输入字段)可允许所需的术后体积的变化。响应于所需的术后体积的变化，推荐的植入物大小可以改变(例如，用户界面可以基于对所需的术后体积的变化动态地提供推荐的植入物大小)。

辅助材料分布菜单730可以包括，例如，将植入部位划分为部分(例如，象限，如图所示，或其他部分)，并且可允许用户通过交互式组件(例如，滑块、仪表、按钮、数字输入字段等)针对每个部分进行添加到、减去或以其他方式改变植入部位的辅助材料分布。可以采用算法，例如，根据在辅助材料分布菜单中进行的调整动态更新模拟。在一些实施例中，还可以采用平滑算法来保持植入部位的理想平滑(例如，良好的整合)外观，而不管在辅助材料分布菜单730中对模拟进行的改变。这里就图12描述了根据对辅助材料分布所做的更改更新模拟的示例性方法。

在一些实施例中，视图500、600和700可以全部同时显示(例如，在单独的窗口中)。在一些实施例中，可以在视图500、600和700之间切换，以比较每个视图中显示的模拟。在其他实施例中，可以提供直接查看不同模拟的并排比较的选项(例如，参见图11)。

图8-11描述了用于例如模拟、建模、设计和准备美容外科手术的另一个示例性用户界面的视图800、900、1000、1100。例如，视图800可以包括植入部位的术前视觉模拟810，和植入部位的术后视觉模拟比较820。术后视觉模拟调整菜单830可以允许改变术后视觉模拟820。模拟使用菜单840可以包括以各种方式协助使用生成的模拟的选项。

术前视觉模拟810可与例如视图500的术前视觉模拟510共享特性。术后视觉模拟820同样可以与例如视图600的术后视觉模拟610共享特性。视图800允许同时查看术前视觉模拟和术后视觉模拟，以便在两者之间进行更直接的比较。在一些实施例中，术前视觉模拟810和术后视觉模拟820都可以是可旋转、可扩展或以其他方式可串联查看的，从而可以同时检查两个模拟的类似视图。

调整菜单830可以是允许用户调整术后视觉模拟820的交互式元件或交互式元件的集合。在一些实施例中，术后视觉模拟820可以根据在调整菜单830中进行的调整而动态改变。调整菜单830可以包括改变例如术后体积、形状、高度、投影或植入部位的其他特征的选项。另外，术后视觉模拟820和/或调整菜单830可以在术后视觉模拟820中显示例如植入部位的数字特性。例如，随着术后视觉模拟820的调整，可以通过实时或周期性地计算例如术前视觉模拟810和术后视觉模拟820之间的差异，动态地计算植入部位的术后体积和/或其他尺寸。因此，植入部位的术后体积和/或直径(和/或其他尺寸)可以作为术后视觉模拟820和/或调整菜单830的一部分被指示。以这种方式，视图800可允许用户调整和查看术后植入部位的特性，直到实现理想的术后植入部位。在一些实施例中，通过例如使用调整菜单830进行的调整实现理想的术后植入部位也可以作为术后体积的选择。

模拟使用菜单840可以包括各种可选择的选项以帮助使用模拟。例如，模拟使用菜单840可以包括加载、打印、保存、分析、注释或视觉呈现一个或多个模拟的选项。模拟使用菜单840可以在例如用户界面的多个视图上提供，以允许从多个视图中的任何一个视图保存、加载和以其他方式操作模拟。

图9描绘了视图900，其可以包括术后视觉模拟820、调整菜单830、植入物搜索菜单930和植入物选择菜单940。视图900可以包括与视图800相同的一个或多个菜单，诸如模拟使用菜单840。

植入物搜索菜单930可以接收来自用户的输入，以用与术后视觉模拟820的特性相容的植入物列表填充植入物选择菜单940。例如，在一些实施例中，植入物搜索菜单930可以接收搜索标准的输入，诸如特定的植入物品牌、形状或具有特定的质地或填充类型。植入物选择菜单940可以列出符合搜索标准的植入物，这些植入物还具有可能适合于从例如术前植入部位实现术后视觉模拟的测量值。植入物选择菜单940中的一些植入物可以被确定为混合兼容的植入物，即，它们可以与辅助材料体积结合使用，作为混合策略的一部分。然后，用户可以从植入物选择菜单940选择植入物，以进一步完善术后视觉模拟820。

图10描绘了视图900的特写部分，其中已从植入物选择菜单940选择了混合兼容的植入物。在选择混合兼容的植入物时，允许生成混合策略的按钮1010可以数字方式添加到视图900。按钮1010可生成新的术后混合模拟，如图11中所描述的。

图11描绘了视图1100，其可以包括几个模拟的比较，例如术前视觉模拟810、术后视觉模拟820和混合术后视觉模拟1110。视图1100可以包括调整工具1120，其可以允许用户调整例如术后视觉模拟920和/或混合术后视觉模拟1110的参数。此外，视图1100描绘了测量线815，其可由用户或以数字方式应用以识别植入部位的不同部分。虽然测量线815描绘在术前视觉模拟815上，但类似的测量线可应用于术后视觉模拟820或混合术后视觉模拟1110。

混合术后视觉模拟1110可以与例如视图700的混合术后视觉模拟710共享任何或全部特性。一般而言，混合术后视觉模拟1110可以描绘处于术后状态的受试者的植入部位，包括基于从植入物选择菜单940所做的选择的植入物和辅助材料的体积。与本公开所公开的其他模拟一样，模拟1110可以是三维模拟，诸如三维渲染，并且同样可以是交互式的(例如，可旋转、可缩放、可扩展等)。模拟1110可以帮助用户可视化和分析外科手术的混合方法。调整工具1120可允许用户输入命令以“塑形”或以其他方式改变混合方法(例如，通过改变辅助材料体积、分布或类型)以得出定制的目标术后结果。

用于模拟将辅助材料体积添加到植入部位的方法可受益于例如可在植入物/植入部位周围以现实和合适的方式自动分配辅助材料的算法。这样的算法可以作为例如建模引擎的一部分运行(参见例如，系统1300的建模引擎1310)。一般而言，算法可以帮助建模引擎模拟将辅助材料添加到植入部位的一个或多个段中或从中移除辅助材料，并且可以有利地允许在植入部位的辅助材料模拟中进行更大的控制和定制。例如，植入部位的分段可提供用于在植入部位放置辅助材料的参数的更大精度。植入部位的段可以在数字上确定一次，例如，确定了植入部位的周边和/或中央或中心。例如，对于乳房整形术，可将模拟的乳房区域数字化地分离为四个象限，这些象限可在最大凸出点或乳房的乳头部分处相交。

在模拟在植入部位的段处增加或减少辅助材料时，根据本公开的方法和实现这种方法的算法可以解决两个目标：模拟植入部位的一个或多个数字段的静止体积的实际增加(或减少)，逼真地勾勒出这些段和/或植入部位的周界，从而保持段内部位和段外部位(例如，植入部位内部或植入部位外部)之间的平滑过渡。

为了实现这两个目标，可进一步将植入部位的段划分为几何子部分(例如，四面体或其他合适的形状)。例如，在一些实施例中，植入部位的四面体模型(例如，乳房模型)可由三角形网格表面构建。每个子部分可以通过子部分(例如，子部分的中央点)和参考点(例如，植入部位的中央或中心，植入部位的周边上的点，或两者)之间的距离来识别或表征。可以将段划分为足够小的子部分，以允许进行现实的建模，而不对例如建模引擎的处理能力造成过度负担。

在一些实施例中，段和/或子部分可基于植入部位的一般位置来选择和定向。例如，在乳房植入部位的情况下，可使用受试者的胸壁来定向用于将植入部位划分为段和/或子部分的坐标系。可以形成旋转矩阵，该矩阵将子部分的中央点(例如，四面体中央点)从全局空间旋转到胸壁的方向。可以将坐标系中的点进行转换，使乳头位置位于坐标系的原点。然后，坐标系的四个象限中的每一个象限可以被翻译成构成乳房植入部位的四个片段中的一个(例如，使得x＜0和y＜0的点对应于西南象限，x＞0和y＜0的点对应于东南象限，x＜0和y＞0的点对应于西北象限，以及x＞0和y＞0的点对应于东北象限)。

为了模拟植入部位的段的体积增加，建模引擎可以通过术前或其他原始体积的一些分数，增加该段中的子部分的体积。体积增加的缩放因子可以从段的原始体积和添加的辅助材料体积来计算。体积增加可以逐个子部分减小，这取决于每个子部分的特性，从而在段的中心比在段的外围有更大的体积增加。这可实现在段之间进行更平滑的过渡。此外，体积增加可以根据额外的参考点，诸如受试者的体表、引力的方向等，减小。

为了模拟植入部位的周边处的现实/平滑轮廓，建模引擎可以将段的边界区域分离为多个点，并且可以根据点和段外的表面的最近点(例如，植入部位外的周边点)之间的距离对每个点施加位移。边界区域可以例如通过算法确定，或者可以使用用户输入确定。多个点中的每个点的位移幅度可以与段和点之间的距离负相关。例如，朝向周界点的位移的分数可以应用于边界区域内的每个点，其中随着每个点和最近的周界点之间的距离减小，该分数衰减为零。为实现这一目的而实施的一个示例性函数是：

其中，d是距离最近的周界点的距离，Dmax是边界区域的宽度(即d≤Dmax)，e是可以选择的衰减指数参数。

图12示出了根据本公开的方面的示例性勾勒周界的方法1200。方法1200可以包括接收关于要添加到植入部位的材料体积的数据(步骤1202)，将植入部位分离为多个区域(步骤1204)，将每个区域分离为多个子区域(步骤1206)，通过增加区域中每个子区域的体积来模拟将材料体积添加到植入部位的区域，其中，每个子区域的体积增加取决于子区域和原点之间的距离(步骤1208)，以及执行平滑算法以模拟植入部位的区域与区域外的部位之间的体积的平滑变化(步骤1210)。

根据步骤1202接收关于要添加到植入部位的材料的体积的数据，可以包括接收例如手动输入或自动建议要添加到植入部位的辅助材料体积。根据步骤1204将植入部位分离为区域可以如上所述，例如，通过基于植入部位的中央点、中心或周边来识别植入部位的象限或其他部分。根据步骤1206将每个区域分离为子区域也可以如上所述，例如，通过将每个段分离为子部分，并通过中央点与中央点和一个或多个参考点(例如，段或植入部位的中央、中心或周边)之间的距离来表征每个子部分。根据步骤1208模拟将材料体积添加到植入部位的区域中，可以包括识别位于区域(例如，段)内的子部分，并增加其参考体积。例如，如果区域或段中的子部分的总起始体积由V0表征，vf是要添加到区域或段中的辅助材料体积，那么区域或段中的每个子部分的参考体积可以增加一个系数s：

s＝(V₀+vf)/V₀ 等式3

在一些实施例中，建模引擎可将此算法或类似算法应用于段或区域，并将向该段或区域中的解移动，在该解中，各子部分是比其初始大小大的系数s。如上所述，要添加到每个子部分的体积可以与子部分的中央点和区域或段的周界或其他参考点之间的距离相关联而逐渐减小。根据步骤1210执行平滑算法以模拟植入部位的区域和区域外的部位之间的体积的平滑变化，可以包括将等式2应用于例如区域的边界部位中的点。

本公开所公开的实施例可以使用任何合适的技术或系统来创建、执行、显示等。在一些实施例中，可以使用一个或多个计算机系统执行本公开所公开的方法。图13描绘了用于执行本公开所述方法(例如，方法100、200、300、400、1200)的示例性系统1300的高级示意图。具体地，图13描绘了成像系统1302、计算机系统1304和用户装置1306，所有这些均可以连接到电子网络1320。

系统1300仅仅是示例性的，本领域普通技术人员可以理解，系统1300可以具有适合于促进本公开所公开的实施例的执行、显示等的任何构造。在一些实施例中，系统1300的组件(例如，成像系统1302、计算机系统1304和用户装置1306)可以是单元装置或系统的一部分。在其他实施例中，系统1300的组件可以各自包括单独的装置、计算机或计算机组。

成像系统1302可以是适合于例如接收表征植入部位的成像数据的任何成像系统。如本公开其他地方已描述的那样，成像数据可以包括二维或三维图像、物理测量或适合于创建植入部位的模拟和/或分析的任何其他数据。在一些实施例中，成像系统1302可以包括旨在采集骨骼的二维和三维图像的一个或多个图像采集装置，诸如相机、扫描仪(例如，包括一个或多个相机)、X射线装置、计算机断层扫描装置、磁共振成像装置、正电子发射断层扫描装置和/或其他装置。在一些实施例中，成像系统1302可以包括专门设计为获得详细的视觉数据以帮助模拟植入部位的扫描仪。例如，成像系统1302可以包括国际申请公布号WO2017/175055中公开的系统的各个方面，其通过引用整体并入本文。成像系统1302可以位于例如医疗设施、办公室、教育设施、家庭或任何其他合适的位置。在一些实施例中，成像系统1302可以是便携式的。在一些实施例中，预期系统1300可以包括多种类型的成像系统1302。

计算机系统1304可以包括一个或多个计算机，其被构造为处理、存储、创建和/或操作从例如成像系统1302和/或用户装置1306接收的图像和数据。在一些实施例中，计算机系统1304可以与成像系统1302和/或用户装置1306组合成单个装置或系统。在其他实施例中，计算机系统1304可以通过网络1320向成像系统1302和/或用户装置1306接收和/或发送数据。计算机系统1304可以包括，例如，用于存储图像和数据的存储模块1312，和用于处理和操纵图像和数据的处理模块1308。计算机系统1304还可以包括建模引擎1310，其可以使用从成像系统1302和/或用户装置1306接收的图像和数据和/或存储模块1312中存储的图像和数据创建和/或更新模拟。计算机系统1304还可以包括例如推荐引擎1314，其可以生成和/或更新一个或多个外科手术的参数(例如，植入物大小和/或辅助材料体积)的建议或推荐。在一些实施例中，建模引擎1310和推荐引擎1314可以一起或单独地接收和发送数据和/或执行本公开所公开的方法(例如，方法100、200、300、400、1200)的各个方面。

存储模块1312可以包括一个或多个计算机、计算机处理器、硬盘、基于云的存储系统和/或其他被构造为电子存储数据和/或图像的系统。存储模块1312可以将接收到的数据存储在例如一个或多个数据库、数字文件系统和/或基于云的存储系统中。进一步地，计算机系统1304可以在处理模块1308中处理接收到的数据。

处理模块1308可以通过例如对接收到的数据编成目录、按一个或多个类别对数据进行排序，诸如按患者、骨骼特征、介入、测量装置、创建日期、接收日期等来处理数据。这样的处理还可以包括分析数据和/或选择数据以发送到建模引擎1310和/或推荐引擎1314。存储模块1312和/或处理模块1308可以在存储和/或处理之前或之后将接收到的数据发送到建模引擎1310和/或推荐引擎1314。

存储模块1312、处理模块1308、建模引擎1310和推荐引擎1314可以各自或全部是例如一个或多个计算机处理器、计算机存储装置和/或其组合。建模引擎1310可以使用从存储模块1312和/或处理模块1308接收到的相关数据生成和/或更新根据本公开的实施例的模拟(例如，三维可视化模拟)。推荐引擎1314可运行一个或多个算法，以根据本公开的实施例的各个方面，至少部分地基于从存储模块1312处理模块1308接收的数据和/或由建模引擎1310创建或更新的模拟，生成一个或多个外科手术(例如，混合外科手术)的推荐策略。

建模引擎1310和/或推荐引擎1314可以位于能够使其执行本文所述功能的任何硬件上。例如，建模引擎1310和推荐引擎1314可以在单个计算机上操作，或者可以是一组联网的计算机，例如串联或并行工作。在进一步的实施例中，建模引擎1310和推荐引擎1314的功能可以由两台计算机或四台或更多台计算机共享。

用户装置1306可以是适合于促进用户与植入部位的模拟进行交互的任何装置——例如，创建、修改或查看术前或术后植入部位的模拟，以创建、定制或以其他方式准备包括植入物的外科手术。用户装置1306可以包括例如允许向用户输出模拟、建议和/或外科手术的推荐的装置。用户装置1306还可以允许输入受试者数据、植入物数据、辅助材料数据、参数、测量值和/或对测量值的调整以创建或修改模拟。用户可以是医生、患者、潜在患者或任何其他个人。在一些实施例中，用户装置1306可以是计算装置，诸如例如，个人计算机或与医疗设施相关的计算机、平板电脑或移动装置。一般而言，用户装置1306可以是具有图形用户界面的任何计算装置。

网络1320可以是例如计算机处理器、电子存储装置等的有线或无线网络，诸如互联网、局域网、广域网或本领域已知的任何其他计算机网络构造。在一些实施例中，网络1320可以是完全本地的单一地理区域，例如，单一医疗设施、办公室或服务器系统。在其他实施例中，网络1320可以跨不同的地理区域，例如，不同的医疗设施、办公室、城市、国家或大陆，连接系统1300的各个方面。

以下实例旨在说明本公开，然而不具有限制性。可以理解的是，本公开涵盖与前述描述和以下实例一致的其他实施例。

实例

实例1

某患者术前的乳房体积为150cc，并且患者的外科医生选择了400cc的植入物。基于患者的皮肤松弛度，与总乳房体积相比，期望植入物体积为65％(即，基于患者的皮肤松弛度，期望植入物体积为期望总乳房体积的65％)。计算机系统运行一个算法，该算法做出以下测定：

·150cc+400cc＝550cc(期望乳房总体积)

500cc(期望乳房总体积)x0.65(基于期望植入物体积的系数)＝357.5cc(总期望植入物体积，给定患者的皮肤松弛度)。

具有低于550cc期望植入物体积的最接近的可用体积的植入物是350cc植入物。计算机系统将这一植入物包括为混合策略推荐的一部分。然后，计算机系统通过从期望乳房总体积和现有患者组织(术前乳房体积)中减去植入物体积来确定剩余体积。

·550cc(期望乳房总体积)-350cc(可用植入物体积)-150cc(术前乳房体积)＝50cc(所计算的辅助材料体积)。

所选辅助材料为自体脂肪，其重吸收率为35％或0.35。因此，计算机系统根据重吸收率如下计算辅助材料体积：50cc x 1.35(以考虑到预测重吸收)＝67cc(推荐脂肪体积)。计算机系统将这一体积作为混合策略推荐的一部分。

因此，在外科医生最初选择400cc植入物的情况下，算法推荐350cc植入物和77cc自体脂肪的混合方法。这一混合方法为患者提供了更自然的外观和感觉。

实例2

患者的术前乳房体积为200cc，并且患者的外科医生选择了200cc的植入物。基于患者的皮肤松弛度，与总乳房体积相比，期望植入物体积为65％(即，基于患者的皮肤松弛度，期望植入物体积是期望乳房总体积的65％)。计算机系统运行一个算法，该算法做出以下测定：

·200cc+200cc＝400cc(期望乳房总体积)

·400cc(期望乳房总体积)x 0.65(基于期望植入物体积的系数)＝260cc。

由于期望乳房总体积小于或等于患者术前乳房体积的两倍，因此再次应用该系数。

·260cc×0.65＝169cc(总期望植入物体积，给定患者的皮肤松弛度)。

具有低于期望植入物体积的最接近的可用体积的植入物是155cc植入物。计算机系统将这一植入物包括为混合策略推荐的一部分。然后，计算机系统通过从期望乳房总体积和现有患者组织(术前乳房体积)中减去植入物体积来确定剩余体积。

·400cc(期望乳房总体积)-155cc(可用植入物体积)-200cc(术前乳房体积)＝45cc(所计算的辅助材料体积)。

所选辅助材料是自体脂肪，具有50％或0.5的重吸收率。因此，计算机系统根据重吸收率如下计算辅助材料体积：45cc x 1.5(以考虑到预测重吸收)＝67.5cc(推荐脂肪体积)。计算机系统将这一体积作为混合策略推荐的一部分。

因此，在外科医生最初选择200cc植入物的情况下，算法推荐133cc植入物和约67cc自体脂肪的混合方法。

虽然本文的数字和公开描述了转发器、传感器、组件、读取器、植入物的几个示例性构造和其使用的几个示例性方法，但本领域的普通技术人员将理解，基于植入物大小、形状、方向和在患者体内的预定位置，许多其他构造和方法的变化是可能的，并且可能适合于给定的植入物、患者、手术或应用。此处的装置、系统和方法的示例旨在是示例性的，而不是全面的；本领域普通技术人员也将理解，在本公开中也考虑了本文公开的装置、系统和方法的一些变化。

Claims (20)

1.一种模拟外科手术结果的方法，所述方法包括：

接收植入部位的术前状态的参数；

接收植入部位的术后状态的参数；

基于所述术前和术后状态的参数，从所述术前状态自动生成实现所述术后状态的混合策略，其中所述混合策略包括建议的植入物体积和建议的辅助材料体积；以及

使用所述建议的植入物体积和所述建议的辅助材料体积，生成所述植入部位的所述术后状态的模拟。

2.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述植入部位的所述术后状态的参数包括：

提供用于所述植入部位的潜在植入物目录；和

接收从所述潜在植入物目录中对初始植入物的选择。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述植入部位的所述术前状态的所述参数包括术前体积，并且其中所述植入部位的所述术后状态的所述参数包括术后体积。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，自动生成所述混合策略包括：

计算所述术后状态和所述术前状态之间的体积差异；

通过将皮肤质量系数应用于所述体积差异来确定所述建议的植入物体积；以及

通过从体积差异减去所述建议的植入物体积来确定所述建议的辅助材料体积。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述术后状态的体积小于或等于所述术前状态的体积的两倍，并且其中确定所述建议的植入物体积进一步包括：

将所述皮肤质量系数应用于所述体积差异，以获得第一值；和

将所述皮肤质量系数应用于第一值，以获得所述建议的植入物体积。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述皮肤质量系数在约0.5和约0.7之间。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其中确定所述建议的辅助材料体积进一步包括将所述辅助材料的重吸收率计算在内。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述辅助材料包括脂肪或合成填充物。

9.一种用于模拟外科手术结果的方法，所述方法包括：

接收植入部位的术前状态的参数；

接收从数字目录中对初始植入物的选择；

生成所述植入部位在第一术后状态下的第一视觉模拟，其中所述第一术后状态包括所选初始植入物；

生成所述植入部位在第二术后状态下的第二视觉模拟，其中所述第二术后状态包括任选地从数字目录或数据库中选择的第二植入物，和辅助材料体积；

接收调整所述第二术后状态的参数的输入；以及

生成所述植入部位在所述第二术后状态下的调整后的第二视觉模拟，以考虑所述调整后的参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述调整后的参数包括所述辅助材料体积在所述植入部位的分布变化。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述调整所述第二术后状态的所述参数的输入包括与所述初始植入物和所述第二植入物中的每一个不同的第三植入物。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中所述接收植入部位的术前状态的参数，接收从数字目录中对初始植入物的选择以及接收调整所述第二术后状态的参数的输入的步骤包括从图形用户界面接收数据。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其中所述第二视觉模拟包括所述辅助材料体积在所述植入部位的一个或多个象限中的分布，并且其中所述接收调整所述第二术后状态的参数的输入包括接收用于添加到所述植入部位的所述一个或多个象限的至少一个象限中或从所述象限中减去的辅助材料的指示量。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的方法，进一步包括：

显示所述第一视觉模拟和所述第二视觉模拟的并排视图。

15.根据权利要求9-14中任一项所述的方法，其中接收所述植入部位的所述术前状态的参数包括接收所述植入部位的数字成像数据。

16.一种用于模拟外科手术结果的方法，所述方法包括：

接收植入部位的术前状态的参数；

使用所述术前状态的参数和建议的植入物体积生成所述植入部位的模拟；

接收要添加到所述植入部位的辅助材料体积的放置参数；以及

修改所述植入部位的所述模拟，以包括所述辅助材料体积。

17.根据权利要求16所述的方法，其中生成所述植入部位的所述模拟包括将所述植入部位划分为段。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述辅助材料体积的所述放置参数包括识别用于放置所述辅助材料体积的段。

19.根据权利要求18所述的方法，其中修改所述植入部位的所述模拟包括：

增加与所述辅助材料体积相对应的经识别段的体积；和

在所述植入部位的周边上的多个点处产生所得的位移，其中所述多个点中的每个点的位移幅度和经识别段和所述点之间的距离负相关。

20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其中所述建议的植入物体积对应于潜在植入物目录中的植入物，和/或其中所述辅助材料包括脂肪或合成填充物。

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