CN113456225A - 一种气道管理导航方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本说明书一个或多个实施例提供一种气道管理导航方法及系统,通过建立可交互操作数字解剖模型,并通过测量患者解剖数据、影像学资料评估,获取该患者头颈和气道解剖特征数据,将其输入交互操作数字解剖模型,对模型进行实时调整,通过建立气道工具的数字模型,对患者头颈部及气道解剖模型位置姿态参数和气道工具位置姿态进行追踪感知,将头颈部及气道解剖模型和气道工具模型进行图形融合,实时输出气道及气道工具图像,突破了传统手术导航技术在气道管理应用的禁区,使用方便、成本低,使气道管理操作不再依赖声门视野,有效减少盲探操作次数,提升通气及插管成功率和患者安全水平,具有良好的社会效益和市场价值。
Description
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及气道导航技术领域,尤其涉及一种气道管理导航方法及系统。
背景技术
气道管理是指在全麻、急救、危重患者诊疗中,因病情或手术需要进行人工通气,建立、实施、撤除人工机械通气或人工辅助通气的过程。涵盖的医疗行为有面罩通气、喉罩通气、无创通气、气管插管、机械通气、通气治疗模式、机械通气撤除、通气工具拔除等各个方面。该技术起始于上世纪20年代,至今已有近百年的历史。涉及人群有全麻患者、深度镇静患者、呼吸衰竭患者、急救复苏患者、重症治疗患者。涉及专科有麻醉科、重症医学科、急诊科,及其他涉及急救、重症治疗的专科,如心血管、儿科等。气道管理每年涉及数亿患者,气道管理质量更直接影响上千万患者的生命安全。
现有人工通气建立技术主要有口咽通气道或鼻咽通气道的盲探置入、喉罩通气道盲探置入、直接喉镜辅助气管插管、视频喉镜辅助气管插管、视频软镜辅助气管插管、光棒辅助气管插管等。可以从技术类别上做如下分类:盲探尝试技术类、声门视野类,而本项目要完成的是第三类,气道导航类。如果从技术迭代上归纳,第一代技术应该是声门直接视野或盲探尝试,第二代技术应该是声门电子视频视野或盲探尝试。
但在声门直接视野或盲探尝试插管技术年代,困难气道的发生率非常高,困难喉镜显露高达5-10%,困难插管的发生率约2-5%,每年都有数量众多的患者致死致残于困难气道,新一代的电子显示技术的应用使手术室内困难喉镜显露及困难插管的发生率降低到原来水平的1/10,显著改善了这部分患者的气道管理安全水平,但仍有部分困难气道无法解决,如极端插管困难、困难面罩通气、困难喉罩通气、创伤血污气道及反流误吸气道等。在急救及重症医学科,困难气道的发生率超过10%,可惜的是电子可视设备带来的受益并不明显,没能明显改善这部分患者预后。
现有手术导航技术已成功应用于神经外科、骨科、整形、耳鼻喉等手术类型。这类导航的技术共性为,通过术前或术中影像学检查,重建患者手术部位三维模型,利用光学及磁性位置感知技术定位操作器械与目标组织的立体位置关系,并实时反馈给操作者,以达到术中手术导航目的。这类导航技术有两个特点,一是需要完善的影像学资料重建模型,二是只能导航刚性良好的组织,如头颅、躯干骨组织等,在术中组织形态变化明显的器官,这类导航技术将失效。
正是传统手术导航技术的这两个特点使得其不可能成功应用于气道管理,因此需要开发一种适用于气道导航的新一代气道管理导航技术。
发明内容
有鉴于此,本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种气道管理导航方法及系统,以解决上述提出的全部或其中一个技术问题。
基于上述目的,本说明书一个或多个实施例提供了一种气道管理导航方法,包括:
建立符合特定患者生理特点的头颈部及气道二维、三维的可交互操作数字解剖模型;
通过测量患者解剖数据、影像学资料评估,获取该患者头颈和气道解剖特征数据,并获得患者的头颈和气道姿态数据;
将获得的头颈和气道解剖特征数据及患者的头颈和气道姿态数据,输入可交互操作数字解剖模型,根据输入值对头颈部及气道二维、三维数字解剖模型进行实时调整;
根据不同的气道工具,建立不同的气道工具二维、三维数字模型;
应用位置跟踪技术对气道工具进行追踪,实时感知气道工具位置、姿态数据,并输入二维、三维模型;
综合头颈部及气道二维、三维解剖模型位置姿态参数和气道工具位置姿态参数,对头颈部及气道二维、三维解剖模型和气道工具二维、三维模型进行图形融合,实时在显示装置上输出气道及气道工具图像。
优选地,建立符合患者生理特点的头颈部及气道二维、三维可交互操作数字解剖模型方法包括:
建立不同尺寸、类型的可交互操作数字解剖模型库;
提取出影响头颈部及气道二维、三维解剖模型参数的关键因素;
获取符合特定患者生理特点的关键因素测量值;
计算机调用相应尺寸、类型的可交互操作数字解剖模型;
通过获取的关键因素测量值,输入可交互操作数字解剖模型,建立符合特定患者生理特点的头颈部及气道二维、三维解剖模型。
优选地,关键因素包括但不限于身高、性别、颈部长度、气道长度、气道形态、下颌骨长度、仰头程度、舌体厚度和喉结声门形态。
优选地,获取该患者头颈和气道解剖特征数据的方法包括:
人工测量,或影像学资料测量,或根据患者照片人工智能识别。
优选地,获取患者的头颈和气道姿态数据及气道工具位置、姿态数据的方法包括:红外线光学导航定位技术和/或电磁导航定位技术和/或光纤导航定位技术。
优选地,利用红外线光学导航定位技术获取患者的头颈和气道姿态数据包括:
利用适合头颈和气道姿态位置追踪的光学反射曲面体或穿戴套件,获取患者的头颈和气道姿态数据。
优选地,利用电磁导航定位技术获取患者的头颈和气道姿态数据及气道工具位置、姿态数据包括:
设置固定的磁场发生器,生成一定区域内的磁场;
获取随患者头颈姿态移动的若干感应线圈采集到的信号,对各感应线圈的位置进行定位;根据各感应线圈的定位位置,计算获取患者的头颈和气道姿态数据,获取随气道工具移动的若干感应线圈采集到的信号,对各感应线圈的位置进行定位;根据各感应线圈的定位位置,计算气道工具的位置姿态数据。
优选地,利用电磁导航定位技术获取患者的头颈和气道姿态数据及气道工具位置、姿态数据包括:
在探测目标周围设置多个固定的感应线圈;
设置若干随患者头颈姿态、或气道工具移动的磁性体;
根据感应线圈收集的信号变化,对各磁性体的位置进行定位;
根据各磁性体的定位位置,计算获取患者的头颈和气道姿态数据及气道工具位置姿态数据。
优选地,显示装置包括:
普通显示器,高清显示器,立体显示器,虚拟现实技术显示装置,增强显示技术显示装置,混合现实技术显示装置或远程5G传输显示装置;
实时在显示装置上输出气道及气道工具图像还包括根据输入的指令,切换不同的显示模式,包括:二维导航视图、三维导航视图、气道内视角模式、气道外视角模式、不同解剖部位着色渲染模式、不同解剖部位透明隐藏模式。
本说明书还提供一种气道管理导航系统,基于权利要求1的气道管理导航方法,本系统包括:
模型建立模块,用于建立符合患者生理特点的头颈部及气道二维、三维的可交互操作数字解剖模型,还用于根据不同的气道工具,建立不同的气道工具二维、三维模型;
姿态、位置感知模块,用于获取患者的头颈和气道的位置、姿态数据,气道工具的位置姿态数据;
数据传输、调控模块,用于软硬件之间的数据交流,以及根据患者的头颈和气道姿态数据,调取相应数字解剖模型图形库数据,输入相应数据到数字解剖模型,对头颈部及气道二维、三维数字解剖模型进行实时调整;
图形输出模块,用于综合头颈部及气道二维、三维解剖模型位置姿态参数和气道工具位置姿态参数,对头颈部及气道二维三维解剖模型和气道工具二维及三维模型进行图形融合,实时输出气道及气道工具图像。
从上面所述可以看出,本说明书一个或多个实施例提供的气道管理导航方法及系统,通过建立可交互操作数字解剖模型,并通过测量患者解剖数据、影像学资料评估,获取该患者头颈和气道解剖特征数据,将其输入交互操作数字解剖模型,对模型进行实时调整,通过建立气道工具的数字模型,对患者头颈部及气道解剖模型位置姿态参数和气道工具位置姿态进行追踪感知,将头颈部及气道解剖模型和气道工具模型进行图形融合,实时输出气道及气道工具图像,突破了传统手术导航技术在气道管理应用的禁区,使用方便、成本低,使气道管理操作不再依赖声门视野,有效减少盲探次数,提升通气及插管成功率和患者安全水平,具有良好的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书一个或多个实施例的气道管理导航方法流程示意图;
图2为本说明书一个或多个实施例的气道管理导航系统框图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本公开进一步详细说明。
需要说明的是,除非另外定义,本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
本说明书实施例提供一种气道管理导航方法,包括以下步骤:
S101建立符合特定患者生理特点的头颈部及气道二维、三维的可交互操作数字解剖模型;
举例来说,上述可交互操作,只是允许对数字解剖模型的参数进行大范围的自定义编辑,头颈的不同姿态状态、不同气道管理应用状态,会对头颈气道解剖产生影响,如仰头可使颈椎弯曲、舌体拉伸、甲颏距离变长等,这些会受到影响变化的部位即可定义为可交互操作区。
上述建立符合患者生理特点的头颈部及气道二维、三维可交互操作数字解剖模型方法包括:
建立不同尺寸、类型的可交互操作数字解剖模型库;
提取出影响头颈部及气道二维、三维解剖模型参数的关键因素;
获取符合特定患者生理特点的关键因素测量值;
计算机调用相应尺寸、类型的可交互操作数字解剖模型;
通过获取的关键因素测量值,输入可交互操作数字解剖模型,建立符合特定患者生理特点的头颈部及气道二维、三维解剖模型。
举例来说,上述关键因素包括身高、性别、颈部长度、气道长度、气道形态、下颌骨长度、仰头程度、舌体厚度和喉结声门形态等。
上述符合特定患者生理特点,包括使模型基本符合目标人群的解剖特点、大小、比例。目标人群包括小儿、青少年、成人等。人种包括非裔、欧裔、亚裔等。
具体来说,建模方法包括:通过对真实人体气道数据的采集与处理,结合基于深度区域图像处理的方法建模;采用立体视觉和结构光照方法进行几何模型重构,采用离散颗粒建模、变密度传播模型、活性变化建模、材质分类与混合模型、标量场、矢量场,对人体气道模型进行表面重构,以达到最大程度的还原人体气道真实情况,并达到接受输入数据进行实时调控的目标。
S102通过测量患者解剖数据、影像学资料评估,获取该患者头颈和气道解剖特征数据,并获得患者的头颈和气道姿态数据;
举例来说,可通过位置跟踪器获得患者的头颈和气道姿态数据。
S103将获得的头颈和气道解剖特征数据及患者的头颈和气道姿态数据,输入可交互操作数据解剖模型,根据输入值对头颈部及气道二维、三维的可交互操作数据解剖模型进行实时调整;部分变量参数无法直接测量得到的,依据人口统计学特征、气道解剖变化几何学原理、参数间联动作用变化机制赋值。
S104根据不同的气道工具,建立不同的气道工具二维、三维数字模型;
举例来说,气道工具包括但不限于口咽通气道、鼻咽通气道、喉罩通气道、气管导管、直接喉镜、视频喉镜、可视插管管芯、插管光棒管芯、可视插管软镜等。
S105应用位置跟踪技术对气道工具进行追踪,实时感知气道工具位置、姿态数据,并输入二维、三维模型;
S106综合头颈部及气道二维、三维解剖模型位置姿态参数和气道工具位置姿态参数,对头颈部及气道二维、三维解剖模型和气道工具二维、三维模型进行图形融合,实时在显示装置上输出气道及气道工具图像。
作为一种实施方式,获取该患者的头颈和气道解剖特征数据的方法包括:
人工测量,或影像学资料测量,或根据患者照片人工智能识别,举例来说,人工智能识别是指使用人脸识别人工智能技术,根据面部图像及/或短视频自动智能识别相关解剖变量参数。
作为一种实施方式,上述获取患者的头颈和气道姿态数据及获取气道工具位置、姿态数据的方法包括:红外线光学导航定位技术、电磁导航定位技术、光纤导航定位技术中的任意一种或任意两种及以上的结合。
举例来说,利用红外线光学导航定位技术获取患者的头颈和气道姿态数据包括:
方案一:使用球形光学反射体进行位置追踪;
方案二:根据气道管理操作特点,设计半球体、部分球体光学反射体进行位置追踪,根据面部头颈解剖特点、气道管理操作场景,设计适合的光学穿戴套件。
之后再应用红外光学位置追踪技术实时感知获取患者的头颈和气道姿态数据。
还可以利用电磁导航定位技术获取患者的头颈和气道姿态数据及所述气道工具位置、姿态数据,具体可括以下两种方案。
方案一:设置固定的磁场发生器,生成一定区域内的磁场;
获取随患者头颈姿态移动的若干感应线圈采集到的信号,对各感应线圈的位置进行定位;根据各感应线圈的定位位置,计算获取患者的头颈和气道姿态数据,获取随气道工具移动的若干感应线圈采集到的信号,如磁场方向、强度的变化,对各感应线圈的位置进行定位;根据各感应线圈的定位位置,计算气道工具的位置姿态数据。
方案二:在探测目标周围设置多个固定的感应线圈;
设置若干随患者头颈姿态、或气道工具移动的磁性体;
根据感应线圈收集的信号变化,如磁场方向、强度的变化,对各所述磁性体的位置进行定位;
根据各所述磁性体的定位位置,计算获取患者的头颈和气道姿态数据及气道工具位置姿态数据。
上述相关定位算法应用人工智能技术提高定位精度。
作为一种实施方式,上述显示装置包括普通显示器,高清显示器,立体显示器,虚拟现实技术显示装置,增强显示技术显示装置,混合现实技术显示装置或远程5G传输显示装置等,实时在显示装置上输出气道及气道工具图像还包括根据输入的指令,切换不同的显示模式,包括:二维导航视图、三维导航视图、气道内视角模式、气道外视角模式、不同解剖部位着色渲染模式、不同解剖部位透明隐藏模式,以提升导航视觉效果。
本说明书实施例还提供一种气道管理导航系统,基于上述的气道管理导航方法,本系统包括:
模型建立模块,用于建立符合患者生理特点的头颈部及气道二维、三维的可交互操作数字解剖模型,还用于根据不同的气道工具,建立不同的气道工具二维、三维模型;
姿态、位置感知模块,用于获取患者的头颈和气道的位置、姿态数据,气道工具的位置姿态数据;
数据传输、调控模块,用于软硬件之间的数据交流,以及根据患者的头颈和气道姿态数据,调取相应数字解剖模型图形库数据,输入相应数据到数字解剖模型,对头颈部及气道二维、三维数字解剖模型进行实时调整;
图形输出模块,用于综合头颈部及气道二维、三维解剖模型位置姿态参数和气道工具位置姿态参数,对头颈部及气道二维三维解剖模型和气道工具二维及三维模型进行图形融合,实时输出气道及气道工具图像。
对于可交互操作数字解剖模型中的可交互操作区,其所有变量均设输入接口,可通过自动获取的方式输入参数,也可手动输入参数,对于未接收到数据输入的变量参数,按照内置算法规则赋值,模型内置算法根据患者状态及操作状态分类不同算法,患者不同的体位状态产生的解剖参数变化不同,不同的气道管理操作产生的组织形变不同。系统根据不同状态采用不同算法,模型内置算法根据患者不同状态、不同操作状态,计算患者头颈、气道位置形态,并实时输出。
举例来说,上述显示模式可根据需求进行设置,可通过以下方式实现:
模型不同程度的透明度、不同的透视角度、不同的突出主题、不同的隐藏部位设置、不同的三维显示方法(如平面渲染、偏振光立体眼镜、裸眼3D等)等。
作为一种实施方式,本系统还支持病历信息录入,录入方式包括手动录入,医院信息系统采集录入,摄像头拍照病例信息文字智能识别录入,语音录入等,本系统还支持操作前评估材料、操作过程录像记录、操作完成后结果记录与分析可自动保存,可由操作者自定义保存方式,病例管理系统可对病例进行分类、智能分析、结果反馈。
本说明书实施例提供的气道管理导航方法及系统,有如下优势:
1、使气道管理操作不再依赖声门视野,有效减少盲探次数,提升通气及插管成功率和患者安全水平。
2、适应征广泛。除严重气道创伤及声门下狭窄的患者外,其它类型的困难气道都有望获益。
3、使用方便。配备患者解剖参数智能识别与提取技术,建模迅速。
4、使用成本小。不需要术前、术中繁杂的影像学检查。
5、采用模拟的可交互的可实时调控的三维模型,突破了传统手术导航技术在气道管理应用的禁区。
6、同时具备困难气道智能筛查,气道管理智能导航功能,并为气道管理机器人技术开发打下技术基础。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本公开的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
另外,为简化说明和讨论,并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解,在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外,可以以框图的形式示出装置,以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解,并且这也考虑了以下事实,即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即,这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如,电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下,对本领域技术人员来说显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此,这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气道管理导航方法,其特征在于,包括:
建立符合特定患者生理特点的头颈部及气道二维、三维的可交互操作数字解剖模型;
通过测量患者解剖数据、影像学资料评估,获取该患者头颈和气道解剖特征数据,并获得患者的头颈和气道姿态数据;
将获得的头颈和气道解剖特征数据及患者的头颈和气道姿态数据,输入可交互操作数字解剖模型,根据输入值对头颈部及气道二维、三维数字解剖模型进行实时调整;
根据不同的气道工具,建立不同的气道工具二维、三维数字模型;
应用位置跟踪技术对气道工具进行追踪,实时感知气道工具位置、姿态数据,并输入二维、三维模型;
综合头颈部及气道二维、三维解剖模型位置姿态参数和气道工具位置姿态参数,对头颈部及气道二维、三维解剖模型和气道工具二维、三维模型进行图形融合,实时在显示装置上输出气道及气道工具图像。
2.根据权利要求1所述的气道管理导航方法,其特征在于,所述建立符合患者生理特点的头颈部及气道二维、三维可交互操作数字解剖模型方法包括:
建立不同尺寸、类型的可交互操作数字解剖模型库;
提取出影响头颈部及气道二维、三维解剖模型参数的关键因素;
获取符合特定患者生理特点的关键因素测量值;
计算机调用相应尺寸、类型的可交互操作数字解剖模型;
通过获取的关键因素测量值,输入可交互操作数字解剖模型,建立符合特定患者生理特点的头颈部及气道二维、三维解剖模型。
3.根据权利要求2所述的气道管理导航方法,其特征在于,所述关键因素包括但不限于身高、性别、颈部长度、气道长度、气道形态、下颌骨长度、仰头程度、舌体厚度和喉结声门形态。
4.根据权利要求1所述的气道管理导航方法,其特征在于,所述获取该患者头颈和气道解剖特征数据的方法包括:
人工测量,或影像学资料测量,或根据患者照片人工智能识别。
5.根据权利要求1所述的气道管理导航方法,其特征在于,获取所述患者的头颈和气道姿态数据及所述气道工具位置、姿态数据的方法包括:红外线光学导航定位技术和/或电磁导航定位技术和/或光纤导航定位技术。
6.根据权利要求5所述的气道管理导航方法,其特征在于,利用所述红外线光学导航定位技术获取患者的头颈和气道姿态数据包括:
利用适合头颈和气道姿态位置追踪的光学反射曲面体或穿戴套件,获取患者的头颈和气道姿态数据。
7.根据权利要求5所述的气道管理导航方法,其特征在于,利用所述电磁导航定位技术获取患者的头颈和气道姿态数据及所述气道工具位置、姿态数据包括:
设置固定的磁场发生器,生成一定区域内的磁场;
获取随患者头颈姿态移动的若干感应线圈采集到的信号,对各感应线圈的位置进行定位;根据各感应线圈的定位位置,计算获取患者的头颈和气道姿态数据,获取随气道工具移动的若干感应线圈采集到的信号,对各感应线圈的位置进行定位;根据各感应线圈的定位位置,计算气道工具的位置姿态数据。
8.根据权利要求5所述的气道管理导航方法,其特征在于,利用所述电磁导航定位技术获取患者的头颈和气道姿态数据及所述气道工具位置、姿态数据包括:
在探测目标周围设置多个固定的感应线圈;
设置若干随患者头颈姿态、或气道工具移动的磁性体;
根据感应线圈收集的信号变化,对各所述磁性体的位置进行定位;
根据各所述磁性体的定位位置,计算获取患者的头颈和气道姿态数据及气道工具位置姿态数据。
9.根据权利要求1所述的气道管理导航方法,其特征在于,所述显示装置包括:
普通显示器,高清显示器,立体显示器,虚拟现实技术显示装置,增强显示技术显示装置,混合现实技术显示装置或远程5G传输显示装置;
所述实时在显示装置上输出气道及气道工具图像还包括根据输入的指令,切换不同的显示模式,包括:二维导航视图、三维导航视图、气道内视角模式、气道外视角模式、不同解剖部位着色渲染模式、不同解剖部位透明隐藏模式。
10.一种气道管理导航系统,基于权利要求1所述的气道管理导航方法,所述系统包括:
模型建立模块,用于建立符合患者生理特点的头颈部及气道二维、三维的可交互操作数字解剖模型,还用于根据不同的气道工具,建立不同的气道工具二维、三维模型;
姿态、位置感知模块,用于获取患者的头颈和气道的位置、姿态数据,气道工具的位置姿态数据;
数据传输、调控模块,用于软硬件之间的数据交流,以及根据患者的头颈和气道姿态数据,调取相应数字解剖模型图形库数据,输入相应数据到数字解剖模型,对头颈部及气道二维、三维数字解剖模型进行实时调整;
图形输出模块,用于综合头颈部及气道二维、三维解剖模型位置姿态参数和气道工具位置姿态参数,对头颈部及气道二维三维解剖模型和气道工具二维及三维模型进行图形融合,实时输出气道及气道工具图像。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115317747A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-11 | 北京大学第三医院(北京大学第三临床医学院) | 一种自动气管插管导航方法及计算机设备 |
TWI790176B (zh) * | 2022-07-11 | 2023-01-11 | 高雄醫學大學 | 多任務即時插管輔助系統 |
CN115620053A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-17 | 皖南医学院第一附属医院(皖南医学院弋矶山医院) | 气道类型确定系统及电子设备 |
WO2024186949A1 (en) * | 2023-03-08 | 2024-09-12 | The Cleveland Clinic Foundation | Airway navigation system |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103721334A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-16 | 殷琴 | 一种支气管导管的制作和使用方法 |
CN105208960A (zh) * | 2013-05-16 | 2015-12-30 | 直观外科手术操作公司 | 用于与外部成像集成的机器人医疗系统的系统和方法 |
CN106714656A (zh) * | 2014-07-28 | 2017-05-24 | 直观外科手术操作公司 | 用于术中分割的系统和方法 |
US20190053851A1 (en) * | 2017-08-15 | 2019-02-21 | Holo Surgical Inc. | Surgical navigation system and method for providing an augmented reality image during operation |
CN110613519A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-27 | 真健康(北京)医疗科技有限公司 | 动态配准定位装置及方法 |
CN111281535A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-16 | 山东大学齐鲁医院(青岛) | 双腔支气管导管匹配和模拟插管方法及设备 |
CN113133813A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-20 | 上海复拓知达医疗科技有限公司 | 基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法 |
CN113133814A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-20 | 上海复拓知达医疗科技有限公司 | 基于增强现实的穿刺手术导航装置及计算机可读存储介质 |
-
2021
- 2021-07-22 CN CN202110829197.XA patent/CN113456225B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105208960A (zh) * | 2013-05-16 | 2015-12-30 | 直观外科手术操作公司 | 用于与外部成像集成的机器人医疗系统的系统和方法 |
CN103721334A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-16 | 殷琴 | 一种支气管导管的制作和使用方法 |
CN106714656A (zh) * | 2014-07-28 | 2017-05-24 | 直观外科手术操作公司 | 用于术中分割的系统和方法 |
US20190053851A1 (en) * | 2017-08-15 | 2019-02-21 | Holo Surgical Inc. | Surgical navigation system and method for providing an augmented reality image during operation |
CN110613519A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-27 | 真健康(北京)医疗科技有限公司 | 动态配准定位装置及方法 |
CN111281535A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-16 | 山东大学齐鲁医院(青岛) | 双腔支气管导管匹配和模拟插管方法及设备 |
CN113133813A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-20 | 上海复拓知达医疗科技有限公司 | 基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法 |
CN113133814A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-20 | 上海复拓知达医疗科技有限公司 | 基于增强现实的穿刺手术导航装置及计算机可读存储介质 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI790176B (zh) * | 2022-07-11 | 2023-01-11 | 高雄醫學大學 | 多任務即時插管輔助系統 |
CN115317747A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-11 | 北京大学第三医院(北京大学第三临床医学院) | 一种自动气管插管导航方法及计算机设备 |
CN115620053A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-17 | 皖南医学院第一附属医院(皖南医学院弋矶山医院) | 气道类型确定系统及电子设备 |
CN115620053B (zh) * | 2022-10-11 | 2024-01-02 | 皖南医学院第一附属医院(皖南医学院弋矶山医院) | 气道类型确定系统及电子设备 |
WO2024186949A1 (en) * | 2023-03-08 | 2024-09-12 | The Cleveland Clinic Foundation | Airway navigation system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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