CN117715602A - 在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的装置及方法 - Google Patents

在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的装置及方法。根据本发明，通过在用于与实际手术时相同的手术模拟的患者的气腹模型中确定套管针的布置位置，从而通过与所述患者的实际手术相同的相机(Endscope)，可以以准确度较高的方式预测身体内部的状况和手术工具的位置、到脏器的距离、角度等。

Description

在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的装置 及方法
技术领域
本发明涉及一种在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的装置及方法。
背景技术
近来，在医院进行手术时可以不立即进行手术，而是在手术前将患者的条件制作成3D模拟(立体图像)后，在与实际手术相同的条件下实施虚拟手术。
对于这种虚拟模拟手术，可以事先建立精确的诊断。因此，可以不依赖于专科医生的感觉，而是通过虚拟模拟手术来制定计划，甚至可以减少很小的误差。
但是，这种虚拟模拟手术存在现实感不佳的问题。此外，在外科手术的情况下，存在医务人员无法在与实际手术相同的条件下进行虚拟模拟手术的问题。
尤其，在执行微创手术(例如，机器人手术或腹腔镜手术)的情况下，如果实际手术时和虚拟模拟手术时的相机的拍摄方向和手术工具的进入点不同，医务人员在模拟过程中所确认的图像和实际手术时看到的图像就会出现差异，并且工具的使用也会有差异，因此可能无法获得进行与实际手术相同的训练的效果。
因此，腹腔内的结构会根据用于确认腹腔内结构的相机的位置不同而不同，在虚拟模拟手术时，有必要将套管针的位置设定为与实际手术时相同，以使相机和手术工具以相同的方式进入与实际手术时相同地采用气腹状态(pneumoperitoneum：向患者的体内注入气体，使患者的腹部处于膨胀的状态，以易于进行手术)的虚拟起伏模型内部。
发明内容
技术问题
为了解决如上所述的问题，本发明的目的在于，在用于与实际手术相同的手术模拟的患者的气腹模型中确定套管针的布置位置。
此外，本发明的目的在于，基于预测患者的实际气腹状态的所述虚拟气腹模型，提供以与实际手术相同的方式布置套管针的手术模拟环境，从而使所述手术模拟能够对实际手术起到良好的演练作用。
本发明所要解决的技术问题并不限于以上提及的技术问题，本领域技术人员将能够从以下的记载明确理解未提及的其他技术问题。
技术方案
用于解决上述技术问题的根据本发明的作为借由装置执行的在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的方法，可以包括如下步骤：显示用于在手术模拟中利用的所述虚拟气腹模型上设定套管针(trocar)插入位置的用户界面(UI：UserInterface)；在所述UI上显示所述虚拟气腹模型；通过所述UI将从所述虚拟气腹模型的肚脐隔开预定距离的位置确定为要插入相机(内窥镜(endoscope))的基准套管针的插入位置；通过所述UI，基于确定的所述基准套管针的插入位置，在所述虚拟气腹模型的表面上确定至少一个套管针的插入位置；在所述虚拟气腹模型的表面上，计算并存储所述基准套管针的插入位置与确定的所述至少一个套管针的插入位置之间的距离信息；以及在对所述患者进行实际手术时，在所述UI上实时提供存储的所述距离信息，其中，所述距离信息包括所述基准套管针的插入位置和所述至少一个套管针的插入位置之间的横向距离及竖向距离以及相对于所述横向距离及竖向距离的对角线距离。
其中，所述UI可以包括：主画面区域，以平面视图(view)显示所述虚拟气腹模型；以及预览画面区域，显示通过借由所述基准套管针插入的所述相机而拍摄的所述虚拟气腹模型的内部图像。
此外，所述至少一个套管针可以通过所述UI而在所述主画面区域上调整插入位置。
此外，所述预览画面区域可以通过所述相机而被拍摄插入到所述至少一个套管针的工具进入到所述虚拟气腹模型的内部的状态并被实时显示。
此外，所述主画面区域可以显示存储的所述距离信息及通过所述至少一个套管针插入的工具的信息。
此外，所述预览画面区域可以显示所述基准套管针及所述至少一个套管针的端口编号，并显示当该工具在所述基准套管针及所述至少一个套管针的位置进入所述虚拟气腹模型的内部时是否与内部脏器发生碰撞。
此外，在所述至少一个套管针的插入位置的确定步骤中，可以计算从对应于所述基准套管针的插入位置的第一地点到对应于所述至少一个套管针的插入位置的第二地点的横向、竖向及对角线方向的差值，并向所述横向、竖向及对角线方向放射预定单位的光线(Ray)，存储所述光线(Ray)到达所述虚拟气腹模型的表面的三维位置，并通过将存储的所述三维位置的距离相加来确定所述至少一个套管针的插入位置。
此外，在所述至少一个套管针插入位置的确定步骤中，可以在所述第二地点的位置改变的情况下，基于所述第二地点的改变的位置来改变所述至少一个套管针的插入位置。
此外，用于解决上述技术问题的根据本发明的作为在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针(trocar)的插入位置的装置，可以包括：获取部，获取用于手术模拟的所述虚拟气腹模型；显示部，显示用于在所述虚拟气腹模型上设定所述套管针的插入位置的用户界面(UI：User Interface)；以及处理器，在所述UI上显示所述虚拟气腹模型，通过所述UI将从所述虚拟气腹模型的肚脐隔开预定距离的位置确定为要插入相机(endoscope)的基准套管针的插入位置，通过所述UI，基于确定的所述基准套管针的插入位置，在所述虚拟气腹模型的表面上确定至少一个套管针的插入位置，在所述虚拟气腹模型的表面上，计算并存储所述基准套管针的插入位置与确定的所述至少一个套管针的插入位置之间的距离信息，并在对所述患者进行实际手术时，在所述UI上实时提供存储的所述距离信息，其中，所述距离信息包括所述基准套管针的插入位置和所述至少一个套管针的插入位置之间的横向距离及竖向距离以及相对于所述横向距离及竖向距离的对角线距离。
此外，还可以提供用于实现本发明的其他方法、其他装置、其他系统以及记录用于执行所述方法的计算机程序的计算机可读记录介质。
本发明的其他具体事项包含在详细说明及附图中。
有益效果
根据如上所述的本发明，本发明具有如下效果：通过在用于与实际手术时相同的手术模拟的患者的气腹模型中确定套管针的布置位置，从而通过与所述患者的实际手术相同的相机(内窥镜(Endscope))，可以以准确度较高的方式预测身体内部的状况、手术工具的位置、到脏器的距离、角度等。
本发明的效果不局限于以上提及的效果，本领域技术人员可通过下文中的记载明确理解未提及的其他效果。
附图说明
图1是用于说明根据本发明的在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针(trocar)的插入位置的装置的图。
图2是示出根据本发明的用于在手术模拟中使用的虚拟气腹模型上设定套管针插入位置的用户界面(UI)的示例图。
图3a、图3b是用于说明根据本发明的确定基准套管针的插入位置的示例图。
图4是用于说明根据本发明的确定至少一个套管针的插入位置的示例图。
图5a、图5b是用于说明根据本发明的确定第一套管针和第二套管针的插入位置的示例图。
图6是用于说明根据本发明的确定基准套管针和第一套管针、第二套管针、第三套管针、第四套管针的插入位置的示例图。
图7是示出根据本发明的在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针(trocar)的插入位置的过程的流程图。
具体实施方式
参考结合附图而详细后述的实施例即可明确地理解本发明的优点、特征及用于实现这些的方法。然而，本发明并不局限于以下公开的实施例，其可以由互不相同的多样的形态实现，提供本实施例仅仅旨在使本发明的公开完整并用于将本发明的范围完整地告知本发明所属的技术领域中的普通技术人员，本发明仅由权利要求的范围定义。
本说明书中使用的术语以说明实施例为目的，并不旨在限制本发明。除非在文中特别提及，在本说明书中单数形式也包括复数形式。在说明书中使用的“包含(comprises)”和/或“包含的(comprising)”不排除被提及的构成要素以外的一个以上的其他构成要素的存在或者附加。贯穿整个说明书，相同附图标记指代同一构成要素，“和/或”包括提及的构成要素中的每一个以及一个以上的所有组合。虽然“第一”、“第二”等用于叙述多种构成要素，但这些构成要素显然并不被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个构成要素与其他构成要素进行区分。因此，以下提及的第一构成要素在本发明的技术思想内显然可以是第二构成要素。
除非另有定义，否则本说明书中使用的所有术语(包括技术及科学术语)可以以本发明所属技术领域中的普通技术人员所能够共同理解的含义而被使用。并且，对于定义于通常使用的词典的术语而言，除非另有明确而特别的定义，否则不应被理想化或者过度化地解释。
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1是用于说明根据本发明的在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针(trocar)的插入位置的装置10的图。
图2是示出根据本发明的用于在手术模拟中使用的虚拟气腹模型上设定套管针插入位置的用户界面(UI)的示例图。
图3a、图3b是用于说明根据本发明的确定基准套管针的插入位置的示例图。
图4是用于说明根据本发明的确定至少一个套管针的插入位置的示例图。
图5a、图5b是用于说明根据本发明的确定第一套管针和第二套管针的插入位置的示例图。
图6是用于说明根据本发明的确定基准套管针和第一套管针、第二套管针、第三套管针、第四套管针的插入位置的示例图。
以下，参照图1至图6，对根据本发明的用于在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针(trocar)的插入位置的装置10进行说明。
具体而言，在执行微创手术(例如，腹腔镜手术或机器人手术)的情况下，可以利用通过刺穿身体的套管针(Trocar)而进入身体内部的相机来确认身体内部的部分范围，并利用通过插入其他位置的一个以上的套管针(Trocar)而进入的手术工具来执行手术。
此时，为了确保手术工具在身体内部移动的空间，在微创手术时，可以向身体内部(例如，在执行腹部手术时，腹壁之间的空间)注入预定的气体(例如，二氧化碳)。
医务人员希望在实际手术之前预先执行手术模拟，以确保对实际手术中可能发生的多种变量的应对措施，作为一种应对措施，可以在与实际手术相同的虚拟手术环境内提供虚拟手术模拟。
微创手术仅通过插入到身体内部的相机(即，内窥镜)进行确认并实施手术，因此，如果医务人员在进行虚拟模拟时利用在完全不同的位置或方向上显示的图像进行练习之后进行实际手术，则在实际手术时提供给医务人员的图像会因为完全不同而根本无法达到练习效果。
尤其，即使对与身体手术时的患者身体状态相同的方式执行气腹的虚拟身体模型建模，如果使相机从不同的位置或方向进入或者使手术工具从不同的位置或方向进入，则会看着完全不同的图像并利用放置在不同位置的工具进行练习，从而无法达到练习效果。
因此，装置10需要设定套管针的位置，使得相机和手术工具以与实际手术时相同的方式进入到虚拟气腹模型内部。
这种装置10通过在用于与实际手术时相同的手术模拟的患者的气腹模型中确定套管针的布置位置，从而通过与所述患者的实际手术相同的相机(内窥镜(Endscope))，可以具有以准确度较高的方式预测身体内部的状况和手术工具的位置、到脏器的距离、角度等的效果。
其中，装置10可以包括所有能够执行运算处理并向用户提供结果的多种装置。
即，装置10可以是计算机的形态。更具体而言，所述计算机可以包括所有能够执行运算处理并向用户提供结果的多种装置。
例如，计算机不仅可以是台式PC、笔记本计算机(Note Book)，还可以是智能电话(Smart phone)、平板PC、移动电话(Cellular phone)、个人通信服务电话(PCS phone：Personal Communication Service phone)、同步/异步国际移动电话系统-2000(IMT-2000：International Mobile Telecommunication-2000)的移动终端、掌上PC(PalmPersonal Computer)、个人数字助理(PDA：Personal Digital Assistant)等。此外，在头戴式显示器(HMD：Head Mounted Display)装置包括计算功能的情况下，HMD装置可以是计算机。
此外，计算机可以是从客户端接收请求并执行信息处理的服务器。
并且，装置10可以包括获取部110、存储器120、显示部130及处理器140。其中，装置10可以包括比图1中所示的构成要素更少或更多的构成要素。
获取部110可以包括能够进行装置10与外部装置(未示出)之间、装置10与外部服务器(未示出)之间或装置10与通信网络(未示出)之间的无线通信的一个以上的模块。
其中，获取部110可以包括将装置10连接到一个以上的网络的一个以上的模块。
这种获取部110可以从所述外部服务器(未示出)或存储器120获取用于手术模拟的所述虚拟气腹模型。
其中，外部装置(未示出)可以是拍摄医学图像数据(以下，腹部3D图像数据)的医学图像拍摄设备。其中，医学图像数据可以包括能够以三维模型体现所述患者的身体的所有医学图像。
此外，医学图像数据可以包括计算机断层扫描(CT：Computed Tomography)图像、磁共振成像(MRI：Magnetic Resonance Imaging)图像、正电子发射断层扫描(PET：Positron Emission Tomography)图像中的至少一个。
此外，外部服务器(未示出)可以是存储针对多个患者的各患者的虚拟气腹模型、各患者的医学图像等的服务器。其中，各患者的医学数据可以包括关于所述患者的年龄、性别、身高、体重、体质指数(Body Mass Index)及是否生育中的至少一个的数据。
此外，通信网络(未示出)可以收发装置10、外部装置(未示出)及外部服务器(未示出)之间的多种信息。通信网络可以利用多种形态的通信网络，例如，可以利用无线局域网(WLAN：Wireless LAN)、Wi-Fi、无线宽带接入(Wibro)、全球微波互联接入(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA：High Speed Downlink Packet Access)等无线通信方式或以太网(Ethernet)、数字用户线路(xDSL(非对称数字用户线路(ADSL)、超高速数字用户线路(VDSL)))、混合光纤同轴电缆(HFC：Hybrid Fiber Coax)、光纤到路边(FTTC：Fiber to TheCurb)、光纤到户(FTTH：FiberToTheHome)等有线通信方式。
另外，通信网络不限于以上提出的通信方式，并且除了上述通信方式之外，还可以包括其他公知的或在未来将要开发的所有形态的通信方式。
存储器120可以存储支持装置10的多种功能的数据。存储器120可以存储由装置10驱动的多个应用程序(application program或应用(application))、用于装置10的操作的数据、指令。这些应用程序中的至少一部分可以为了装置10的基本功能而存在。另外，应用程序可以存储于存储器120并设置在装置10上，并借由处理器130驱动以执行所述装置10的操作(或功能)。
此外，存储器120可以具备用于在根据本发明的患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的多个过程(process)。其中，在说明处理器130的操作时将对所述多个过程进行后述。
这种存储器120可以存储按多个患者的虚拟气腹模型。其中，虚拟气腹模型可以通过所述处理器140生成并存储，或者可以从所述外部服务器(未图示)获取并存储。
显示部130可以通过与触摸传感器构成互层结构或形成为一体型，从而实现触摸屏。这种触摸屏可以提供装置20与用户之间的输入界面。
这种显示部130可以显示用于在虚拟气腹模型上设定套管针插入位置的用户界面。
除了与所述应用程序相关的操作之外，处理器140通常还可以控制装置10的整体操作。处理器140通过处理由上述构成要素输入或输出的信号、数据、信息等或驱动存储在存储器120的应用程序，从而可以向用户提供或处理适当的信息或功能。
此外，处理器140可以控制参照图1所述的构成要素中的至少一部分，以驱动存储在存储器120的应用程序。进而，处理器140可以使包括在装置10的构成要素中的至少两个以上彼此组合并操作，以驱动所述应用程序。
处理器140可以显示用于在手术模拟中利用的所述虚拟气腹模型上设定套管针插入位置的用户界面(UI：User Interface)。
其中，处理器140可以基于多个过程中的第一过程通过所述显示部130显示用于在所述虚拟气腹模型上设定套管针插入位置的UI。
并且，处理器140可以在所述UI上显示所述虚拟气腹模型。其中，处理器140可以基于多个过程中的第二过程在所述UI上显示所述虚拟气腹模型。
参照图2，这种UI可以包括主画面区域201和预览画面区域202。
具体而言，主画面区域201可以是以平面视图(view)显示所述虚拟气腹模型的区域。即，主画面区域201可以是从上方观察所述气腹模型的表面的画面。
其中，至少一个套管针可以通过所述UI而在所述主画面区域201上调整在所述虚拟气腹模型表面上的插入位置。
此外，主画面区域201可以显示基准套管针的插入位置与被确定插入位置的至少一个套管针的插入位置之间的所存储的距离信息以及通过所述至少一个套管针插入的工具的信息。
其中，所述距离信息可以包括所述基准套管针的插入位置与所述至少一个套管针的插入位置之间的横向距离及竖向距离(10cm、4cm)，以及相对于所述水平距离及垂直距离的对角线距离(11cm)。
预览画面区域202可以是显示通过借由所述基准套管针插入的所述相机拍摄的所述虚拟气腹模型的内部图像的区域。
此外，预览画面区域202可以通过所述相机拍摄插入到所述至少一个套管针的工具进入所述虚拟气腹模型内部的状态并实时显示。
此外，预览画面区域202可以显示所述基准套管针及所述至少一个套管针的端口编号。
其中，可以为了提供与机器人手术控制台相同的界面而显示所述端口编号。即，在机器人手术中，可以对连接到机器人臂的套管针进行编号，并将其显示为端口编号。此时，端口编号可以从手术操作者所观察的视野中最左侧开始编号为1号。
并且，所述预览画面区域202可以显示当该工具在所述基准套管针及所述至少一个套管针的位置进入所述虚拟气腹模型时是否与内部脏器发生碰撞。
其中，处理器140可以在UI上同时输出从上方观察所述气腹模型的表面的主画面区域201和通过被插入的相机(内窥镜)而观察的预览画面区域202。
由此，处理器140可以将所述主画面区域201中的所述套管针在腹部表面上的位置和通过所述被插入的相机(内窥镜)而观察的预览画面区域202中的位置同步并输出，同时提供适当的位置设定。
此外，处理器140可以闪烁(Blinking)并显示关于在所述套管针的插入位置插入工具时是否发生碰撞的信息。其中，是否发生碰撞的信息可以是在所述套管针的插入位置的手术工具是否到达脏器。
由此，处理器140可以确认在所述套管针的所述插入位置插入所述套管针并放入工具(手术工具)的情况下是否能够到达脏器，并提供给用户。
处理器140可以通过所述UI将从所述虚拟气腹模型的肚脐隔开预定距离的位置确定为要插入相机(内窥镜(endoscope))的基准套管针的插入位置。
其中，处理器140可以基于多个过程中的第三过程，通过所述UI来确定要插入所述相机(内窥镜(endoscope))的基准套管针的插入位置。
参照图3a、图3b，处理器140可以通过所述UI而将要插入相机的基准套管针301的插入位置确定为肚脐下方1cm附近。
并且，处理器140可以在视觉上确认心口与肚脐的位置和距离的同时通过所述基准套管针301插入所述相机。
其中，参照图3a，心口的位置与肚脐的位置在表面上的距离为18.5cm，参照图3b，在将所述相机插入到所述基准套管针301中之后，所插入的相机与插入所述相机的肚脐下方的插入位置在表面上的距离为10cm，所述相机与心口在表面上的距离为18.5cm，心口与肚脐下方插入所述相机的插入位置在表面上的距离为26cm。
处理器140可以通过所述UI，基于所述确定的基准套管针的插入位置，在所述虚拟气腹模型的表面上确定至少一个套管针的插入位置。
其中，处理器140可以基于多个过程中的第四过程，通过所述UI来确定所述至少一个套管针的插入位置。
参照图4，具体而言，处理器140可以从对应于所述基准套管针的插入位置的第一地点401选择对应于所述至少一个套管针的插入位置的第二地点402。
然后，处理器140可以计算从所述第一地点401到所述第二地点402的横向、竖向及对角线方向的差值。其中，所述横向、竖向及对角线方向的差值可以是在三维虚拟气腹模型的表面上的横向、竖向及对角线方向的距离。
然后，处理器140可以向所述横向(X方向)、竖向(Y方向)及对角线方向放射预定单位的光线(Ray)。
其中，处理器140可以生成所述横向(X方向)、竖向(Y方向)及对角线方向各自光线的碰撞点列表。
然后，处理器140可以存储所述光线(Ray)到达所述虚拟气腹模型的表面的三维位置。具体而言，处理器140可以基于所述碰撞点列表来判断并存储所述光线(Ray)到达的三维位置。
然后，处理器140可以通过将所述存储的三维位置的距离相加来确定所述至少一个套管针的插入位置。
其中，处理器140可以在所述第二地点的位置改变的情况下，基于所述第二地点的改变的位置来改变所述至少一个套管针的插入位置。
作为一示例，参照图5a，处理器140可以计算从对应于所述基准套管针的插入位置的第一地点501到对应于位于左侧的第一套管针的插入位置的第二地点502的横向、竖向及对角线方向的差值，并可以向各个方向放射预定单位的光线。
其中，所述横向、竖向及对角线方向的差值(横向(16.0cm)、竖向(8.1cm)及对角线(17.4cm))可以实时显示在所述UI上。
这种在所述UI上实时显示的所述横向、竖向及对角线方向的差值可以与实际手术时医生按压患者的腹部来确认位置的效果相同。
并且，处理器140可以存储所述光线到达所述虚拟气腹模型的表面的三维位置，并且可以通过将所述存储的三维位置的距离相加来确定所述第一套管针的插入位置。
作为另一示例，参照图5b，处理器140可以计算从对应于所述基准套管针的插入位置的第一地点501到对应于位于右侧的第二套管针的插入位置的第三地点503的横向、竖向及对角线方向的差值(水平(14.4cm)、垂直(8.7cm)及对角线(16.3cm))，并可以向各个方向放射预定单位的光线。
其中，所述横向、竖向及对角线方向的差值可以实时显示在所述UI上。
并且，处理器140可以存储所述光线到达所述虚拟气腹模型的表面的三维位置，并且可以通过将所述存储的三维位置的距离相加来确定所述第二套管针的插入位置。
作为又一示例，参照图6，处理器140可以基于所述基准套管针，确定左侧第一套管针和第二套管针、右侧第三套管针和第四套管针的插入位置。
其中，第一套管针、第二套管针及第四套管针可以是机器人套管针，并且第三套管针可以是腹腔镜套管针。这种所述机器人套管针可以是机器人手术用套管针，所述腹腔镜套管针可以是腹腔镜手术用套管针。
具体而言，处理器140可以计算从对应于所述第一套管针至第四套管针中的所述基准套管针的插入位置的第一地点601到对应于位于左侧的第一套管针的插入位置的第二地点602的横向、竖向及对角线方向的差值，并可以向各个方向发射预定单位的光线。
并且，处理器140可以存储所述光线到达所述虚拟气腹模型的表面的三维位置，并且可以通过将所述存储的三维位置的距离相加来确定所述第一套管针的插入位置。其中，第一套管针可以是机器人套管针。
处理器140可以在虚拟气腹模型的表面上计算并存储所述基准套管针的插入位置与所述确定的至少一个套管针的插入位置之间的距离信息。
其中，处理器140可以基于多个过程中的第五过程来计算并存储所述基准套管针和所述至少一个套管针之间的距离信息。
这种距离信息可以包括所述基准套管针的插入位置与所述至少一个套管针的插入位置之间的横向距离及竖向距离，以及相对于横向距离及竖向距离的对角线距离。
在对所述患者进行实际手术时，处理器140可以在所述UI上实时提供所述存储的距离信息。
其中，处理器140可以基于多个过程中的第六过程而在所述UI上实时提供所述存储的距离信息。
因此，在实际手术时，专家可以基于在所述UI上预定的插入位置，在实际手术中将套管针插入到相应位置，而不是利用按压患者的腹部进行套管针的定位。
图7是示出根据本发明的在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针(trocar)的插入位置的过程的流程图。其中，处理器140的操作可以在装置10中执行。
处理器140可以显示用于在所述虚拟气腹模型上设定套管针插入位置的用户界面(UI：User Interface)(S701)。
处理器140可以在所述UI上显示所述虚拟气腹模型(S702)。
更详细而言，处理器140可以显示用于在各患者的手术模拟中利用的所述虚拟气腹模型上设定套管针插入位置的UI。
其中，UI可以包括：主画面区域，以平面视图(view)显示所述虚拟气腹模型；以及预览画面区域，显示通过借由所述基准套管针插入的所述相机而拍摄的所述虚拟气腹模型的内部图像。
具体而言，所述预览画面区域可以通过所述相机拍摄插入到所述至少一个套管针的工具进入到所述虚拟气腹模型的内部的状态并实时显示。
此外，所述预览画面区域可以显示所述基准套管针及所述至少一个套管针的端口编号，并显示当该工具在所述基准套管针及所述至少一个套管针的位置进入所述虚拟气腹模型的内部时是否与内部脏器发生碰撞。
此外，所述主画面区域可以显示所述存储的距离信息及通过所述至少一个套管针插入的工具的信息。
其中，所述距离信息可以包括所述基准套管针的插入位置与所述至少一个套管针的插入位置之间的横向距离、竖向距离，以及相对于横向距离及竖向距离的对角线距离。
此外，所述至少一个套管针可以通过所述UI在所述主画面区域上调整插入位置。
处理器140可以通过所述UI确定要插入相机(内窥镜(endoscope))的基准套管针的插入位置(S703)。
更详细而言，处理器140可以通过所述UI将从所述虚拟气腹模型的肚脐隔开预定距离的位置确定为要插入相机的基准套管针的插入位置。
处理器140可以通过所述UI确定至少一个套管针的插入位置(S704)。
更详细而言，处理器140可以通过所述UI而基于所述确定的基准套管针的插入位置，在所述虚拟气腹模型的表面上确定至少一个套管针的插入位置。
具体而言，处理器140可以计算从对应于所述基准套管针的插入位置的第一地点到对应于所述至少一个套管针的插入位置的第二地点的横向、竖向及对角线方向的差值。
并且，处理器140可以向所述横向、竖向及对角线方向放射预定单位的光线(Ray)，并存储所述光线(Ray)到达所述虚拟气腹模型的表面的三维位置。
由此，处理器140可以通过将所述存储的三维位置的距离相加来确定所述至少一个套管针的插入位置。
其中，处理器140在所述第二地点的位置改变的情况下，可以基于所述第二地点的改变的位置来改变所述至少一个套管针的插入位置。
处理器140可以计算并存储所述基准套管针的插入位置与所述确定的至少一个套管针的插入位置之间的距离信息(S705)。
更详细而言，处理器140可以在所述虚拟气腹模型的表面上计算并存储所述基准套管针的插入位置与所述确定的至少一个套管针的插入位置之间的距离信息。
在对所述患者进行实际手术时，处理器140可以在所述UI上实时提供所述存储的距离信息(S706)。
图7中记载了依次执行步骤(S701)至步骤(S706)的情形，但这仅仅是对本实施例的技术思想的示例性说明，本实施例所属技术领域的普通技术人员在不脱离本实施例的本质特性的范围内，可以变更并执行图7中记载的顺序或并行执行步骤(S701)至步骤(S706)中的一个以上步骤，以通过多种修改及变形来应用，因此图7不限于时间序列顺序。
根据以上所述的本发明的方法可以实现为与作为硬件的计算机结合而执行的程序(或者应用)而存储在介质中。其中，计算机可以是前面说明的装置10。
所述程序可以包括所述计算机的处理器(CPU)通过所述计算机的装置接口而读取的C、C++、C#、JAVA，机器语言等的由计算机语言编码的代码(Code)，以便所述计算机读取程序并执行由程序实现的所述方法。这种代码可以包括与定义执行所述方法所需的功能的函数等相关的功能代码(Functional Code)，并可以包括与执行程序相关的控制代码，以使所述计算机的处理器按照预定的程序执行所述功能。此外，这些代码可以进一步包括有关所述计算机的处理器执行所述功能所需的附加信息或在所述计算机的内部或外部存储器的哪个位置(地址编号)应参照介质的存储器参照相关代码。此外，在所述计算机的处理器为了执行所述功能而需要与位于远程(Remote)的某一其他计算机或服务器等进行通信的情况下，代码可以利用所述计算机的通信模块，进一步包括关于如何与位于远程的某一其他计算机或服务器等进行通信、在通信时需要收发哪种信息或介质等的通信相关代码。
与本发明的实施例相关而说明的方法或者算法的步骤可以直接通过硬件来实现，或者通过硬件执行的软件模块来实现，或者通过它们的结合来实现。软件模块可以驻留在随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)、只读存储器(ROM：Read Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM：Erasable Programmable ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM：Electrically Erasable Programmable ROM)、闪存(Flash Memory)、硬盘、可移动盘、只读光盘(CD-ROM)或者本发明所属技术领域中公知的任意形态的计算机可读记录介质中。
以上参照附图说明了本发明的实施例，但在本发明所属技术领域中具有普通知识的人员可以理解的是，可以在不改变本发明的技术思想或者必要特征的情况下以其他具体形态实施。因此，以上记载的实施例应当理解为在所有方面均为示例性的，而不是限定性的。

Claims (15)

1.一种借由装置执行的在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的方法，包括如下步骤：
显示用于在手术模拟中利用的所述虚拟气腹模型上设定套管针插入位置的用户界面；
在所述用户界面上显示所述虚拟气腹模型；
通过所述用户界面将从所述虚拟气腹模型的肚脐隔开预定距离的位置确定为要插入相机的基准套管针的插入位置；
通过所述用户界面，基于确定的所述基准套管针的插入位置，在所述虚拟气腹模型的表面上确定至少一个套管针的插入位置；
在所述虚拟气腹模型的表面上，计算并存储所述基准套管针的插入位置与确定的所述至少一个套管针的插入位置之间的距离信息；以及
在对所述患者进行实际手术时，在所述用户界面上实时提供存储的所述距离信息，
其中，所述距离信息包括所述基准套管针的插入位置和所述至少一个套管针的插入位置之间的横向距离及竖向距离以及相对于所述横向距离及竖向距离的对角线距离。
2.如权利要求1所述的方法，其中，
所述用户界面包括：
主画面区域，以平面视图显示所述虚拟气腹模型；以及
预览画面区域，显示通过借由所述基准套管针插入的所述相机而拍摄的所述虚拟气腹模型的内部图像。
3.如权利要求2所述的方法，其中，
所述至少一个套管针通过所述用户界面而在所述主画面区域上能够调整插入位置。
4.如权利要求2所述的方法，其中，
所述预览画面区域通过所述相机而被拍摄插入到所述至少一个套管针的工具进入到所述虚拟气腹模型的内部的状态并被实时显示。
5.如权利要求2所述的方法，其中，
所述主画面区域显示存储的所述距离信息及通过所述至少一个套管针插入的工具的信息，
所述预览画面区域显示所述基准套管针及所述至少一个套管针的端口编号，并显示当该工具在所述基准套管针及所述至少一个套管针的位置进入所述虚拟气腹模型的内部时是否与内部脏器发生碰撞。
6.如权利要求1所述的方法，其中，
在所述至少一个套管针的插入位置的确定步骤中，
计算从对应于所述基准套管针的插入位置的第一地点到对应于所述至少一个套管针的插入位置的第二地点的横向、竖向及对角线方向的差值，
向所述横向、竖向及对角线方向放射预定单位的光线，
存储所述光线到达所述虚拟气腹模型的表面的三维位置，
并通过将存储的所述三维位置的距离相加来确定所述至少一个套管针的插入位置。
7.如权利要求6所述的方法，其中，
在所述至少一个套管针插入位置的确定步骤中，
在所述第二地点的位置改变的情况下，基于所述第二地点的改变的位置来改变所述至少一个套管针的插入位置。
8.一种存储在计算机可读记录介质的计算机程序，所述计算机程序用于与作为硬件的计算机结合而执行权利要求1所述的确定套管针布置位置的方法。
9.一种在患者的三维虚拟气腹模型上确定套管针的插入位置的装置，包括：
获取部，获取用于手术模拟的所述虚拟气腹模型；
显示部，显示用于在所述虚拟气腹模型上设定所述套管针的插入位置的用户界面；以及
处理器，在所述用户界面上显示所述虚拟气腹模型，通过所述用户界面将从所述虚拟气腹模型的肚脐隔开预定距离的位置确定为要插入相机的基准套管针的插入位置，通过所述用户界面，基于确定的所述基准套管针的插入位置，在所述虚拟气腹模型的表面上确定至少一个套管针的插入位置，在所述虚拟气腹模型的表面上，计算并存储所述基准套管针的插入位置与确定的所述至少一个套管针的插入位置之间的距离信息，并在对所述患者进行实际手术时，在所述用户界面上实时提供存储的所述距离信息，
其中，所述距离信息包括所述基准套管针的插入位置和所述至少一个套管针的插入位置之间的横向距离及竖向距离以及相对于所述横向距离及竖向距离的对角线距离。
10.如权利要求9所述的装置，其中，
所述用户界面包括：
主画面区域，以平面视图显示所述虚拟气腹模型；以及
预览画面区域，显示通过借由所述基准套管针插入的所述相机而拍摄的所述虚拟气腹模型的内部图像。
11.如权利要求10所述的装置，其中，
所述至少一个套管针通过所述用户界面而在所述主画面区域上能够调整插入位置。
12.如权利要求10所述的装置，其中，
所述预览画面区域通过所述相机而被拍摄插入到所述至少一个套管针的工具进入到所述虚拟气腹模型的内部的状态并被实时显示。
13.如权利要求10所述的装置，其中，
所述主画面区域显示存储的所述距离信息及通过所述至少一个套管针插入的工具的信息，
所述预览画面区域显示所述基准套管针及所述至少一个套管针的端口编号，并显示当该工具在所述基准套管针及所述至少一个套管针的位置进入所述虚拟气腹模型的内部时是否与内部脏器发生碰撞。
14.如权利要求9所述的装置，其中，
所述处理器，在确定所述至少一个套管针的插入位置时，计算从对应于所述基准套管针的插入位置的第一地点到对应于所述至少一个套管针的插入位置的第二地点的横向、竖向及对角线方向的差值，并向横向、竖向及对角线方向放射预定单位的光线，存储所述光线到达所述虚拟气腹模型的表面的三维位置，并通过将存储的所述三维位置的距离相加来确定所述至少一个套管针的插入位置。
15.如权利要求14所述的装置，其中，
所述处理器，在确定所述至少一个套管针的插入位置时，在所述第二地点的位置改变的情况下，基于所述第二地点的改变的位置来改变所述至少一个套管针的插入位置。
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