TWI511071B

TWI511071B - 手術規劃系統

Info

Publication number: TWI511071B
Application number: TW103126968A
Authority: TW
Inventors: I Ku Kuo
Original assignee: Kera Harvest Inc
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2015-12-01
Also published as: TW201606691A

Description

手術規劃系統

本發明是關於一種手術規劃系統，特別是一種具有輔助提醒與系統更新功效的手術規劃系統。

隨著科技發展，醫療知識與技術也越來越進步，並往趨於專業分工的方向發展，使得過去僅依靠少數人或甚至一人的醫療團隊要完成現今較為複雜精密的手術的難度是非常高的。

鑑此，許多手術／醫療輔助系統或方法的相關技術在近幾年被提出，期望能透過軟硬體整合的方式結合專門醫療知識與相關硬體設備而形成一輔助系統，用以產生術前規劃作為醫療行為或手術執行前的評估、預測或規劃，藉以達成透過較少人力或輔助手術執行者／醫師而完成相關的手術／醫療行為。然而，因缺乏相關的更新／回饋機制，這些已知的輔助系統或方法無法及時或有效地依據其於先前執行時所產生不同術前規劃的較合適的實務經驗或操作而更新，使得其後續所產生的手術規劃可能是不合適的，使手術執行者接收不合適的術前規劃資訊，而可能造成不佳的治療效果，甚至是造成嚴重的後果。

為了改善先前技術的缺失，本發明提出一種手術規劃系統與方法，並透過提醒模組及相關更新機制，而具有輔助提醒與系統更新的功效。

根據本發明之一實施例，一種手術規劃系統，其包含一電腦、一影像擷取模組、及一提醒模組；該電腦具有一可存取的非暫態記憶體及一手術規劃程式，該手術規劃程式儲存於該可存取的非暫態記憶體；該影像擷取模組直接或間接與該電腦連接，並包含一照相機與一攝影機中的至少一者，以擷取一目標的一特定區域的一待手術影像；該提醒模組直接或間接與該電腦連接；其中，該電腦接收該待手術影像，並透過該手術規劃程式將該待手術影像轉化為一手術規劃訊息；其中，當該目標的該特定區域於進行手術時，該影像擷取模組持續地且即時地擷取該目標的該特定區域的一手術影像，並將該手術影像傳輸至該電腦，並透過該手術規劃程式比對該手術影像是否符合該手術規劃訊息；其中，於一第一條件、一第二條件、及一第三條件中的至少一者，該影像擷取模組將擷取該目標的一手術區域的一手術完成影像，並將該手術完成影像傳回該電腦，該手術規劃程式根據該手術完成影像與該手術規劃訊息的差異進行更新；其中，該第一條件定義為：當該手術影像符合該手術規劃訊息時，該提醒模組產生一第一提醒訊號給一手術執行者；若該手術執行者繼續進行手術，使該手術影像超出該手術規劃訊息，並完成手術時；其中，該第二條件定義為：當手術影像不符合且未超出該手術規劃訊息時，且當該手術執行者欲結束手術時，該提醒模組產生一第二提醒訊號給該手術執行者；若該手術執行者確定結束手術時，使該手術影像不符合該手術規劃訊息，並完成手術時；其中，該第三條件定義為：當手術影像不符合且超出該手術規劃訊息時，該提醒模組產生一第三提醒訊號給該手術執行者；並在該手術執行者確定完成手術時。

較佳的，該手術規劃系統進一步包含一評估模組，該評估模組直接或間接與該電腦連接，並包含一待評估資料輸出單元，並透過該待評估資料輸出單元呈現一待評估資料以供至少一評估人員進行評估；其中，該待評估資料包含該手術完成影像與該手術規劃訊息；若該至少一評估人員認可該評估資料後，更新該手術規劃程式。其中，透過該評估模組，本發明的手術規劃程式的更新可接受至少一位專業的評估人員的評估把關，進而使本發明的手術規劃程式的更新是被確保合適的。

較佳的，當該目標的該特定區域於進行手術時，該手術規劃訊息透過該手術規劃程式根據該手術影像而被更新。其中，透過該手術規劃訊息的即時更新，可提供手術執行者即時且更為合適的手術規劃訊息。

較佳的，該手術規劃系統進一步包含一劑量偵測模組，其與該電腦直接或間接連接，該劑量偵測模組是用於偵測施加於該特定區域的一手術劑量；其中，該手術規劃訊息包含該規劃劑量的資訊，且當該手術劑量不符合該規劃劑量時，該提醒模組產生一警示訊號給該手術執行者；若該手術執行者決定或調整該手術劑量為一執行劑量，使該執行劑量不符合該規劃劑量並執行手術時，該劑量偵測模組將該執行劑量的訊息傳回該電腦，再根據該執行劑量與該規劃劑量的差異，更新該手術規劃程式。其中，透過該劑量偵測模組，本發明的手術規劃系統可進一步對手術過程中的執行劑量進行監控，並具有更新系統進而使系統可產生更適合的規劃劑量的功效。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。

請參照圖1，其顯示本發明一實施例的手術規劃系統1的架構。手術規劃系統1包含一電腦10、一影像擷取模組20、及一提醒模組30。電腦10包含一可存取的非暫態記憶體及一手術規劃程式，該手術規劃程式儲存於該可存取的非暫態記憶體。影像擷取模組20直接或間接與電腦10連接，並包含一照相機與一攝影機中的至少一者，以擷取一目標100的一特定區域的一待手術影像；其中，目標100是一接收手術／治療者。舉例而言，當本發明的手術規劃系統1是用於眼科手術時，目標100是一接受手術者，該特定區域是該接收手術者的眼睛，該待手術影像是該接收手術者的眼睛影像；或者，當本發明的手術規劃系統1是用於皮膚治療時，特別是針對臉部皮膚的特徵時，例如是針對臉部的痤瘡、粉刺、疤痕、傷口、或其他特徵與病徵，目標100是一接受治療者，該特定區域是該接收治療者的臉部皮膚的部分或全部，該待手術影像是該接收治療者的臉部皮膚影像。較佳的，該照相機或該攝影機可選擇的具有紅外線或Ｘ光的功能，使影像擷取模組20可擷取紅外線影像或Ｘ光影像。較佳的，在一範例中，影像擷取模組20具有一眼地圖儀（Eye Topography Apparatus），使得本發明的手術規劃系統1可專用於眼科手術；其中，關於眼地圖儀的相關背景技術已揭露台灣專利公開號201008544一案中（如其所說明的Topolyzer），在此不再贅述；或者，在其他範例中，影像擷取模組20系可選擇的包含一像差儀（Wavefront Aberration Measuring Apparatus）、超聲波掃描儀（Ultrasound Scan Device）、斷層掃描機（Tomoscan apparatus）、或內視鏡（Endoscopy）。其中，應注意的是，本發明的手術規劃系統1並不以上述所舉例的手術或治療為限。

其中，電腦10接收該待手術影像，並透過該手術規劃程式將該待手術影像轉化為一手術規劃訊息；較佳的，該手術規劃訊息包含對應該特定區域的一規劃手術位置與尺寸的資訊、及可選擇的一規劃劑量、一預計手術時間、一手術執行步驟、或一手術指示註記的資訊；更佳的，該手術規劃訊息包含該待手術影像。當目標100的該特定區域於進行手術時，影像擷取模組20持續地且即時地擷取目標100的該特定區域的一手術影像，並將該手術影像傳輸至電腦10，並透過該手術規劃程式比對該手術影像是否符合該手術規劃訊息；更詳細的說明，該手術影像是對應目標100的最新手術影像而更新。較佳的，當目標100的該特定區域於進行手術時，該手術規劃訊息透過該手術規劃程式根據該手術影像而被更新；透過該手術規劃訊息的即時更新，可降低術前目標100的該特定區域的表面特徵與其他表面環境因素的影響，而即時提供手術執行者200更合適的手術規劃訊息。可選擇的，手術規劃系統1進一步包含一手術執行設備40，手術執行設備40直接或間接與電腦10連接，並根據該手術規劃訊息自動地對目標100進行手術。可選擇的，手術規劃系統1進一步包含一顯示裝置50，顯示裝置50直接或間接與電腦10連接，用以顯示至少該手術規劃訊息與該手術影像中的至少一者，以供手術執行者200透過顯示裝置50監控掌握相關的手術細節。

提醒模組30直接或間接與電腦10連接，並包含一發聲元件、一發光元件、及一振動元件中的至少一者。其中，該發聲元件是用於發出一聲波訊號；該發光元件是用於發出一光波訊號；該振動元件是一振動馬達用於產生一振波訊號。當該手術影像符合該手術規劃訊息時，提醒模組30產生一第一提醒訊號給一手術執行者200；此時，手術執行者200可決定完成手術或繼續進行手術；在一第一條件中，若手術執行者200繼續進行手術，使該手術影像超出該手術規劃訊息，並完成手術時，影像擷取模組20將擷取目標100的一被手術區域的一手術完成影像，並將該手術完成影像傳回電腦10，使該手術規劃程式根據該手術完成影像與該手術規劃訊息的差異進行更新。在一第二條件中，當該手術影像不符合且未超出該手術規劃訊息時，且當手術執行者200欲結束手術時，提醒模組30產生一第二提醒訊號給手術執行者200；若手術執行者200確定結束手術時，使該手術影像不符合該手術規劃訊息，並完成手術時，影像擷取模組20將擷取目標100的一被手術區域的一手術完成影像，並將該手術完成影像傳回電腦10，使該手術規劃程式根據該手術完成影像與該手術規劃訊息的差異進行更新。在一可選擇的第三條件中，當該手術影像不符合且超出該手術規劃訊息時，提醒模組30產生一第三提醒訊號給手術執行者200；無論手術執行者200是否繼續手術，該手術影像已不符合該手術規劃訊息，並在手術執行者200確定完成手術時，影像擷取模組20將擷取目標100的一被手術區域的一手術完成影像，並將該手術完成影像傳回電腦10，使該手術規劃程式根據該手術完成影像與該手術規劃訊息的差異進行更新。其中，該第一提醒訊號、該第二提醒訊號、及該第三提醒訊號包含一聲波、一光波、及一振波中的至少一者。較佳的，該第一提醒訊號、該第二提醒訊號、及該第三提醒訊號都不相同；舉例而言，當該第一提醒訊號、該第二提醒訊號、及該第三提醒訊號都是光波訊號時，該第一提醒訊號是一綠光，該第二提醒訊號是一藍光，該第三提醒訊號是一紅光。較佳的，在該第一條件、該第二條件、及該第三條件中至少一者的情況中，手術執行者200可輸入一手術執行註記，用以記錄其執行手術的考量，而該手術規劃程式於更新時將包含該手術執行註記的資訊，使本發明的手術規劃系統1於未來進行相關手術時，可將該手術執行註記提供給未來的手術執行者200參考。

更詳細的說明，在一範例中，前述該第二條件中的當該手術影像不符合且未超出該手術規劃訊息是指：基於相同的比較基準點與條件下，若該手術規劃訊息界定一手術規劃範圍（可由位置座標資訊所構成），則該手術影像中至少一點的位置座標無法對應該手術規劃範圍中至少一點的位置，且該手術影像中任一點的位置座標均未超出該手術規劃範圍的邊界位置座標所界定的邊界範圍；同理，前述該第三條件中的當該手術影像不符合且超出該手術規劃訊息是指：該手術影像中至少一點的位置座標超出該手術規劃範圍的邊界位置座標所界定的邊界範圍。其中，應注意的是，該手術影像與手術規劃訊息間的差異應包含一預設誤差容許範圍；舉例而言，在一較精密的手術中，一預設誤差容許範圍為0.001mm，且必須當手術影像與手術規劃訊息間的差異超出該預設誤差容許範圍時，該手術規劃程式才會根據該等差異進行更新；惟，該預設誤差容許範圍並不以尺度上的定義為限。

較佳的，手術規劃系統1可選擇的進一步包含一評估模組60，評估模組60直接或間接與電腦10連接，並包含一待評估資料輸出單元，並透過該待評估資料輸出單元呈現一待評估資料以供至少一評估人員300進行評估；其中，該待評估資料包含該手術完成影像與該手術規劃訊息。當發生前述第一條件、第二條件、及第三條件中的至少一者時，並於更新該手術規劃程式前，評估模組60讀取該待評估資料，並傳送該評估資料至該待評估資料輸出單元呈現給至少一評估人員300；若評估人員300認可該評估資料後，更新該手術規劃程式。其中，當具有多個評估人員300時，評估模組60可設定一認可更新比值，使經多個評估人員300評估後的平均認可比值不小於該認可更新比值時，更新該手術規劃程式；該平均認可比值被定義為：認可該評估資料的評估人員數目與總評估人員數目的比值。該認可更新比值是介於0至1間的數值；較佳的，該認可更新比值不小於0.5。較佳的，該待評估資料進一步可選擇的包含該手術執行註記，評估人員300可確認、修改、或刪除該手術執行註記成為一評估註記，或額外加註一評估註記，且該手術規劃訊息可選擇的包含至少一評估註記，用以記錄評估者的考量，使本發明的手術規劃系統1於未來進行相關手術時，可將該評估註記提供給未來的手術執行者200參考。

較佳的，手術規劃系統1可選擇的進一步包含一劑量偵測模組70，劑量偵測模組70與電腦10直接或間接連接，並用於偵測施加於該特定區域的一手術劑量；其中，該手術規劃訊息包含該規劃劑量的資訊，且當該手術劑量不符合該規劃劑量時，提醒模組30產生一警示訊號；當提醒模組30產生一警示訊號，且手術執行者200決定或調整該手術劑量為一執行劑量，使該執行劑量不符合該規劃劑量，並執行手術時，劑量偵測模組70將該執行劑量的訊息傳回電腦10，再根據該執行劑量與該規劃劑量的差異，更新該手術規劃程式。較佳的，該評估資料可選擇的包含該執行劑量與該規劃劑量。其中，應注意的是，該手術劑量、該規劃劑量、該執行劑量中所謂的「劑量」是包含「藥物劑量」或「能量劑量」；「藥物劑量」包含藥物的濃度、總量、或施加期間；「能量劑量」包含能量的強度、頻率、或施加期間；其中，「能量劑量」的種類包含雷射能量、光能量、波動／振動能量，且並不以上述說明的種類為限。

如圖2所示（並請參考圖1），其根據以上所述本發明的手術規劃系統1，顯示本發明一實施例的手術規劃程式更新方法400的步驟如下：於步驟 410 中：透過一影像擷取模組20擷取一目標100的一特定區域的一待手術影像；於步驟 420 中：將該待手術影像傳輸至一電腦10；其中，電腦10具有一可存取的非暫態記憶體，該可存取的非暫態記憶體具有一手術規劃程式，並透過該手術規劃程式將該待手術影像轉化為一手術規劃訊息；於步驟 430 中：透過影像擷取模組20即時地擷取目標100的該特定區域的一手術影像，並將該手術影像傳輸至電腦10，並透過該手術規劃程式比對該手術影像是否符合該手術規劃訊息；於步驟 440 中：當該手術影像符合該手術規劃訊息時，提醒模組30產生一第一提醒訊號給一手術執行者200；若手術執行者200繼續進行手術，使該手術影像不符合該手術規劃訊息，並完成手術時，影像擷取模組20擷取一手術完成影像，並將該手術完成影像傳回電腦10，再根據該手術完成影像與該手術規劃訊息的差異，更新該手術規劃程式；於步驟 450 中：當該手術影像不符合且未超出該手術規劃訊息時，且當手術執行者200欲結束手術時，提醒模組30產生一第二提醒訊號給手術執行者200；若手術執行者200確定結束手術時，使該手術影像不符合該手術規劃訊息，並完成手術時，影像擷取模組20擷取一手術完成影像，並將該手術完成影像傳回電腦10，再根據該手術完成影像與該手術規劃訊息的差異，更新該手術規劃程式；於一可選擇的步驟 460 中：當該手術影像不符合且超出該手術規劃訊息時，提醒模組30產生一第三提醒訊號給手術執行者200；無論手術執行者200是否繼續手術，該手術影像已不符合該手術規劃訊息，並在手術執行者200確定完成手術時，影像擷取模組20將擷取目標100的一被手術區域的一手術完成影像，並將該手術完成影像傳回電腦10，使該手術規劃程式根據該手術完成影像與該手術規劃訊息的差異進行更新。

應注意的是，本發明的手術規劃程式更新方法400除上述技術特徵外，亦可對應選本發明的手術規劃系統1中所有特徵或部分特徵；較佳的，手術規劃程式更新方法400可選擇的包含以下技術特徵： 1. 當目標100的該特定區域於進行手術時，該手術規劃訊息透過該手術規劃程式根據該手術影像而被更新。 2. 更新該手術規劃程式之前，必須在透過一評估模組60的評估資料輸出單元呈現一待評估資料供至少一評估人員300進行評估且認可該評估資料後，該手術規劃程式才會被更新；該待評估資料包含該手術完成影像與該術前手術規劃訊息。 3. 透過一劑量偵測模組70偵測施加於該特定區域的一手術劑量；其中，該手術規劃訊息包含該規劃劑量的資訊，且當該手術劑量不符合該規劃劑量時，提醒模組30產生一警示訊號；當提醒模組30產生一警示訊號，且手術執行者200決定或調整該手術劑量為一執行劑量，使該執行劑量不符合該規劃劑量，並執行手術時，劑量偵測模組70將該執行劑量的訊息傳回電腦10，使該手術規劃程式根據該執行劑量與該規劃劑量的差異進行更新。

應注意的是，本發明中所述「直接或間接連接」是表示：兩元件間（例如：影像擷取模組20與電腦10間）是直接的電性連接或是透過網路傳輸技術所達成的間接連接。

透過以上本發明的手術規劃系統與手術規劃程式更新方法400所述的內容，本發明的手術規劃系統與其手術規劃程式更新方法可透過電腦10、影像擷取模組20、及提醒模組30間的作用，產生手術規劃訊息與提醒效果而分別具有輔助手術與提醒手術操作者200的功效；本發明的手術規劃系統與其手術規劃程式更新方法可再透過具有根據該第一條件、該第二條件、及該可選擇的第三條件而更新該手術規劃程式的特徵，而具有根據手術執行者200於實務操作經驗與判斷而更新該手術規劃程式，使更新後的手術規劃程式能產生更適合的手術規劃訊息的效果。其中，可選擇的，本發明的手術規劃系統與其手術規劃程式更新方法中的手術規劃訊息可在手術進行時根據該手術影像而被更新，而具有根據即時手術影像而即時更新手術訊息的功效，而提供手術執行者200即時且更為合適的手術規劃訊息。其中，可選擇的，本發明的手術規劃系統與其手術規劃程式更新方法可包含劑量偵測模組70，透過劑量偵測模組70的作用，提醒模組30可在該手術劑量不符合該規劃劑量時，產生一警示訊號給手術執行者，而具有輔助手術與提醒手術執行者200的效果；又透過當該執行劑量不符合該規劃劑量並執行手術時，該手術規劃程式將根據該執行劑量與該規劃劑量的差異進行更新，而具有使更新後的手術規劃程式能產生更適合的手術規劃訊息的效果。其中，可選擇的，本發明的手術規劃系統與其手術規劃程式更新方法可包含評估模組60，透過評估模組60的作用，使手術規劃程式的更新須接受至少一位專業的評估人員300的評估把關，進而具有使本發明的手術規劃程式的更新是被確保合適的功效。

以上所述的實施例僅是為說明本發明的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝的人士能夠瞭解本發明的內容並據以實施，當不能以之限定本發明的專利範圍，即大凡依本發明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明的專利範圍內。

1‧‧‧手術規劃系統
10‧‧‧電腦
20‧‧‧影像擷取模組
30‧‧‧提醒模組
40‧‧‧手術執行設備
50‧‧‧顯示裝置
60‧‧‧評估模組
70‧‧‧劑量偵測模組
100‧‧‧目標
200‧‧‧手術執行者
300‧‧‧評估人員
400‧‧‧手術規劃程式更新方法
410‧‧‧步驟
420‧‧‧步驟
430‧‧‧步驟
440‧‧‧步驟
450‧‧‧步驟
460‧‧‧步驟

圖1為一示意圖，顯示本發明一實施例的手術規劃系統的架構。圖2為一示意圖，顯示本發明一實施例的手術規劃程式更新方法的流程。

1‧‧‧手術規劃系統

10‧‧‧電腦

20‧‧‧影像擷取模組

30‧‧‧提醒模組

40‧‧‧手術執行設備

50‧‧‧顯示裝置

60‧‧‧評估模組

70‧‧‧劑量偵測模組

100‧‧‧目標

200‧‧‧手術執行者

300‧‧‧評估人員

Claims

一種手術規劃系統，其包含：一電腦，具有一可存取的非暫態記憶體及一手術規劃程式，該手術規劃程式儲存於該可存取的非暫態記憶體；一影像擷取模組，直接或間接與該電腦連接，並包含一照相機與一攝影機中的至少一者，以擷取一目標的一特定區域的一待手術影像；以及一提醒模組，直接或間接與該電腦連接；其中，該電腦接收該待手術影像，並透過該手術規劃程式將該待手術影像轉化為一手術規劃訊息；其中，當該目標的該特定區域於進行手術時，該影像擷取模組持續地且即時地擷取該目標的該特定區域的一手術影像，並將該手術影像傳輸至該電腦，並透過該手術規劃程式比對該手術影像是否符合該手術規劃訊息；其中，於一第一條件、一第二條件、及一第三條件中的至少一者，該影像擷取模組將擷取該目標的一手術區域的一手術完成影像，並將該手術完成影像傳回該電腦，該手術規劃程式根據該手術完成影像與該手術規劃訊息的差異進行更新；其中，該第一條件定義為：當該手術影像符合該手術規劃訊息時，該提醒模組產生一第一提醒訊號給一手術執行者；若該手術執行者繼續進行手術，使該手術影像超出該手術規劃訊息，並完成手術時；其中，該第二條件定義為：當手術影像不符合且未超出該手術規劃訊息時，且當該手術執行者欲結束手術時，該提醒模組產生一第二提醒訊號給該手術執行者；若該手術執行者確定結束手術時，使該手術影像不符合該手術規劃訊息，並完成手術時；其中，該第三條件定義為：當手術影像不符合且超出該手術規劃訊息時，該提醒模組產生一第三提醒訊號給該手術執行者；並在該手術執行者確定完成手術時。
如請求項1的手術規劃系統，進一步包含一評估模組，該評估模組直接或間接與該電腦連接，並包含一待評估資料輸出單元，並透過該待評估資料輸出單元呈現一待評估資料以供至少一評估人員進行評估；其中，該待評估資料包含該手術完成影像與該手術規劃訊息；若該至少一評估人員認可該評估資料後，更新該手術規劃程式。
如請求項1的手術規劃系統，其中，當該目標的該特定區域於進行手術時，該手術規劃訊息透過該手術規劃程式根據該手術影像而被更新。
如請求項2的手術規劃系統，其中，當該目標的該特定區域於進行手術時，該手術規劃訊息透過該手術規劃程式根據該手術影像而被更新。
如請求項1至請求項4中任一項的手術規劃系統，其中，該手術規劃訊息包含對應該特定區域的一規劃手術範圍、一模擬治療位置或尺寸的資訊、及可選擇的一規劃劑量、一預計手術時間、一手術執行步驟、或一手術指示註記的資訊。
如請求項5的手術規劃系統，進一步包含一劑量偵測模組，其與該電腦直接或間接連接，該劑量偵測模組是用於偵測施加於該特定區域的一手術劑量；其中，該手術規劃訊息包含該規劃劑量的資訊，且當該手術劑量不符合該規劃劑量時，該提醒模組產生一警示訊號給該手術執行者；若該手術執行者決定或調整該手術劑量為一執行劑量，使該執行劑量不符合該規劃劑量並執行手術時，該劑量偵測模組將該執行劑量的訊息傳回該電腦，再根據該執行劑量與該規劃劑量的差異，更新該手術規劃程式。
如請求項1至請求項4中任一項的手術規劃系統，進一步包含一手術執行設備，該手術執行設備直接或間接與該電腦連接，並根據該手術規劃訊息作動。
如請求項1至請求項4中任一項的手術規劃系統，其中，該影像擷取模組進一步包含一眼地圖儀、一像差儀、一超聲波掃描儀、一斷層掃描機、及一內視鏡中的至少一者。
如請求項1至請求項4中的手術規劃系統，進一步包含一顯示裝置，該顯示裝置直接或間接與該電腦連接，用以顯示至少該手術規劃訊息與該手術影像中的至少一者。