WO2019017810A1 - Способ и система предоперационного моделирования хирургической процедуры - Google Patents

Способ и система предоперационного моделирования хирургической процедуры Download PDF

Info

Publication number
WO2019017810A1
WO2019017810A1 PCT/RU2017/000802 RU2017000802W WO2019017810A1 WO 2019017810 A1 WO2019017810 A1 WO 2019017810A1 RU 2017000802 W RU2017000802 W RU 2017000802W WO 2019017810 A1 WO2019017810 A1 WO 2019017810A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
patient
abdominal cavity
data
abdominal
vessels
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000802
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Максим Анатольевич ГОРБУНОВ
Денис Николаевич НИКОЛАЕВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭНСИМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЭНСИМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭНСИМ"
Publication of WO2019017810A1 publication Critical patent/WO2019017810A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30—Anatomical models
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/02—Electrically-operated educational appliances with visual presentation of the material to be studied, e.g. using film strip
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
    • G16H20/40—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mechanical, radiation or invasive therapies, e.g. surgery, laser therapy, dialysis or acupuncture
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/102—Modelling of surgical devices, implants or prosthesis
    • A61B2034/104—Modelling the effect of the tool, e.g. the effect of an implanted prosthesis or for predicting the effect of ablation or burring
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/481—Diagnostic techniques involving the use of contrast agents

Definitions

  • the technical solution relates to the field of medicine, is intended for preoperative planning and conducting a training surgical operation, namely, laparoscopic nephrectomy, using a three-dimensional model of the patient generated according to the patient's research.
  • This solution discloses a device and method for simulating a vessel surgery surgery (angioplasty) using the rear model generated on the basis of data from medical images of a real patient.
  • the method includes obtaining, using the rear input system, a model of vessels of a particular patient generated on Based on the patient data set (CT) of the patient, the simulation of a training surgical operation using the patient’s model obtained from the rear, the simulation system receives and processes the signals received from the tracking block of the simulators of interventional tools and sends signals to the force feedback generation unit.
  • CT patient data set
  • the invention is intended for preoperative planning and rehearsal surgery on vessels, which does not allow it to be used for planning and rehearsing a surgical operation of laparoscopy.
  • This solution uncovers a method and system for modeling a vessel surgery surgery (angioplasty) using a digital model of anatomical structures generated based on data from medical images of a real patient.
  • the method includes creating a digital model of the anatomical structure of the patient based on the data of medical images of the patient (patient study data), where the digital model includes the first rear polygonal mesh with data obtained from medical images (from the data present in the honey images); generating (calculating), based on medical imaging data, data from adjacent anatomical structures; generating an extended digital model including anatomical structures with medical imaging data, adjacent anatomical structures obtained by calculation, the first rear polygonal mesh, the second rear polygonal mesh obtained from adjacent anatomical structures, positioning the second rear polygonal mesh with the first horn of the rear polygonal mesh; computer simulation of the procedure with visual control using an extended digital model.
  • the solution is intended for preoperative planning and rehearsal surgery on vessels, which does not allow to use it for planning and rehearsing a surgical operation of laparoscopy.
  • This technical solution is aimed at eliminating the disadvantages inherent in existing analogues.
  • the technical result from the use of this technical solution is to ensure the planning and rehearsal of the surgical operation of laparoscopy. Also, this technical solution allows for a more accurate training session for the trained surgeons.
  • This technical result is achieved by creating a three-dimensional model of the abdominal cavity with the coordinates, size and orientation of the organs in the abdominal space of a particular patient.
  • Simulation of a training surgical operation using the obtained three-dimensional model of the abdominal organs of the patient may include the selection of optimal access points on the surface of the abdominal cavity.
  • Simulating training surgery using the patient’s three-dimensional model of the patient’s abdominal organs may include mobilizing the colon and gaining access to the abdominal space where the kidneys are located, clipping and crossing the ureter, renal artery and vein, mobilizing the kidney and removing it from the abdominal cavity .
  • Isolation and determination from data containing information about a patient’s study may include determining the external borders of the patient’s abdominal cavity, determining the initial cue point, definition of the end key point, which are then used to scale the generic three-dimensional model of the patient.
  • This technical solution can be made in the form of a system of preoperative modeling of a surgical procedure, comprising: at least one command processing device; at least one data storage device; one or more computer programs loaded into at least one of the above mentioned storage devices and executed on at least one of the above command processing devices, wherein one or more computer programs contain the following instructions: receive data containing information about research of the patient with use of a contrast agent; The following parameters are selected and determined from this data by filtering the research data file in the range of densities corresponding to the blood vessels: location, trajectory and size of the main blood vessels and groups of vessels washing the abdominal organs of the patient; based on the parameters obtained in the previous step, create a map of the patient's blood vessels; on the basis of the patient’s blood vessel map, create a patient’s abdominal map by correlating the location, trajectory and size of the main blood vessels and vessel groups washing the abdominal organs of the patient with the coordinates, size and orientation of the organs in the abdominal space of the patient; on the basis of the patient's abdominal cavity map created in
  • Simulation of a training surgical operation using the obtained three-dimensional model of the abdominal organs may include the selection of optimal access points on the surface of the abdominal cavity.
  • Simulating training surgery using the patient’s three-dimensional model of the patient’s abdominal organs may include mobilizing the colon and gaining access to the abdominal space where the kidneys are located, clipping and crossing the ureter, renal artery and vein, mobilizing the kidney and removing it from the abdominal cavity .
  • Isolation and determination from data containing information about a patient’s study may include determining the external borders of the patient’s abdominal cavity, determining the initial cue point, and determining the end cue point, which are then used to scale the sample three-dimensional patient model.
  • Figure 1 visualization of great vessels, obtained using the CT method of a patient with intravenous contrast
  • Figure 2 the visualization of groups of vessels belonging to certain organs
  • Fig.Z system for implementing the method of preoperative modeling of a surgical procedure
  • a system means a computer system, a computer (electronic computer), a CNC (numerical control), a PLC (programmable logic controller), computerized control systems, and any other devices capable of performing a predetermined, well-defined sequence of operations (actions, instructions).
  • a command processing device is an electronic unit or an integrated circuit (microprocessor) that executes machine instructions (programs).
  • the command processing device reads and executes machine instructions (programs) from one or more data storage devices.
  • a storage device can act, but not limited to, hard drives (HDD), flash memory, ROM (read-only memory), solid-state drives (SSD), optical drives (CD, DVD, Blue-Ray drives).
  • a program is a sequence of instructions intended for execution by a computer control device or command processing device. Below will be considered some terms that will later be used in the description of the technical solution.
  • Laparoscopy is a modern method of surgery in which operations on internal organs are carried out through small (usually 0.5-1.5 cm) openings, while with traditional surgery large incisions are required.
  • X-ray contrast agents are agents used to visualize organs or body cavities that are invisible or poorly visible in a routine X-ray examination. R.'s effect It is based on a significant increase in the difference in X-ray absorption by the anatomical structures under study and the surrounding tissues.
  • Computed tomography is a method of non-destructive layer-by-layer investigation of the internal structure of an object. The method is based on measuring and complex computer processing of the difference in the attenuation of X-rays by different tissues in density.
  • X-ray computed tomography is the main tomographic method for studying the internal organs of a person using X-rays.
  • a voxel (colloquially voxel, English Voxel— formed from the words: volumetric (English volumetric) and pixel (English pixel)) is a volume image element containing the value of the raster element in three-dimensional space. Voxels are analogous to two-dimensional pixels for three-dimensional space. Voxel models are often used to visualize and analyze medical and scientific information. This technical solution provides the possibility of planning and rehearsing a laparoscopic surgical operation by creating a three-dimensional model of the abdominal cavity with the coordinates, size and orientation of organs in the abdominal space of a particular patient, and this technical solution allows for more accurate training session for trained surgeons.
  • the method of preoperative modeling of a surgical procedure includes the following steps: Receive data containing information about the study of the patient using a contrast agent
  • Detailed patient information can be obtained from research data, for example, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), etc.
  • CT computed tomography
  • MRI magnetic resonance imaging
  • DICOM files contain information about the intensity or density of the tissues in a particular slice, at each point of the slice. Sections can be made in three planes: sagittal, frontal, horizontal. DICOM files are combined into a series and represent a set of consecutive sections of an organ or body region. Let's call the data in the series, all points (voxels) of each slice in the series, the research data array, which is a 3x dimensional array, where each element of the array stores the coordinates of the point and the density of the tissue. Loading, processing, use of information stored in DICOM files does not represent technical difficulty based on their current level of technology.
  • Computed tomography saves files x-ray density, which depends on the physical density of tissues.
  • the Hounsfield scale is used, the tissue density range is -1024 to +3071 HU. Average values on the Hounsfield scale: air -1000 HU, fat -120 HU, water 0 HU, soft tissues +40 HU, bones +400 HU and above.
  • the following parameters are selected and determined from this data by filtering the research data file in the range of densities corresponding to blood vessels: location, trajectory and size of the main blood vessels vessels and groups of vessels washing the abdominal organs of the patient.
  • CT of the patient does not allow to distinguish some organs from others in the automatic mode, since the density of the internal organs is about the same, this is the main problem in generating the patient's SE of the patient's model according to the CT scan.
  • intravenous contrasting which allows you to increase the "visibility" of arterial and venous vessels for X-rays, while the density of blood vessels on the Hounsfield scale will be increased.
  • This research method is used in CT angiography and allows you to assess the lumen of blood vessels, the presence of blood clots, aneurysms, thinning of the wall.
  • Intravenous contrasting makes it possible to isolate data on vessels from the total data set of CT research.
  • Figure 1 shows the visualization of the great vessels, obtained using the CT method of a patient with intravenous contrast.
  • the vascular model skeleton is a set of interconnected data that stores information about the trajectory of the vessels and the width of the vessel at each point of the trajectory.
  • the principle of constructing a skeleton of a vessel model based on the data set of the research is described in detail in the article by Yatchenko A.M., Krylov A.S., Gavrilov A.V., Arvicpov I.V. Construction of a 3D model of blood vessels on a series of CT images of the liver / Conf. Proc. 19th International Conference on Computer Graphics and GraphicCon'2009, Moscow, 2009.
  • data on vessels is selected by filtering the data set of the research in the density range of the corresponding vessels.
  • the vessels at the cut are represented as simply connected regions of points, while projecting two adjacent slices at each other, then the areas of points of the same vessel partially overlap each other.
  • the degree of overlap depends on the cut step in the study, which can range from 0.5mm. Partial overlapping of areas of points belonging to one vessel on adjacent sections allows you to build a vessel trajectory, the number of points in the area of vessel points allows you to calculate the approximate vessel width (vessel diameter), the presence of common areas of points of different vessels (when vessels separate or merge) allows you to determine the connection and build a skeleton vascular model.
  • a patient’s abdominal map is created by correlating the location, trajectory and size of the main blood vessels and vessel groups washing the abdominal organs of the patient with the coordinates, size and orientation of the organs in the abdominal cavity of the patient.
  • the main trunk vessels have a larger diameter than vessels that feed and drain blood from the organs.
  • the skeleton of the vessel model makes it possible to calculate, on the basis of the vessel width at each point of the trajectory, the main main vessels and branches of the supply and discharge vessels.
  • the physician or the operator, in semi-automatic mode determines the belonging of the vascular branches in the skeleton of the vascular model to a specific organ.
  • a group of vessels washing an organ is meant a set of vessels in space belonging to a particular organ.
  • the group of vessels is calculated from each branch of vessels belonging to body, while in the group of vessels fall vessels with the smallest width, as well as the extreme vessels in each branch of the vessels.
  • the group of vessels washing the organ contains information about the coordinates of the organ, the size (volume) of the organ, and the orientation of the organ in space.
  • Figure 2 shows the visualization of groups of vessels belonging to certain organs.
  • a three-dimensional model of the patient’s abdominal cavity is created by scaling the template three-dimensional patient model.
  • the scaling of the abdominal cavity of the template three-dimensional model of the patient includes resizing the three-dimensional model of the abdominal cavity, changing the shape of the three-dimensional model of the abdominal cavity in accordance with the shape of the patient's body. Resizing the three-dimensional model of the abdominal cavity can be made at two key points, which are determined by the operator in the data set of the study. In this case, the three-dimensional model of the abdominal cavity must also contain the corresponding key points. For example, the points of beginning and end of the lumbar spine can be key points. Knowing the image resolution and the distance between the slices in a series, one can calculate the distance between key points and scale the three-dimensional model of the abdominal cavity in accordance with the calculated distance.
  • the key points are set by the doctor (or operator) on the basis of the research data, for example: when visualizing these data, mark the starting and ending points.
  • Data on the study of the patient stores information about the external borders of the abdominal cavity of the patient. Points on the outer border of the abdominal cavity, have a density that differs from the density of air, borders on points with air density and are as close as possible to the outer edges of the slice.
  • a set of points on the outer border of the abdominal cavity determines the shape of the patient’s body and is used when changing the shape of a three-dimensional model of the abdominal cavity in accordance with the shape of the patient’s body.
  • a map of the patient’s abdominal organs is built, which includes the patient’s abdomen, the coordinates of the organs, the size (volume) of the organs, the orientation of the organs in space, the vascular model skeleton, including the trajectory of the vessels and the width of the vessels each point of the trajectory.
  • the template three-dimensional model of the patient includes a three-dimensional model of the abdominal cavity, three-dimensional models of organs.
  • the scaling of the template three-dimensional model of the patient in accordance with the map of the abdominal organs of the patient includes the following steps: scaling the abdominal cavity according to the size of the abdominal cavity of the patient; scaling and positioning of organs; generation of great vessels in accordance with the trajectory and size of vessels.
  • the scaling of the template three-dimensional model of the patient in accordance with the map of the abdominal organs of the patient may additionally include the choice of templates of models of organs, for example: models with any defects affected by diseases.
  • a three-dimensional model of the abdominal cavity with organs and vessels is generated, the arrangement of which is similar to the arrangement of organs and vessels in a real particular patient.
  • the simulation of a training surgical operation is performed using laparoscopic surgery simulators, which allow to simulate a surgical intervention, while the surgeon, while manipulating the simulators of medical instruments, performs a surgical operation in the virtual space.
  • an exemplary system for implementing a technical solution includes a data processing device 300.
  • Data processing device 300 can be configured as a client, server, mobile device, or any other computing device that interacts with data in a collaboration system based on network.
  • data processing device 300 typically includes at least one processor 301 and data storage device 302.
  • system memory 302 may be volatile (for example, random access memory device (RAM, RAM)), non-volatile (for example, read-only memory (ROM, ROM)) or some combination of them.
  • the storage device 302 typically includes one or more application programs 303 and may include program data 304. The present technical solution as a method described in detail above is implemented in the application programs 303.
  • Data processor 300 may have additional features or functionality.
  • data processing device 300 may also include additional data storage devices (removable and non-removable), such as, for example, magnetic disks, optical disks, or tape.
  • additional storage is illustrated in FIG. 3 by means of non-removable storage 307 and removable storage 308.
  • Computer storage media may include volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or using any technology for information storage.
  • the storage device 302, non-removable storage 307 and removable storage 308 are examples of computer storage media.
  • Computer storage media includes, but is not in a limiting sense, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory or memory made using a different technology, ROM on a compact disk (CD-ROM), digital versatile disks (DVDs) or other optical storage devices, magnetic cassettes, magnetic tapes, storages on magnetic disks or other magnetic storage devices, or any other medium that can be used for storing the desired information and which can be accessed by data processor 300. Any such computer storage media may be part of device 300.
  • Data processor 300 may also include an input device (s) 305, such as a keyboard, a mouse, a pen, a voice input device, a touch input device, and so on.
  • Output device (s) 306, such as a display, speakers, printer, and the like, may also be included in the device.
  • Data processor 300 includes communication connections that allow a device to communicate with other computing devices, such as over a network.
  • Networks include local area networks and global networks along with other large scalable networks, including but not limited to corporate networks and extranets.
  • a communication connection is an example of a communication environment.
  • the communication medium may be implemented using computer-readable instructions, data structures, program modules or other data in a modulated information signal, such as a carrier wave, or in another transport mechanism, and includes any information delivery medium.
  • modulated information signal means a signal that has one or more of its characteristics changed or set to encode information in this signal.
  • communication media includes wired environments such as a wired network or direct-wired connection, and wireless environments such as acoustic, radio frequency, infrared, and other wireless environments.
  • Figure 4 presents a block diagram of one of the options for implementing the method of preoperative modeling of a surgical procedure. It is obvious to a person skilled in the art that specific embodiments of the method and system for preoperative modeling of a surgical procedure are described here for purposes of illustration, various modifications are possible, without departing from the scope and essence of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно к лапароскопической нефрэктомии, с использованием трехмерной модели пациента сгенерированной по данным исследования пациента. Система предоперационного моделирования хирургической процедуры содержит, по крайней мере, одно устройство обработки команд, по крайней мере, одно устройство хранения данных, содержащее исполняемые одним или более процессором машиночитаемые инструкции. При этом инструкции служат для выполнения способа, который характеризуется тем что: получают данные, содержащие информацию об исследовании пациента с применением контрастного вещества. Выделяют и определяют из этих данных путем фильтрации массива данных исследования в диапазоне плотностей, соответствующих кровеносным сосудам, следующие параметры: расположение, траекторию, размер магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента. На основании полученных параметров создают карту кровеносных сосудов пациента, на основании которой создают карту брюшной полости пациента путем соотнесения расположения, траектории и размера магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента с координатами. На основании созданной карты брюшной полости пациента создают трехмерную модель брюшной полости пациента путем масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента. Передают и используют созданную трехмерную модель брюшной полости пациента для последующего моделирования тренировочной хирургической операции. Группа изобретений позволяет обеспечить планирование и репетицию лапароскопии и более точное проведение тренировочной сессии для обучаемых хирургов.

Description

СПОСОБ И СИСТЕМА ПРЕДОПЕРАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ХИРУРГИЧЕСКОЙ ПРОЦЕДУРЫ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Техническое решение относится к области медицины, предназначено для предоперационного планирования и проведения тренировочной хирургической операции, а именно лапароскопической нефрэктомии, с использованием трехмерной модели пациента сгенерированной по данным исследования пациента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для планирования хирургической операции по пересадке фрагментов какого-либо органа очень важно предоставить хирургу визуальную информацию о структуре кровеносных сосудов этого органа, их точном расположении внутри органа и о том, какие области органа омывает тот или иной сосуд.
Из уровня техники известно техническое решение Preoperative Surgical Simulation US8500451 (В2), опубликовано 06.08.2013, SIMBIONIX LTD.
Данное решение раскрывает устройство и способ моделирования тренировочной хирургической операции на сосудах (ангиопластики) с использованием Зд модели сгенерированной на основе данных медицинских изображений реального пациента. Способ включает получение с помощью системы ввода Зд модели сосудов конкретного пациента сгенерированных на основе массива данных исследования (КТ) пациента, моделирование тренировочной хирургичекой операции с использованием полученной Зд модели сосудов пациента, при этом система моделирования принимает и обрабатывает сигналы, полученные от блока отслеживания имитаторов интервенционных инструментов и отправляет сигналы на блок генерации силовой обратной связи.
Изобретение предназначено для предоперационного планирования и репетиции хирургической операции на сосудах, что не позволяет его использовать для планирования и репетиции хирургической операции лапароскопии.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности проведения тренировочной операции лапароскопии
Из уровня техники известно техническое решение SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING COMPUTERIZED SIMULATIONS FOR IMAGE-GUIDED PROCEDURES USING A PATIENT SPECIFIC MODEL US8543338 (B2), опубликовано 24.09.2013, SIMBIONIX LTD.
Данное решение раскрывает способ и систему моделирования тренировочной хирургической операции на сосудах (ангиопластики) с использованием цифровой модели анатомических структур сгенерированных на основе данных медицинских изображений реального пациента. Способ включает создание цифровой модели анатомической структуры пациента на основе данных медицинских изображений пациента (данных исследования пациента), где цифровая модель включает первую Зд полигональную сетку с данными, полученными из медицинских изображений (из данных присутствующих в мед изображениях); генерирование (вычисление), на основе данных медицинских изображений, данных смежных анатомических структур; генерирование расширенной цифровой модели включающей анатомические структуры с данными медицинских изображений, смежные анатомические структуры полученные вычислением, первую Зд полигональную сетку, вторую Зд полигональную сетку, полученную из смежных анатомических структур, позиционирование второй Зд полигональной сетки с гарницами первой Зд полигональной сетки; компьютерное моделирование процедуры с визуальным контролем с использованием расширенной цифровой модели.
Решение предназначено для предоперационного планирования и репетиции хирургической операции на сосудах, что не позволяет его использовать для планирования и репетиции хирургической операции лапароскопии.
СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
Данное техническое решение направлено на устранение недостатков, присущих существующим аналогам. Технический результат от использования данного технического решения заключается в обеспечении планирования и репетиции хирургической операции лапароскопии акже данное техническое решение позволяет более точно провести тренировочную сессию для обучаемых хирургов.
Данный технический результат достигается за счет создания трехмерной модели брюшной полости с координатами, размером и ориентацией органов в пространстве брюшной полости конкретного пациента.
В одном из предпочтительных вариантов реализации предложен способ предоперационного моделирования хирургической процедуры, характеризующийся тем что: получают данные, содержащие информацию об исследовании пациента с применением контрастного вещества; выделяют и определяют из этих данных путем фильтрации массива данных исследования в диапазоне плотностей, соответствующих кровеносным сосудам, следующие параметры: расположение, траекторию и размер магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента; на основании полученных на предыдущем шаге параметров создают карту кровеносных сосудов пациента; на основании карты кровеносных сосудов пациента создают карту брюшной полости пациента путем соотнесения расположения, траектории и размера магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента с координатами, размером и ориентацией органов в пространстве брюшной полости пациента; на основании созданной на предыдущем шаге карты брюшной полости пациента создают трехмерную модель брюшной полости пациента путем масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента; передают и используют созданную на предыдущем шаге трехмерную модель брюшной полости пациента для последующего моделирования тренировочной хирургической операции.
Моделирование тренировочной хирургической операции с использованием полученной трехмерной модели органов брюшной полости пациента может включать в себя выбор оптимальных точек доступа на поверхности брюшной полости.
Моделирование тренировочной хирургической операции с использованием полученной трехмерной модели органов брюшной полости пациента может включать в себя мобилизацию отдела толстого кишечника и получение доступа к забрюшному пространству, где располагаются почки, клиппирование и пересечение мочеточника, почечной артерии и вены, мобилизация почки и ее удаление из брюшной полости.
Выделение и определение из данных, содержащих информацию об исследовании пациента, может включать в себя определение внешних границ брюшной полости пациента, определение начальной ключевой точки, определение конечной ключевой точки, которые затем используются для масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента.
Данное техническое решение может быть выполнено в виде системы предоперационного моделирования хирургической процедуры, содержащую: по крайней мере, одно устройство обработки команд; по крайней мере, одно устройство хранения данных; одну или более компьютерных программ, загружаемых в, по крайней мере, одно вышеупомянутое устройство хранения данных и выполняемых на, по крайне мере, одном из вышеупомянутых устройств обработки команд, при этом одна или более компьютерных программ содержат следующие инструкции: получают данные, содержащие информацию об исследовании пациента с применением контрастного вещества; выделяют и определяют из этих данных путем фильтрации массива данных исследования в диапазоне плотностей, соответствующих кровеносным сосудам, следующие параметры: расположение, траекторию и размер магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента; на основании полученных на предыдущем шаге параметров создают карту кровеносных сосудов пациента; на основании карты кровеносных сосудов пациента создают карту брюшной полости пациента путем соотнесения расположения, траектории и размера магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента с координатами, размером и ориентацией органов в пространстве брюшной полости пациента; на основании созданной на предыдущем шаге карты брюшной полости пациента создают трехмерную модель брюшной полости пациента путем масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента; передают и используют созданную на предыдущем шаге трехмерную модель брюшной полости пациента для последующего моделирования тренировочной хирургической операции.
Моделирование тренировочной хирургической операции с использованием полученной трехмерной модели органов брюшной полости пациента может включать в себя выбор оптимальных точек доступа на поверхности брюшной полости.
Моделирование тренировочной хирургической операции с использованием полученной трехмерной модели органов брюшной полости пациента может включать в себя мобилизацию отдела толстого кишечника и получение доступа к забрюшному пространству, где располагаются почки, клиппирование и пересечение мочеточника, почечной артерии и вены, мобилизация почки и ее удаление из брюшной полости.
Выделение и определение из данных, содержащих информацию об исследовании пациента, может включать в себя определение внешних границ брюшной полости пациента, определение начальной ключевой точки, определение конечной ключевой точки, которые затем используются для масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - визуализация магистральных сосудов, полученная с помощью метода КТ пациента с внутривенным контрастированием;
Фиг.2 -визуализация групп сосудов, принадлежащая определенным органам; Фиг.З - система для реализации способа предоперационного моделирования хирургической процедуры;
Фиг.4 - блок-схема одного из вариантов реализации способа предоперационного моделирования хирургической процедуры. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
В данном устройстве под системой подразумевается компьютерная система, ЭВМ (электронно-вычислительная машина), ЧПУ (числовое программное управление), ПЛК (программируемый логический контроллер), компьютеризированные системы управления и любые другие устройства, способные выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций (действий, инструкций).
Под устройством обработки команд подразумевается электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (программы).
Устройство обработки команд считывает и выполняет машинные инструкции (программы) с одного или более устройства хранения данных. В роли устройства хранения данных могут выступать, но, не ограничиваясь, жесткие диски (HDD), флеш-память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), твердотельные накопители (SSD), оптические накопители информации (CD, DVD, Blue-Ray диски).
Программа - последовательность инструкций, предназначенных для исполнения устройством управления вычислительной машины или устройством обработки команд. Ниже будут рассмотрены некоторые термины, которые в дальнейшем будут использоваться при описании технического решения.
Лапароскопия— современный метод хирургии, в котором операции на внутренних органах проводят через небольшие (обычно 0,5— 1 ,5 см) отверстия, в то время как при традиционной хирургии требуются большие разрезы. Рентгено онтрастные вещества (син. контрастные вещества) — средства, используемые для визуализации невидимых или плохо видимых при обычном рентгенологическом исследовании органов или полостей тела. Эффект Р. в. основан на значительном увеличении разницы поглощения рентгеновского излучения исследуемыми анатомическими образованиями и окружающими их тканями.
Компьютерная томография— метод неразрушающего послойного исследования внутреннего строения предмета. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. В настоящее время рентгеновская компьютерная томография является основным томографическим методом исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения.
Воксел (в разговорной речи воксель, англ. Voxel— образовано из слов: объёмный (англ. volumetric) и пиксель (англ. pixel))— элемент объёмного изображения, содержащий значение элемента растра в трёхмерном пространстве. Вокселы являются аналогами двумерных пикселей для трёхмерного пространства. Воксельные модели часто используются для визуализации и анализа медицинской и научной информации. Данное техническое решение обеспечивает возможность планирования и репетиции хирургической операции лапароскопии за счет создания трехмерной модели брюшной полости с координатами, размером и ориентацией органов в пространстве брюшной полости конкретного пациента, также данное техническое решение позволяет более точно провести тренировочную сессию для обучаемых хирургов.
Согласно предлагаемому техническому решению, способ предоперационного моделирования хирургической процедуры включает следующие шаги: Получают данные, содержащие информацию об исследовании пациента с применением контрастного вещества
Подробную информацию о пациенте можно получить из данных исследования, например, компьютерной томографии (КТ), магнитно- резонансной томографии (МРТ) и др.
Современные томографы сохраняют данные об исследовании пациента в специальном формате DICOM. DICOM-файл содержит информацию об интенсивности или плотности тканей в конкретном срезе, в каждой точке среза. Срезы могут производиться в трех плоскостях: сагиттальной, фронтальной, горизонтальной. DICOM файлы объединяются в серию и представляют набор последовательных срезов органа или участка тела. Назовем данные в серии, все точки (вокселы) каждого среза в серии, массив данных исследования, который представляет собой Зх мерный массив, где каждый элемент массива хранит координаты точки и плотность ткани. Загрузка, обработка, использование информации хранящейся в DICOM- файлах не представляет технической сложности исходя их текущего уровня техники.
Компьютерная томография сохраняет в файлах рентгеновскую плотность, которая зависит от физической плотности тканей. Для количественной оценки рентгеновской плотности используется шкала Хаунсфилда, диапазон плотностей тканей составляет -1024 до +3071 HU. Средние показатели по шкале Хаунсфилда: воздух -1000 HU, жир -120 HU, вода 0 HU, мягкие ткани +40 HU, кости +400 HU и выше.
Выделяют и определяют из этих данных путем фильтрации массива данных исследования в диапазоне плотностей, соответствующих кровеносным сосудам, следующие параметры: расположение, траекторию и размер магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента.
КТ пациента не позволяет отличить одни органы от других в автоматическом режиме, поскольку плотность внутренних органов примерно одинаковая, это является основной проблемой при генерации Зд модели пациента по данным исследования КТ. Но существует метод исследования КТ с внутривенным контрастированием, который позволяет повысить «видимость» артериальных и венозных сосудов для рентгеновского излучения, при этом плотность сосудов по шкале Хаунсфилда будет повышена. Этот метод исследования применяется при КТ ангиографии и позволяет оценить просвет сосудов, наличие тромбов, аневризм, истончений стенки. Внутривенное контрастирование позволяет выделить данные о сосудах из общего массива данных исследования КТ. На Фиг.1 изображена визуализация магистральных сосудов, полученная с помощью метода КТ пациента с внутривенным контрастированием.
На основании полученных на предыдущем шаге параметров создают карту кровеносных сосудов пациента.
Делается это при помощи построения скелета модели сосудов. Скелет модели сосудов представляет собой набор связанных между собой данных, хранящих информацию о траектории сосудов и ширине сосуда в каждой точке траектории. Принцип построение скелета модели сосудов на основе массива данных исследования подробно описан в статье Ятченко A.M., Крылов А.С., Гаврилов А.В., Архипов И.В. Построение 3D модели кровеносных сосудов по серии КТ изображений печени / Conf. Proc. of the 19th International Conference on Computer Graphics and Vision "GraphiCon'2009", Moscow, 2009.
Сначала выделяют данные о сосудах, путем фильтрации массива данных исследования в диапазоне плотностей соответствующих сосудам. После бинаризации массива данных исследования, сосуды на срезе представлены в виде односвязных областей точек, при этом если спроецировать два соседних среза друг на друга, то области точек одного и того же сосуда частично перекроют друг друга. Степень перекрытия зависит от шага среза при исследовании, который может составлять от 0,5мм. Частичное перекрытие областей точек, принадлежащих одному сосуду, на соседних срезах позволяет построить траекторию сосуда, количество точек в области точек сосуда позволяет вычислить примерную ширину сосуда (диаметр сосуда), наличие общих областей точек разных сосудов (когда сосуды разделяются или объединяются) позволяет определить связь сосудов и построить скелет модели сосудов.
На основании карты кровеносных сосудов пациента создают карту брюшной полости пациента путем соотнесения расположения, траектории и размера магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента с координатами, размером и ориентацией органов в пространстве брюшной полости пациента.
Кровеносные сосуды человека ветвятся. Основные магистральные сосуды имеют больший диаметр, чем сосуды, которые подводят и отводят кровь от органов. Скелет модели сосудов позволяет вычислить, на основе ширины сосуда в каждой точке траектории, основные магистральные сосуды и ветви подводящих и отводящих сосудов. В одном из вариантов осуществления описываемого технического решения врачом (либо оператором, в полуавтоматическом режиме) определяется принадлежность веток сосудов в скелете модели сосудов, определенному органу.
Под группой сосудов, омывающих орган, подразумевается набор сосудов в пространстве, принадлежащих определенном органу. Группа сосудов вычисляется из каждой ветки сосудов имеющей принадлежность к органу, при этом в группу сосудов попадают сосуды, обладающие наименьшей шириной, а так же крайние сосуды в каждой ветке сосудов. Группа сосудов, омывающих орган, содержит информацию о координатах органа, размере (объеме) органа, ориентации органа в пространстве. На Фиг.2 изображена визуализация групп сосудов, принадлежащая определенным органам.
На основании созданной на предыдущем шаге карты брюшной полости пациента создают трехмерную модель брюшной полости пациента путем масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента.
Масштабирование брюшной полости шаблонной трехмерной модели пациента включает изменение размеров трехмерной модели брюшной полости, изменение формы трехмерной модели брюшной полости в соответствии с формой тела пациента. Изменение размеров трехмерной модели брюшной полости может быть произведено по двум ключевым точкам, которые определяются оператором в массиве данных исследования. При этом трехмерная модель брюшной полости так же должна содержать соответствующие ключевые точки. Например, в качестве ключевых точек могут выступать точки начала и конца поясничного отдела позвоночника. Зная разрешение изображения и расстояние между срезами в серии можно вычислить расстояние между ключевыми точками и масштабировать трехмерную модель брюшной полости в соответствии с вычисленным расстоянием. В одном из вариантов осуществления описываемого технического решения ключевые точки задаются врачом (или оператором) на основе данных исследования, например: при визуализации этих данных отметить начальную и конечную точки. Данные об исследовании пациента хранят информацию о внешних границах брюшной полости пациента. Точки на внешней границе брюшной полости, имеют плотность, отличающуюся от плотности воздуха, граничат с точками имеющими плотность воздуха и максимально приближены к внешним границам среза. Набор точек на внешней границе брюшной полости, определяет форму тела пациента и используется при изменении формы трехмерной модели брюшной полости в соответствии с формой тела пациента.
Таким образом, на основе массива данных исследования конкретного пациента, строится карта органов брюшной полости пациента, которая включает размеры брюшной полости пациента, координаты органов, размер (объем) органов, ориентацию органов в пространстве, скелет модели сосудов, включающий траекторию сосудов и ширину сосудов в каждой точке траектории. Шаблонная трехмерная модель пациента включает трехмерную модель брюшной полости, трехмерные модели органов.
В одном из вариантов осуществления описываемого технического решения масштабирование шаблонной трехмерной модели пациента в соответствии с картой органов брюшной полости пациента включает следующие этапы: масштабирование брюшной полости по размерам брюшной полости пациента; масштабирование и позиционирование органов; генерацию магистральных сосудов в соответствии с траекторией и размером сосудов. В качестве варианта, масштабирование шаблонной трехмерной модели пациента в соответствии с картой органов брюшной полости пациента может дополнительно включать выбор шаблонов моделей органов, например: модели с какими-либо дефектами, пораженные болезнями. В результате масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента в соответствии с картой органов брюшной полости пациента, происходит генерация трехмерной модели брюшной полости с органами и сосудами, расположение которых подобно расположению органов и сосудов в реальном конкретном пациенте.
передают и используют созданную на предыдущем шаге трехмерную модель брюшной полости пациента для последующего моделирования тренировочной хирургической операции.
В одном из вариантов осуществления описываемого технического решения моделирование тренировочной хирургической операции выполняется с помощью тренажеров лапароскопической хирургии, которые позволяют моделировать хирургическое вмешательство, при этом хирург, манипулируя имитаторами медицинских инструментов, проводит хирургическую операцию в виртуальном пространстве.
Согласно Фиг.З, примерная система для реализации технического решения включает в себя устройство обработки данных 300. Устройство обработки данных 300 может быть сконфигурировано как клиент, сервер, мобильное устройство или любое другое вычислительное устройство, которое взаимодействует с данными в системе совместной работы, основанной на сети. В самой базовой конфигурации устройство обработки данных 300, как правило, включает в себя, по меньшей мере, один процессор 301 и устройство хранения данных 302. В зависимости от точной конфигурации и типа вычислительного устройства системная память 302 может быть энергозависимой (например, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM)), энергонезависимой (например, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM)) или некоторой их комбинацией. Устройство хранения данных 302, как правило, включает в себя одну или более прикладных программ 303 и может включать в себя данные 304 программ. Настоящее техническое решение как способ, описанное в деталях выше, реализовано в прикладных программах 303.
Устройство обработки данных 300 может иметь дополнительные особенности или функциональные возможности. Например, устройство обработки данных 300 может также включать в себя дополнительные устройства хранения данных (съемные и несъемные), такие как, например, магнитные диски, оптические диски или лента. Такие дополнительные хранилища проиллюстрированы на Фиг.З посредством несъемного хранилища 307 и съемного хранилища 308. Компьютерные носители данных могут включать в себя энергозависимые и энергонезависимые, съемные и несъемные носители, реализованные любым способом или при помощи любой технологии для хранения информации. Устройство хранения данных 302, несъемное хранилище 307 и съемное хранилище 308 являются примерами компьютерных носителей данных. Компьютерные носители данных включают в себя, но не в ограничительном смысле, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), электрически стираемое программируемое ПЗУ (EEPROM), флэш- память или память, выполненную по другой технологии, ПЗУ на компакт- диске (CD-ROM), универсальные цифровые диски (DVD) или другие оптические запоминающие устройства, магнитные кассеты, магнитные ленты, хранилища на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства, или любую другую среду, которая может быть использована для хранения желаемой информации и к которой может получить доступ устройство обработки данных 300. Любой такой компьютерный носитель данных может быть частью устройства 300. Устройство обработки данных 300 может также включать в себя устройство(а) 305 ввода, такие как клавиатура, мышь, перо, устройство с речевым вводом, устройство сенсорного ввода, и так далее. Устройство (а) 306 вывода, такие как дисплей, динамики, принтер и тому подобное, также могут быть включены в состав устройства.
Устройство обработки данных 300 содержит коммуникационные соединения, которые позволяют устройству связываться с другими вычислительными устройствами, например по сети. Сети включают в себя локальные сети и глобальные сети наряду с другими большими масштабируемыми сетями, включая, но не в ограничительном смысле, корпоративные сети и экстрасети. Коммуникационное соединение является примером коммуникационной среды. Как правило, коммуникационная среда может быть реализована при помощи машиночитаемых инструкций, структур данных, программных модулей или других данных в модулированном информационном сигнале, таком как несущая волна, или в другом транспортном механизме, и включает в себя любую среду доставки информации. Термин «модулированный информационный сигнал» означает сигнал, одна или более из его характеристик изменены или установлены таким образом, чтобы закодировать информацию в этом сигнале. Для примера, но без ограничения, коммуникационные среды включают в себя проводные среды, такие как проводная сеть или прямое проводное соединение, и беспроводные среды, такие как акустические, радиочастотные, инфракрасные и другие беспроводные среды. Термин «машиночитаемый носитель», как употребляется в этом документе, включает в себя как носители данных, так и коммуникационные среды.
На Фиг.4 представлена блок-схема одного из вариантов реализации способа предоперационного моделирования хирургической процедуры. Специалисту в данной области, очевидно, что конкретные варианты осуществления способа и системы предоперационного моделирования хирургической процедуры описаны здесь в целях иллюстрации, допустимы различные модификации, не выходящие за рамки и сущности объема изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ предоперационного моделирования хирургической процедуры, характеризующийся тем что:
• получают данные, содержащие информацию об исследовании пациента с применением контрастного вещества;
• выделяют и определяют из этих данных путем фильтрации массива данных исследования в диапазоне плотностей, соответствующих кровеносным сосудам, следующие параметры: расположение, траекторию и размер магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента;
• на основании полученных на предыдущем шаге параметров создают карту кровеносных сосудов пациента;
• на основании карты кровеносных сосудов пациента создают карту брюшной полости пациента путем соотнесения расположения, траектории и размера магистральных кровеносных сосудов и групп сосудов, омывающих органы брюшной полости пациента с координатами, размером и ориентацией органов в пространстве брюшной полости пациента;
• на основании созданной на предыдущем шаге карты брюшной полости пациента создают трехмерную модель брюшной полости пациента путем масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента;
• передают и используют созданную на предыдущем шаге трехмерную модель брюшной полости пациента для последующего моделирования тренировочной хирургической операции.
2. Способ по п.1 , характеризующийся тем, что моделирование тренировочной хирургической операции с использованием полученной трехмерной модели органов брюшной полости пациента включает выбор оптимальных точек доступа на поверхности брюшной полости.
3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что моделирование тренировочной хирургической операции с использованием полученной трехмерной модели органов брюшной полости пациента включает мобилизацию отдела толстого кишечника и получение доступа к забрюшному пространству, где располагаются почки, клиппирование и пересечение мочеточника, почечной артерии и вены, мобилизация почки и ее удаление из брюшной полости.
4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что выделение и определение из данных, содержащих информацию об исследовании пациента, включает определение внешних границ брюшной полости пациента, определение начальной ключевой точки, определение конечной ключевой точки, которые затем используются для масштабирования шаблонной трехмерной модели пациента.
5. Система предоперационного моделирования хирургической процедуры оборудования, содержащая:
• по крайней мере, одно устройство обработки команд;
• по крайней мере, одно устройство хранения данных;
• одну или более компьютерных программ, загружаемых в, по крайней мере, одно вышеупомянутое устройство хранения данных и выполняемых на, по крайне мере, одном из вышеупомянутых устройств обработки команд, при этом одна или более компьютерных программ содержат инструкции для выполнения способа по любому из п.п.1-4.
6. Машиночитаемый носитель данных, содержащий исполняемые одним или более процессором машиночитаемые инструкции, которые при их исполнении реализуют выполнение способа предоперационного моделирования хирургической процедуры по любому из п.п.1-4.
PCT/RU2017/000802 2017-07-17 2017-10-30 Способ и система предоперационного моделирования хирургической процедуры WO2019017810A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112089A RU2685961C2 (ru) 2017-07-17 2017-07-17 Способ и система предоперационного моделирования хирургической процедуры
RU2017112089 2017-07-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019017810A1 true WO2019017810A1 (ru) 2019-01-24

Family

ID=62712776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000802 WO2019017810A1 (ru) 2017-07-17 2017-10-30 Способ и система предоперационного моделирования хирургической процедуры

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190019433A1 (ru)
EP (1) EP3432310A1 (ru)
JP (1) JP2019017986A (ru)
RU (1) RU2685961C2 (ru)
WO (1) WO2019017810A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3376987B1 (en) * 2015-11-19 2020-10-28 EOS Imaging Method of preoperative planning to correct spine misalignment of a patient
US11744643B2 (en) * 2019-02-04 2023-09-05 Covidien Lp Systems and methods facilitating pre-operative prediction of post-operative tissue function
CN110378293B (zh) * 2019-07-22 2021-02-23 泰瑞数创科技(北京)有限公司 一种基于实景三维模型生产高精度地图的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2202276C2 (ru) * 2000-03-06 2003-04-20 Институт хирургии им. А.В. Вишневского РАМН Способ моделирования оперативного вмешательства на внутренних органах
RU2009118382A (ru) * 2006-10-17 2010-11-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. (Nl) Визуализация трехмерных изображений в комбинации с двумерными проекционными изображениями
RU2465654C1 (ru) * 2011-07-27 2012-10-27 Николай Александрович Пострелов Способ моделирования условий протезирующей герниопластики брюшной стенки

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005088583A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-22 The Johns Hopkins University Device and method for medical training and evaluation
US8543338B2 (en) 2007-01-16 2013-09-24 Simbionix Ltd. System and method for performing computerized simulations for image-guided procedures using a patient specific model
US8500451B2 (en) 2007-01-16 2013-08-06 Simbionix Ltd. Preoperative surgical simulation
WO2012169990A2 (en) * 2010-05-04 2012-12-13 Pathfinder Therapeutics, Inc. System and method for abdominal surface matching using pseudo-features
KR101206340B1 (ko) * 2011-04-29 2012-11-29 주식회사 코어메드 영상수술 리허설 제공방법 및 시스템, 그 기록매체
CN106725846A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 厦门强本宇康科技有限公司 一种基于人体器官3d模型的手术仿真系统及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2202276C2 (ru) * 2000-03-06 2003-04-20 Институт хирургии им. А.В. Вишневского РАМН Способ моделирования оперативного вмешательства на внутренних органах
RU2009118382A (ru) * 2006-10-17 2010-11-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. (Nl) Визуализация трехмерных изображений в комбинации с двумерными проекционными изображениями
RU2465654C1 (ru) * 2011-07-27 2012-10-27 Николай Александрович Пострелов Способ моделирования условий протезирующей герниопластики брюшной стенки

Also Published As

Publication number Publication date
US20190019433A1 (en) 2019-01-17
RU2017112089A3 (ru) 2019-01-21
RU2685961C2 (ru) 2019-04-23
RU2017112089A (ru) 2019-01-21
EP3432310A1 (en) 2019-01-23
JP2019017986A (ja) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6796117B2 (ja) 患者固有の幾何学的形状モデルを変更することによって治療を決定する方法及びシステム
US11547499B2 (en) Dynamic and interactive navigation in a surgical environment
KR101206340B1 (ko) 영상수술 리허설 제공방법 및 시스템, 그 기록매체
JP6042718B2 (ja) 腫瘍焼灼法の訓練システム及び訓練方法
JP5654557B2 (ja) 患者特異的なモデルを用いた画像誘導による処置のためのコンピュータ化されたシミュレーションを実行するためのシステムおよび方法
Nuzhnaya et al. Computer simulation and navigation in surgical operations
US11744643B2 (en) Systems and methods facilitating pre-operative prediction of post-operative tissue function
US20090018808A1 (en) Preoperative Surgical Simulation
CN105105847A (zh) 一种用于肾结石手术模拟教学的3d肾脏模型打印方法
CN102982238A (zh) 一种基于ct胶片的三维肾肿瘤手术模拟方法及其平台
CN102961187A (zh) 经皮穿刺的手术规划方法及其系统
JP2007144177A (ja) 低コントラストの管形状対象のための半自動セグメント分割手法の方法及び装置
CN104905812A (zh) 用于显示对象的多个不同图像的方法和设备
Mastmeyer et al. Ray-casting based evaluation framework for haptic force feedback during percutaneous transhepatic catheter drainage punctures
RU2685961C2 (ru) Способ и система предоперационного моделирования хирургической процедуры
Schenk et al. Clinical relevance of model based computer-assisted diagnosis and therapy
KR101401338B1 (ko) 가상 나이프를 이용한 수술 시뮬레이션 방법 및 그 장치
Faso Haptic and virtual reality surgical simulator for training in percutaneous renal access
Meinzer et al. Medical imaging: examples of clinical applications
RU178470U1 (ru) Устройство предоперационного моделирования хирургической процедуры
RU2684760C1 (ru) Способ и система предоперационного моделирования медицинской процедуры
Chen Designing Customized 3D Printed Models for Surgical Planning in Repair of Congenital Heart Defects
Sousa et al. Novel virtual nasal endoscopy system based on computed tomography scans
Sauvage Patient-specific blood flow modelling
RU2802129C1 (ru) Способ виртуальной симуляции ретроградной интраренальной хирургии для лечения мочекаменной болезни, применяемый при обучении навыкам эндоурологических манипуляций и при планировании операций с использованием гибкого уретероскопа

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17917945

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17917945

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1