本申請(qǐng)主張2015年6月5日提交的、發(fā)明名稱為“腦部導(dǎo)航方法”的第62/171,245號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。在此參照并入上述臨時(shí)申請(qǐng)以及任何相關(guān)附件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與術(shù)中追蹤方法有關(guān)，特別是關(guān)于判定手術(shù)路徑的方法。

背景技術(shù)：

腦瘤、帕金森癥、癲癇等常見腦部疾病不只大幅降低病患的生活質(zhì)量，有時(shí)還會(huì)直接危及病患生命。此類病患在經(jīng)過藥物或物理治療等保守性治療后，若無法改善癥狀，通常會(huì)以侵入性手術(shù)來進(jìn)行治療。

一般而言，外科醫(yī)生會(huì)基于特定術(shù)前數(shù)據(jù)來規(guī)劃到達(dá)目標(biāo)手術(shù)部位的手術(shù)路徑。然而，由于術(shù)前數(shù)據(jù)搜集之后的變動(dòng)因素，可能需要修改預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑。這些變動(dòng)因素包含病患在手術(shù)臺(tái)上的位置改變、病患生理狀況改變或手術(shù)器具本身的插入。偏離術(shù)前規(guī)劃路徑經(jīng)常導(dǎo)致并發(fā)癥或死亡率提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一具體實(shí)施例公開了一種基于一預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑判定一病患的一實(shí)際手術(shù)路徑的方法。該方法包含：提取與一第一時(shí)間點(diǎn)搜集的信息有關(guān)的該病患的一第一二維影像；以一第一修改參數(shù)值組修改包含該預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑的該病患的一三維模型；從該經(jīng)修改的三維模型提取一第二二維影像；以及計(jì)算該第一二維影像與該第二二維影像之間的一第一相關(guān)性。一第一坐標(biāo)系統(tǒng)可說明該病患與手術(shù)房中一裝置之間的一空間關(guān)系。一第二坐標(biāo)系統(tǒng)可說明該三維模型，該三維模型可由比該第一時(shí)間點(diǎn)更早的一第二時(shí)間點(diǎn)搜集的信息建構(gòu)而成。當(dāng)該第一相關(guān)性超過一閾值時(shí)，該方法進(jìn)一步包含：基于該第一修改參數(shù)值組將該第二坐標(biāo)系統(tǒng)中的該預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑轉(zhuǎn)換至該第一坐標(biāo)系統(tǒng)，從而標(biāo)識(shí)該實(shí)際手術(shù)路徑。

本發(fā)明的另一具體實(shí)施例公開了一種非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)。該非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)可包含一組可執(zhí)行指令。當(dāng)該組可執(zhí)行指令由一或多個(gè)手術(shù)系統(tǒng)中的一個(gè)手術(shù)系統(tǒng)的一處理器執(zhí)行時(shí)，該處理器用以：提取與一第一時(shí)間點(diǎn)搜集的信息有關(guān)的該病患的一第一二維影像；以一第一修改參數(shù)值組修改包含該預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑的該病患的一三維模型；自該經(jīng)修改的三維模型提取一第二二維影像；以及計(jì)算該第一二維影像與該第二二維影像之間的一第一相關(guān)性。一第一坐標(biāo)系統(tǒng)可說明該病患與手術(shù)房中一裝置之間的一空間關(guān)系。一第二坐標(biāo)系統(tǒng)可說明該三維模型，該三維模型可由比該第一時(shí)間點(diǎn)更早的一第二時(shí)間點(diǎn)搜集的信息建構(gòu)而成。當(dāng)該第一相關(guān)性超過一閾值時(shí)，該處理器用以基于該第一修改參數(shù)值組將該第二坐標(biāo)系統(tǒng)中的該預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑轉(zhuǎn)換至該第一坐標(biāo)系統(tǒng)，從而標(biāo)識(shí)該實(shí)際手術(shù)路徑。

本發(fā)明的其他具體實(shí)施例公開了一種用以基于一預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑判定一病患的一實(shí)際手術(shù)路徑的手術(shù)系統(tǒng)。該手術(shù)系統(tǒng)可包含一存儲(chǔ)系統(tǒng)、一機(jī)械手臂、一影像搜集裝置以及一處理器。該處理器可用以：自該存儲(chǔ)系統(tǒng)中提取與該影像搜集裝置在一第一時(shí)間點(diǎn)搜集的信息有關(guān)的該病患的一第一二維影像；以一第一修改參數(shù)值組修改包含該預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑的該病患的一三維模型；自該存儲(chǔ)系統(tǒng)中該經(jīng)修改的三維模型提取一第二二維影像；以及計(jì)算該第一二維影像與該第二二維影像之間的一第一相關(guān)性。一第一坐標(biāo)系統(tǒng)可說明該病患與該機(jī)械手臂之間的一空間關(guān)系。一第二坐標(biāo)系統(tǒng)可說明該三維模型，其由比該第一時(shí)間點(diǎn)更早的一第二時(shí)間點(diǎn)搜集的信息建構(gòu)而成。當(dāng)該第一相關(guān)性超過一閾值時(shí)，該處理器用以：基于該第一修改參數(shù)值組將該第二坐標(biāo)系統(tǒng)中的該預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑轉(zhuǎn)換至該第一坐標(biāo)系統(tǒng)，從而標(biāo)識(shí)該實(shí)際手術(shù)路徑；以及基于該實(shí)際手術(shù)路徑指示該機(jī)械手臂進(jìn)行手術(shù)。

上述發(fā)明內(nèi)容僅作為說明之用而非用以限制本發(fā)明。除前述各方面、具體實(shí)施例與特征，本發(fā)明其他方面、具體實(shí)施例與特征依據(jù)以下詳細(xì)說明以及參照附隨的圖式將更趨于明了。

附圖說明

圖1A為顯示手術(shù)期間可能碰到的幾個(gè)點(diǎn)之間的空間關(guān)系的例示圖。

圖1B為顯示一種手術(shù)導(dǎo)引定位系統(tǒng)的配置的例示方塊圖。

圖2為說明一種判定一手術(shù)路徑的例示方法的流程圖。

圖3A顯示與一第一時(shí)間點(diǎn)搜集的信息有關(guān)的一例示二維影像。

圖3B顯示基于一第二時(shí)間點(diǎn)搜集的數(shù)據(jù)建構(gòu)的一例示三維模型。

圖3C顯示以一第一修改參數(shù)值組修改的經(jīng)修改的三維模型的例示投影。

圖3D顯示以一第二修改參數(shù)值組修改的經(jīng)修改的三維模型的例示投影。

圖3E顯示經(jīng)邊緣檢測(cè)處理的一例示影像。

圖3F顯示經(jīng)邊緣檢測(cè)處理的另一例示影像。

圖4為說明用以實(shí)施一種判定一實(shí)際手術(shù)路徑的方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的方塊圖，都根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。

具體實(shí)施方式

以下將參照說明書附圖予以詳細(xì)說明。除非文中另有說明，否則圖中類似符號(hào)通常代表類似組件。以下描述的具體實(shí)施例、圖與權(quán)利要求作為說明之用而非限制本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可使用其他具體實(shí)施例并進(jìn)行其他更動(dòng)。應(yīng)了解，此處概述及圖示說明的本發(fā)明各方面可配置、替換、組合與設(shè)計(jì)成各種不同型態(tài)，這些型態(tài)仍屬本發(fā)明所保護(hù)的技術(shù)范疇。

本發(fā)明是特別針對(duì)基于在兩個(gè)不同空間與兩個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)搜集的兩組影像判定術(shù)中手術(shù)路徑的相關(guān)方法、裝置與系統(tǒng)。在本說明書中，“投影”通常是指把三維的點(diǎn)映射至一二維平面的方法。“手術(shù)路徑”可指包含一手術(shù)進(jìn)入點(diǎn)、一目標(biāo)手術(shù)部位以及前述兩者之間一條路線的路徑。在本說明書中，“手術(shù)操作”與“手術(shù)”可互換使用。

圖1A為顯示手術(shù)期間可能碰到的幾個(gè)點(diǎn)之間的空間關(guān)系的例示圖，根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。在一三維影像120中，一手術(shù)路徑130包含一手術(shù)進(jìn)入點(diǎn)140以及一目標(biāo)手術(shù)部位150。

圖1B為顯示一種手術(shù)導(dǎo)引定位系統(tǒng)100的配置的例示方塊圖，根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。手術(shù)導(dǎo)引定位系統(tǒng)100主要包含一術(shù)前信息搜集裝置102、一術(shù)中信息搜集裝置104、一運(yùn)算裝置106以及包含一機(jī)械手臂116的一手術(shù)器具108。這些方塊僅為例示，在不影響所公開具體實(shí)施例要點(diǎn)的前提下，其中一些方塊可視需要而選擇、合并成較少的方塊或擴(kuò)增為額外的方塊。

術(shù)前信息搜集裝置102用以在手術(shù)操作開始前搜集待手術(shù)部位(例如，腦部特定部位)的整體信息。在一些具體實(shí)施例中，可透過計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Tomography，CT)、核磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)、表面掃描、X光(X-ray)掃描、超音波掃描等方式取得該整體信息?；谶@些裝置的尺寸考慮以及醫(yī)院管理的觀點(diǎn)，術(shù)前信息搜集裝置通常放在實(shí)際進(jìn)行手術(shù)操作的手術(shù)房以外的空間。利用此待手術(shù)部位的整體信息(例如，腦部的顱內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)(Intracranial Anatomy)、目標(biāo)或病變的位置(Lesion Location)、表面位置的目標(biāo)或是表面解剖結(jié)構(gòu)(Surface Anatomy))，外科醫(yī)生可在手術(shù)操作開始前規(guī)劃一手術(shù)路徑。

術(shù)中信息搜集裝置104用以在緊臨手術(shù)房中進(jìn)行外科切開術(shù)前，搜集病患手術(shù)部位周圍的表面解剖信息。術(shù)中信息搜集裝置104的示例可包含但不限于相機(jī)、紅外線相機(jī)、X光模塊、超音波掃描儀及其他裝置。當(dāng)病患在手術(shù)房的手術(shù)臺(tái)上時(shí)，術(shù)中信息搜集裝置104可搜集病患的表面解剖信息。

運(yùn)算裝置106可用以(1)處理術(shù)前信息搜集裝置102所搜集的信息；(2)處理術(shù)中信息搜集裝置104所搜集的信息；及/或(3)基于經(jīng)處理的信息判定一手術(shù)路徑。更多細(xì)節(jié)在下列段落提供。

手術(shù)器具108可包含用以進(jìn)行手術(shù)的一機(jī)械手臂116。手術(shù)器具108用以從運(yùn)算裝置106接收與經(jīng)判定的手術(shù)路徑有關(guān)的信息。所接收的信息可包含機(jī)械手臂116可識(shí)別的一些坐標(biāo)數(shù)據(jù)與向量。換句話說，機(jī)械手臂116可根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)與向量進(jìn)行手術(shù)。

圖2為說明本發(fā)明一些具體實(shí)施例的一種判定一手術(shù)路徑的例示方法200的流程圖。方法200可包含可以以硬件、軟件及/或固件執(zhí)行的一或多個(gè)操作、功能或動(dòng)作，如圖中繪示的步驟210、220、230、240、250、260、270、280及/或290。這些步驟并非用以限制所描述的具體實(shí)施例。列出的步驟與操作僅為例示，在不影響所公開具體實(shí)施例要點(diǎn)的前提下，其中一些步驟與操作可視需要而選擇、合并成較少的步驟與操作或擴(kuò)增為額外的步驟與操作。盡管圖中步驟是依序說明，這些步驟也可并行執(zhí)行及/或以不同于圖中順序的次序執(zhí)行。

方法200的進(jìn)行可始自步驟210：“提取與一第一時(shí)間點(diǎn)搜集的信息有關(guān)的第一二維影像”。在一些具體實(shí)施例中，所搜集的信息可對(duì)應(yīng)該病患的表面解剖信息，而該第一時(shí)間點(diǎn)可對(duì)應(yīng)緊鄰?fù)饪魄虚_術(shù)進(jìn)行前的時(shí)間。例示第一時(shí)間點(diǎn)可包含但不限于手術(shù)當(dāng)日早晨、病患在手術(shù)房中手術(shù)臺(tái)上時(shí)，以及前述兩者間的任何時(shí)間點(diǎn)。此外，第一二維影像可為相機(jī)(如紅外線相機(jī))拍攝的照片。例如，腦部手術(shù)過程中，相機(jī)可用以在緊臨手術(shù)房中病患頭部進(jìn)行外科切開術(shù)之前，拍攝一張病患頭部的照片。相機(jī)可固定在手術(shù)房中一固定裝置(如機(jī)械手臂)，使相機(jī)與病患在手術(shù)房中維持固定不變的關(guān)系。在一些具體實(shí)施例中，相機(jī)可以在機(jī)械手臂移動(dòng)時(shí)從不同位置拍攝照片。每一位置可對(duì)應(yīng)一特定照片。在一些具體實(shí)施例中，一第一坐標(biāo)系統(tǒng)可用于界定病患的表面解剖部位(如鼻子、眼睛、其他臉部特征)與手術(shù)房中機(jī)械手臂之間的空間關(guān)系。

在步驟210之后為步驟220：“基于一第二時(shí)間點(diǎn)搜集的信息建構(gòu)三維模型”。進(jìn)行手術(shù)操作前，可使用一些醫(yī)療影像技術(shù)拍攝病患癥狀的相片，從而擬訂手術(shù)計(jì)劃。假定手術(shù)部位是病患腦部。外科醫(yī)生可指示對(duì)腦部進(jìn)行醫(yī)療影像掃描(如CT或MRI)。此種醫(yī)療影像掃描可在手術(shù)前三到五天進(jìn)行?？衫靡恍┮阎姆椒ɑ谇笆鲠t(yī)療掃描數(shù)據(jù)建構(gòu)一三維模型。一第二坐標(biāo)系統(tǒng)可用于界定預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑與病患特定解剖部位之間的空間關(guān)系。

在步驟220之后為步驟230：“選擇三維模型的修改參數(shù)值(n)”。步驟220中所建構(gòu)的三維模型可以利用一些修改參數(shù)值修改。例示修改參數(shù)可包含但不限于一縮放比例、一旋轉(zhuǎn)度數(shù)以及一平移向量。這些修改參數(shù)可用于修改三維模型，從而在緊臨手術(shù)進(jìn)行前更適當(dāng)?shù)胤从巢∪饲闆r。為找到最佳修改參數(shù)值組，在一些具體實(shí)施例中，可獲得N組修改參數(shù)值組。在此，n可為介于1與N之間的整數(shù)。不過，本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員明白，運(yùn)用任何其他技術(shù)上可行的方法執(zhí)行迭代并未超出本發(fā)明范圍。

在一示例中，所建構(gòu)的三維模型可以利用一笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)表示。縮放比例是指笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)中每一軸線性尺寸的比例常數(shù)。同樣地，旋轉(zhuǎn)度數(shù)可指繞著笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)中一特定軸的旋轉(zhuǎn)角度。平移向量可指笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)中一移動(dòng)向量。

在步驟230后為步驟240：“n＝N？”。若n不等于N，則步驟240之后接以步驟250，其中n以1遞增。另一方面，若n等于N，則步驟240之后接以步驟280：“選擇所得相關(guān)性超過閾值的最佳修改參數(shù)值組”，因?yàn)橐呀?jīng)完成所有使用N組修改參數(shù)值組的相關(guān)性運(yùn)算。若使用N組修改參數(shù)值組所得的相關(guān)性運(yùn)算結(jié)果皆未超過閾值，方法200可重設(shè)n，并回到步驟230選擇三維模型中先前迭代未曾選過的一組新的修改參數(shù)值組(n)。

在步驟260，一第二二維影像可以是以所選擇的修改參數(shù)值組(n)修改的三維模型的投影。換句話說，第二二維影像可對(duì)應(yīng)一特定修改參數(shù)值組。可用任何技術(shù)上可行的方法進(jìn)行投影，例如平行投影、正投影、透視投影等。在步驟260提取的第二二維影像可與在步驟210提取的第一二維影像作比較，接著方法進(jìn)行至步驟270：“計(jì)算并存儲(chǔ)相關(guān)性”。

在步驟270，在一些具體實(shí)施例中，計(jì)算并存儲(chǔ)第一二維影像的一第一感興趣區(qū)域與第二二維影像的一第二感興趣區(qū)域之間的相關(guān)性?？筛鶕?jù)第一二維影像與第二二維影像的輪廓特征分別選擇第一感興趣區(qū)域與第二感興趣區(qū)域。可基于歷史數(shù)據(jù)或外科醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇?？衫靡恍┮阎姆椒ㄓ?jì)算相關(guān)性。例如，可以下列方程式1計(jì)算相關(guān)性corr：

其中：

N是第一感興趣區(qū)域中點(diǎn)的數(shù)量；

P₁為包含第二二維影像數(shù)據(jù)的索引數(shù)組；

P₂為包含第一二維影像數(shù)據(jù)的索引數(shù)組；

k₁為包含P₁的待計(jì)算相關(guān)性的區(qū)域中連續(xù)像素的連續(xù)i個(gè)值的索引數(shù)組；而

k₂為包含P₂的待計(jì)算相關(guān)性的區(qū)域中連續(xù)像素的連續(xù)i個(gè)值的索引數(shù)組。

由于有不同修改參數(shù)值組，在步驟270中計(jì)算并存儲(chǔ)不同的對(duì)應(yīng)相關(guān)性。

在一些具體實(shí)施例中，對(duì)第一二維影像與第二二維影像進(jìn)行邊緣檢測(cè)。對(duì)于第一二維影像與第二二維影像經(jīng)邊緣檢測(cè)后產(chǎn)生的影像，可計(jì)算兩者之間的相關(guān)性。例示邊緣檢測(cè)方法可包含但不限于Canny邊緣檢測(cè)法、一階邊緣檢測(cè)法以及二階邊緣檢測(cè)法。

在將步驟230、240、250、260及270迭代N次之后，以N組修改參數(shù)值組修改三維模型。由于有N個(gè)經(jīng)修改的三維模型，則接著提取N個(gè)第二二維影像并將之用于上述相關(guān)性運(yùn)算。方法200接著可進(jìn)行步驟280：“選擇所得相關(guān)性超過閾值的最佳修改參數(shù)值組”。為判定第一二維影像與第二二維影像是否顯著相關(guān)，設(shè)定一閾值?？苫谝恍v史數(shù)據(jù)(如從動(dòng)物試驗(yàn)或其他病患搜集到的數(shù)據(jù))決定閾值?；蛘撸苫谕饪漆t(yī)師的經(jīng)驗(yàn)決定閾值。任何所存儲(chǔ)、超過閾值的相關(guān)性表示第一感興趣區(qū)域與第二感興趣區(qū)域的確對(duì)應(yīng)于病患的相同解剖部位。在一具體實(shí)施例中，在所存儲(chǔ)、超過閾值的相關(guān)性中，將所得相關(guān)性最大的修改參數(shù)值組選為最佳修改參數(shù)值組。

在步驟280之后為步驟290：“轉(zhuǎn)換坐標(biāo)”，基于所選的最佳修改參數(shù)值組將第二坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至第一坐標(biāo)系統(tǒng)。因此，第二坐標(biāo)系統(tǒng)中的預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑可轉(zhuǎn)換至第一坐標(biāo)系統(tǒng)，該第一坐標(biāo)系統(tǒng)用來表示實(shí)際進(jìn)行手術(shù)操作的手術(shù)房?；诘谝蛔鴺?biāo)系統(tǒng)中經(jīng)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)與向量，一機(jī)械手臂可用以將病患相關(guān)的變動(dòng)因素納入考慮而進(jìn)行手術(shù)操作。

圖3A顯示與一第一時(shí)間點(diǎn)(例如，緊臨對(duì)手術(shù)房中的病患進(jìn)行外科切開術(shù)之前，通常是在進(jìn)行外科切開術(shù)前24小時(shí)內(nèi))搜集的信息有關(guān)的一例示二維影像301，根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。二維影像301可由紅外線相機(jī)拍攝。二維影像可包含病患的一些表面解剖部位，例如右眼311、臉頰曲線312、鼻子313以及嘴巴314。可選擇二維影像301的一第一感興趣區(qū)域315與另一二維影像的一第二感興趣區(qū)域作比較，以下將詳加說明。第一感興趣區(qū)域315可涵蓋一些表面解剖部位，如右眼311、臉頰曲線312、鼻子313以及嘴巴314。可用一第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’說明手術(shù)房中裝置(例如機(jī)械手臂)與病患的表面解剖部位之間的空間關(guān)系。

圖3B顯示基于一第二時(shí)間點(diǎn)(例如，手術(shù)操作日期之前，通常是手術(shù)操作前3天內(nèi))搜集的數(shù)據(jù)建構(gòu)的一例示三維模型302，根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。三維模型302包含表面解剖部位，例如右眼321、臉頰曲線322、鼻子323以及嘴巴324。根據(jù)醫(yī)療掃描影像302’，可在三維模型302上規(guī)劃一手術(shù)路徑360。手術(shù)路徑360可始于一手術(shù)進(jìn)入點(diǎn)361而終于一目標(biāo)手術(shù)部位362。如先前參照?qǐng)D1A所述，手術(shù)進(jìn)入點(diǎn)361可在病患的顱骨上而目標(biāo)手術(shù)部位362可為病患腦部腫瘤。

在一些具體實(shí)施例中，一笛卡兒第二坐標(biāo)系統(tǒng)380可用于說明手術(shù)路徑360與右眼321、臉頰曲線322、鼻子323以及嘴巴324之間的空間關(guān)系。例如，在第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中，手術(shù)進(jìn)入點(diǎn)361的坐標(biāo)可為(1，2，3)，目標(biāo)手術(shù)部位362的坐標(biāo)可為(2，3，4)，而手術(shù)進(jìn)入點(diǎn)361與目標(biāo)手術(shù)部位362之間一向量為(1，1，1)。同樣地，在第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中，右眼321的坐標(biāo)可為(4，5，6)，臉頰曲線322的坐標(biāo)可為(2，9，11)，鼻子323的坐標(biāo)可為(7，8，9)，而嘴巴324的坐標(biāo)可為(3，7，5)。

可以利用一修改參數(shù)值組修改三維模型302，從而產(chǎn)生一經(jīng)修改的三維模型302’。例如，一第一例示修改參數(shù)值組可包含但不限于縮放比例為100％，α為45度，β為0度，而γ為0度，其中α代表繞著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中z-軸的旋轉(zhuǎn)角度，β代表繞著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中y-軸的旋轉(zhuǎn)角度，而γ代表繞著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中x-軸的旋轉(zhuǎn)角度?？蓮慕?jīng)修改的三維模型302’提取一第二二維影像。在一些具體實(shí)施例中，第二二維影像為三維模型302’的投影。

圖3C顯示以第一例示修改參數(shù)值組修改的經(jīng)修改的三維模型302’的例示投影303，根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。圖3C可包含病患的表面解剖部位，例如右眼331、臉頰曲線332、鼻子333以及嘴巴334。一并參照?qǐng)D3A，可選擇一第二感興趣區(qū)域335，從而計(jì)算第一感興趣區(qū)域315與第二感興趣區(qū)域335之間的一第一相關(guān)性。

獲得第一相關(guān)性之后，可使用一第二例示修改參數(shù)值組修改三維模型，從而產(chǎn)生另一經(jīng)修改的三維模型302’。第二例示修改參數(shù)值組可包含但不限于縮放比例為100％，α為20度，β為0度，而γ為0度。同樣地，可提取經(jīng)修改的三維模型302’的例示投影。圖3D顯示以第二例示修改參數(shù)值組修改的經(jīng)修改的三維模型302’的例示投影304，根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。圖3D可包含病患的表面解剖部位，例如右眼341、臉頰曲線342、鼻子343以及嘴巴344。一并參照?qǐng)D3A，可選擇一第二感興趣區(qū)域345，從而計(jì)算第一感興趣區(qū)域315與第二感興趣區(qū)域345之間的一第二相關(guān)性。

在一些具體實(shí)施例中，在計(jì)算第一與第二相關(guān)性之前，先處理二維影像301、303及304。例如，可應(yīng)用一邊緣檢測(cè)方法處理二維影像301、303及304。圖3E顯示影像301經(jīng)邊緣檢測(cè)處理后產(chǎn)生的一例示影像305，根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。圖3F顯示與α為-45度的修改參數(shù)值有關(guān)、經(jīng)邊緣檢測(cè)處理后產(chǎn)生的另一例示影像，根據(jù)本發(fā)明一些具體實(shí)施例配置。

假定僅獲得兩組修改參數(shù)值組(即縮放比例為100％，α為45度，β為0度，而γ為0度；以及縮放比例為100％，α為20度，13為0度，而γ為0度)來修改三維模型302，將第一相關(guān)性與第二相關(guān)性與一閾值作比較，從而判定哪個(gè)為最佳修改參數(shù)值組。以最佳修改參數(shù)值組將第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’。

在一些具體實(shí)施例中，假定修改參數(shù)與一縮放比例有關(guān)，從第二坐標(biāo)系統(tǒng)380轉(zhuǎn)換至第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’可包含將該縮放比例乘以第二坐標(biāo)系統(tǒng)380的坐標(biāo)。因此，預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑在第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’中的向量與在第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中相同。不過，與第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑的距離相比，第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’中實(shí)際手術(shù)路徑的距離根據(jù)該縮放比例縮尺繪制。

在一些其他具體實(shí)施例中，假定修改參數(shù)與一旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)。因此，預(yù)先規(guī)劃的手術(shù)路徑在第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’的向量改變，與在第二坐標(biāo)系統(tǒng)380的向量不同。從第二坐標(biāo)系統(tǒng)380轉(zhuǎn)換至第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’可包含一矩陣運(yùn)算。該矩陣可為第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’與第二坐標(biāo)系統(tǒng)380之間的一轉(zhuǎn)換矩陣。一例示轉(zhuǎn)換矩陣可為：

其中α代表繞著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中z-軸的旋轉(zhuǎn)角度；

β代表繞著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中y-軸的旋轉(zhuǎn)角度；

γ代表繞著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中x-軸的旋轉(zhuǎn)角度；

x_offset代表沿著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中x-軸的位移；

y_offset代表沿著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中y-軸的位移；

z_offset代表沿著第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中z-軸的位移；

可藉由下列運(yùn)算完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：

其中x’、y’、z’為第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’中經(jīng)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)，而x、y、z為第二坐標(biāo)系統(tǒng)380中的坐標(biāo)。

假定第二修改參數(shù)值組(即縮放比例為100％，α為20度，β為0度，而γ為0度)超過閾值而第一修改參數(shù)值組(即縮放比例為100％，α為45度，β為0度，而γ為0度)未超過閾值，則可將第二修改參數(shù)值組選為最佳修改參數(shù)值組而轉(zhuǎn)換矩陣可為：

根據(jù)上述方程式(3)及轉(zhuǎn)換矩陣，在第一坐標(biāo)系統(tǒng)380’中，手術(shù)進(jìn)入點(diǎn)371的坐標(biāo)可為(1.62373，1.53737，3)，目標(biāo)手術(shù)部位372的坐標(biāo)可為(2.90545，2.13504，4)，而手術(shù)進(jìn)入點(diǎn)371與目標(biāo)手術(shù)部位372之間的向量為(1.28172，0.59767，1)。前述坐標(biāo)與向量可傳送至手術(shù)房中的機(jī)械手臂，使外科醫(yī)師可使用機(jī)械手臂進(jìn)行手術(shù)。

圖4為說明本發(fā)明一具體實(shí)施例的用以實(shí)施一種判定一實(shí)際手術(shù)路徑的方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品400的方塊圖。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品400可包含一信號(hào)承載介質(zhì)402。信號(hào)承載介質(zhì)402可包含一或多組存儲(chǔ)在其上的可執(zhí)行指令404，當(dāng)這些可執(zhí)行指令由例如圖1的運(yùn)算裝置106執(zhí)行時(shí)，可提供上述特征與操作。

在一些實(shí)施方式中，信號(hào)承載介質(zhì)402可包含一非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)408，例如但不限于硬盤、光盤(CD)、數(shù)字光盤(DVD)、數(shù)字磁帶、內(nèi)存等。在一些實(shí)施方式中，信號(hào)承載介質(zhì)402可包含一可記錄介質(zhì)410，例如但不限于內(nèi)存、讀/寫(R/W)CDs、R/W DVDs等。在一些實(shí)施方式中，信號(hào)承載介質(zhì)402可包含一通信介質(zhì)406，例如但不限于數(shù)字及/或模擬通信介質(zhì)(如光纖電纜、波導(dǎo)、有線通信線路、無線通信線路等)。

上文已通過方塊圖、流程圖及/或示例詳細(xì)說明了裝置及/或程序的各具體實(shí)施例。在這些方塊圖、流程圖及/或示例范圍內(nèi)包含一或多個(gè)功能及/或操作，本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員明白這些方塊圖、流程圖或示例范圍內(nèi)的每一功能及/或操作可由種類甚多的硬件、軟件、固件或其任何組合個(gè)別及/或共同地執(zhí)行。在一些具體實(shí)施例中，本發(fā)明目標(biāo)的幾個(gè)部份可通過專用集成電路(ASICs)、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGAs)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSPs)或其他集成格式實(shí)施。然而，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員了解，本說明書揭示的具體實(shí)施例某些方面的全部或部份同樣可在集成電路執(zhí)行，如一或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序在一或多個(gè)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行(例如一或多個(gè)程序在一或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行)、如一或多個(gè)程序在一或多個(gè)處理器上執(zhí)行(例如一或多個(gè)程序在一或多個(gè)微處理器上執(zhí)行)、如固件或如其任何組合，而依本發(fā)明公開內(nèi)容來設(shè)計(jì)電路及/或?yàn)檐浖?或固件寫程序代碼屬發(fā)明所屬領(lǐng)域技藝。此外，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員明白，本發(fā)明目標(biāo)的機(jī)制能作為不同形式的程序產(chǎn)品而分發(fā)，不管實(shí)際執(zhí)行分發(fā)的特定類型信號(hào)承載介質(zhì)是什么，本發(fā)明目標(biāo)的例示具體實(shí)施例均適用。信號(hào)承載介質(zhì)的示例包含但不限于下列項(xiàng)目：磁盤、硬盤、光盤(CD)、數(shù)字光盤(DVD)、數(shù)字磁帶、計(jì)算機(jī)內(nèi)存等可記錄型介質(zhì)；以及傳輸型介質(zhì)，例如數(shù)字及/或模擬通信介質(zhì)(例如光纖電纜、波導(dǎo)、有線通信線路、無線通信線路等)。

應(yīng)明白本發(fā)明各具體實(shí)施例是作為說明之用，在不脫離本發(fā)明范圍與精神下可進(jìn)行各種改變。因此，本說明書所描述的各具體實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明的真實(shí)范圍與精神揭示于以下權(quán)利要求中。