Система и способ создания индивидуальной для пациента модели анатомической структуры на основе цифрового изображения

Иллюстрации

Показать все

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к системам моделирования процедур с визуальным контролем. Для моделирования процедуры принимают метаданные анамнеза болезни, с учетом которых создают индивидуальную для пациента цифровую визуальную модель анатомической структуры конкретного пациента. При моделировании медицинской процедуры используют индивидуальную цифровую визуальную модель анатомической структуры конкретного пациента, которая осуществляет взаимодействие с физическим медицинским инструментом, учитывая метаданные анамнеза болезни. Группа изобретений упрощает процедуру визуализации за счет создания индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели анатомической структуры, способной вызывать ответную реакцию модели на взаимодействие с внешним окружением. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Реферат

Уровень техники

Многие инвазивные медицинские процедуры, например, такие как эндоваскулярное вмешательство, могут представлять трудности даже для наиболее опытных специалистов. Особенности анатомического строения, затрудненная визуализация, сложные морфологические нарушения и другие осложнения могут способствовать увеличению времени процедуры, степени воздействия рентгеновского излучения и использования контрастного вещества. Неоптимальная стратегия доступа или выбор оборудования могут привести к потере драгоценного времени. В связи с этим для обучения врачей без ненужного риска применяются системы моделирования процедур с визуальным контролем, которые могут служить в качестве средства предоперационного планирования или послеоперационной оценки.

Краткое описание чертежей

Рассматриваемый объект изобретения конкретно указан и четко заявлен в заключительной части описания изобретения. Однако настоящее изобретение, как в отношении организации, так и способа выполнения операции, наряду с его объектами, признаками и преимуществами, будет лучше понято из следующего подробного описания, рассматриваемого вместе с прилагаемыми чертежами.

На ФИГ.1 показан пример системы моделирования процедуры с визуальным контролем согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ.2 показана блок-схема, иллюстрирующая способ моделирования процедуры с визуальным контролем на основе метаданных пациента согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ.3 показан пример снимка экрана, относящегося к представлению индивидуальной для пациента модели анатомической структуры на основе цифрового изображения и представлению соответствующих метаданных.

Следует понимать, что в целях простоты и ясности изображения элементы, показанные на рисунках, необязательно выполнены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть преувеличены по отношению к другим элементам для наглядности. Кроме того, там, где это представляется целесообразным, позиционные обозначения на чертежах могут повторяться, указывая подобные или аналогичные элементы.

Осуществление изобретения

В следующем подробном описании многочисленные конкретные детали приведены для того, чтобы обеспечить полное понимание изобретения. Однако специалистам в данной области будет понятно, что настоящее изобретение можно осуществить без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные способы, процедуры, компоненты, модули, блоки и (или) схемы не были подробно описаны, чтобы не затруднять понимание изобретения.

Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на создание цифровой визуальной модели (т.е. модели, построенной на основе цифрового изображения) анатомической и (или) физиологической структуры на основе данных медицинского изображения и метаданных конкретного пациента. Анатомическая и (или) физиологическая структура может представлять собой орган, ткань или сосуд, например кровеносный сосуд, сердце, кость или любую подходящую область, срез или (возможно, внутреннюю) часть тела обследуемого. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения направлены на создание цифровой визуальной модели, которая демонстрирует, имитирует или иным образом связана с моделируемым физиологическим поведением на основе данных медицинского изображения и метаданных конкретного пациента. Физиологическое поведение цифровой модели может быть основано на метаданных. Например, индивидуальная для пациента цифровая модель может имитировать или быть иным образом связанной с конкретным пациентом на основе метаданных, относящихся к конкретному пациенту. Так, взаимодействие с медицинскими инструментами, реакцию на лекарство, реакцию на события конкретного пациента можно имитировать, демонстрировать и (или) осуществлять при помощи цифровой модели. Моделирование физиологического поведения может включать, например, эластичность кровеносного сосуда, скорость кровотока, реакцию на определенные лекарства или различные дозы лекарства, прочность кости, вероятность разрыва, чувствительность к излучению, реакцию сосуда на различные значения давления раздувания баллона и т.д. Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения могут использоваться для ряда различных целей. Например, чтобы обеспечить возможность выполнения моделируемой процедуры, которая может использоваться для обучения врачей, проведения исследований или демонстрации процедуры.

Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют создавать индивидуальную для пациента (персонифицированную) цифровую визуальную модель анатомической и (или) физиологической структуры на основе данных медицинского изображения, полученных путем сканирования обследуемого, а также на основе метаданных пациента, которые могут быть получены или приняты, как известно из уровня техники, например, в заголовке изображения в формате «цифровое изображение и коммуникации в медицине» (digital imaging and communications in medicine, DICOM). Обследуемый может быть, например, пациентом, который должен подвергнуться процедуре с визуальным контролем. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения медицинские изображения или другие данные могут представлять собой персонифицированные медицинские изображения и параметры, полученные у пациента. Например, медицинские изображения или другие данные могут быть получены у конкретного пациента и предоставлены для различных вариантов осуществления настоящего изобретения одной или несколькими системами визуализации, такими как системы компьютерной томографии (КТ), КТ-флюороскопии, рентгеноскопии, магнитно-резонансной томографии (МРТ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), а также ультразвуковыми, рентгенографическими и другими подходящими системами визуализации. Варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать данные медицинского изображения, описанные в настоящем документе, в качестве входных данных для создания 2D, 3D или 4D модели анатомической структуры, органа, системы или области.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения способ создания цифровой визуальной модели анатомической структуры может включать прием и встраивание или иное использование любые данных, параметров, метаданных или другой информации, относящейся к пациенту. Например, любая информация или метаданные, относящиеся к анамнезу болезни или состоянию пациента, известным заболеваниям, аллергическим реакциям, чувствительности к лекарствам и т.п., могут рассматриваться в качестве метаданных и использоваться вариантами осуществления настоящего изобретения при создании цифровой визуальной модели анатомической и связанной с ней физиологической структуры пациента. Другие метаданные могут представлять собой диагностическую информацию и (или) мнения, представленные одним или несколькими врачами, результаты испытаний, результаты, полученные из различных систем, например, рентгенологической системы. Например, исходя из медицинского заключения и диагноза рентгенолога, конкретные срезы цифровой визуальной модели могут быть увеличены. Так, разрешение конкретного среза, зоны или органа может быть повышено, например, путем предоставления или синтезирования дополнительной искусственной информации, такой как искусственные КТ-срезы, синтезированные рентгеновские изображения или данные других медицинских изображений согласно настоящему описанию. В одном из конкретных случаев, исходя из поставленного рентгенологом диагноза процента закупорки (окклюзии) бляшками (например, полная окклюзия в правой внутренней сонной артерии), визуальная модель может строиться таким образом, чтобы отразить любые аспекты, связанные с закупоркой бляшками, возможно, в конкретном месте.

Согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения моделируемая процедура может быть основана на метаданных. Цифровой визуальной моделью можно манипулировать в соответствии с существенными или связанными с ними метаданными. Например, различные атрибуты, поведенческие аспекты или другие параметры цифровой визуальной модели могут соответствовать или основываться на метаданных, таких как возраст, пол, медицинское состояние, или любых применимых метаданных, относящихся к конкретному пациенту, в дополнение к медицинским изображениям, описанным в настоящей заявке. Так, поведенческие аспекты цифровой модели, такие как взаимодействие с моделируемым медицинским инструментом или реакция на применяемое лекарство, демонстрируемые цифровой моделью, могут соответствовать или основываться на метаданных, как описано в настоящей заявке.

В целях простоты и ясности любые параметры, данные или информация, отличные от данных изображения, полученных от системы визуализации согласно настоящему описанию, могут называться здесь «метаданными пациента» или просто «метаданными», чтобы отличать такие данные от данных изображения. Соответственно, возраст, пол, вес, рост, образ жизни, курение или другие привычки, анамнез болезни или состояние пациента, известные заболевания или аллергические реакции, как описано выше, или любая такая существенная или применимая информация может называться здесь «метаданными пациента» или просто «метаданными». Варианты осуществления изобретения согласно настоящему описанию могут предоставлять пользователю различные проекции изображений и другие медицинские данные. В некоторых вариантах осуществления изображение может формироваться на основе полученных исходных данных медицинского изображения, искусственно генерируемых данных медицинского изображения, метаданных или сочетания метаданных, исходных и искусственно генерируемых данных медицинского изображения. Например, искусственные данные могут представлять собой КТ-срез или изображение, генерируемое или синтезируемое путем изучения КТ-данных, полученных от компьютерного томографа. В некоторых вариантах осуществления изображение, связанное с конкретной поверхностью, точкой обзора или системой визуализации, может генерироваться на основе принятых исходных данных медицинского изображения, искусственно генерируемых данных медицинского изображения и (или) метаданных. Так, изображение может генерироваться или отображаться на основе метаданных, указывающих на конкретную точку, представляющую особый интерес. Например, метаданные, указывающие на конкретный орган, могут потребовать специального внимания, при этом согласно вариантам осуществления настоящего изображения будет генерироваться изображение, на котором лучше виден этот конкретный орган.

В конкретном сценарии цифровая визуальная 3D модель может быть построена на основе данных, поступающих от компьютерного томографа согласно настоящему описанию. После этого рентгеновское изображение (рентгенограмма), коррелированное с метаданными, может быть сформировано на основе этой цифровой визуальной модели так, чтобы та или иная конкретная область или орган были видны наилучшим образом. Например, двухмерная (2D) рентгенограмма может быть получена путем проецирования трехмерной цифровой визуальной модели на двухмерную поверхность или плоскость таким образом, чтобы конкретный орган был лучше всего виден пользователю. Варианты осуществления настоящего изобретения могут позволить пользователю выбирать поле зрения, положение или местонахождение рентгеновской камеры по отношению к пациенту и формировать рентгеновское изображение или рентгенограмму, которые были бы получены при помощи рентгеновской камеры, установленной в выбранном месте и (или) положении. Соответственно, искусственные или синтезированные рентгеновские изображения или рентгенограммы могут быть построены и сформированы даже в том случае, когда для получения таких изображений не используется реальная рентгеновская камера. Таким образом, основываясь на метаданных, указывающих на конкретный орган или область, которые требуют особого внимания, пользователь может запросить и (или) получить рентгеновского типа изображения исследуемой области или органа.

В одном примере осуществления данные, полученные от компьютерного томографа, могут использоваться для построения цифровой визуальной 3D модели, причем такая модель может в дальнейшем использоваться для построения вида, который был бы получен при помощи камеры, насаженной, например, на колоноскоп, применяемый для исследования толстой кишки. Соответственно, в таком примере осуществления могут генерироваться и отображаться виды, выявляющие внутренние аспекты или изображения толстой кишки. Аналогичным образом, виды или изображения, относящиеся к любой применимой технологии или системе, могут быть получены на основе цифровой визуальной модели. Таким образом, основываясь на метаданных, которые могут находиться в распоряжении врача или системы до построения и (или) отображения визуальной модели, врач может запросить и (или) автоматически получить виды, позволяющие ему рассмотреть конкретные исследуемые области или органы. В некоторых вариантах осуществления конкретные виды (например, изображения рентгеновского типа или внутренние виды согласно настоящему описанию) могут автоматически генерироваться на основе метаданных. Например, на основе метаданных, указывающих на то, что пациент страдает воспалительным заболеванием кишечника, могут генерироваться и отображаться виды, выявляющие внутренние аспекты или изображения толстой кишки, как описано выше.

Возможность генерировать виды или изображения, получаемые обычно при помощи различных систем, будет высоко оценена специалистами в данной области. Преимущества, создаваемые такой возможностью, включают существенную экономию времени и снижение расходов, поскольку, опираясь на метаданные и данные, полученные от первой системы визуализации, варианты осуществления настоящего изобретения позволяют получить результат, связанный со второй системой, отличной от первой, которая может выявлять исследуемые аспекты согласно настоящему описанию. Таким образом, возможность синтезирования и формирования изображений, связанных с любым углом, ориентацией, расположением или местонахождением моделируемого устройства визуализации в соответствии с метаданными, будет высоко оценена специалистами отрасли, поскольку позволяет врачу эффективно изучать области, органы или другие исследуемые аспекты. В некоторых вариантах осуществления искусственные виды согласно настоящему описанию могут отображаться в дополнение или вместо описанной в настоящем документе визуальной модели, построенной на основе исходных данных изображения.

Как здесь было описано, отображение метаданных может быть интегрировано, координировано или иным образом связано с представлением, ходом или другими аспектами моделируемой процедуры. В некоторых вариантах осуществления представление метаданных может осуществляться по выбору пользователя. Например, пользователь может щелкнуть по какому-либо месту на имитационной модели, или иным образом выбрать или указать на свой интерес к месту, анатомическому органу или области, связанной с имитационной моделью, чтобы получить соответствующие метаданные. В других вариантах осуществления представление метаданных может автоматически синхронизироваться или иным образом координироваться с ходом, состоянием, режимом или контекстом моделируемой процедуры. Например, могут автоматически отображаться метаданные, связанные с местоположением катетера, проводника, стента или другого моделируемого инструмента, который может быть показан в моделируемой процедуре.

В некоторых вариантах осуществления при перемещении моделируемого медицинского инструмента из первого положения во второе первые отображаемые метаданные могут автоматически замещаться вторыми метаданными (относящимися ко второму местоположению) таким образом, чтобы вместо метаданных, относящихся к первому местоположению, были представлены метаданные, относящиеся ко второму местоположению. Соответственно, представление метаданных может автоматически синхронизироваться, приводиться в соответствие и (или) координироваться с моделируемой процедурой. Например, результаты последних испытаний, относящихся к пациенту, страдающему воспалительным заболеванием кишечника, могут отображаться при выборе или щелчке по изображению кишечника в имитационной модели. В другом варианте осуществления реальные рентгенограммы анатомического органа могут отображаться, когда моделируемый медицинский инструмент подводится к соответствующему моделируемому анатомическому органу.

Обратимся к ФИГ.1, на котором представлен пример системы 100 для построения визуальной цифровой модели анатомической области. Пример системы 100 может также использоваться для моделирования процедуры с визуальным контролем согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения. Как здесь показано, система 100 может включать вычислительное устройство, содержащее несколько блоков и функционально связанное с входными и (или) выходными (Вх/Вых) блоками. Система 100 может включать входные блоки 105, выходные блоки 120, блок построения модели 110, блок моделирования 115, блок управления 135, хранилище данных 140, блок представления данных 125, блок памяти 130 и контроллер 131. Входные блоки 105 могут включать сетевую интерфейсную карту (network interface card, NIC), например, позволяющую системе 100 осуществлять связь с системой архивации и передачи изображений (picture archiving communication system, PACS), мышь, клавиатуру, сенсорный экран или панель, или любые подходящие входные устройства. Входные блоки 105 могут включать средства управления инструментами моделирования и отслеживания манипуляций этими инструментами, выполняемых пользователем. Например, физические объекты, такие как рукоятки, пусковые кнопки и т.д., а также реальные или имитационные медицинские инструменты могут подключаться к входным блокам 105, позволяя пользователю управлять моделируемыми инструментами, такими как моделируемый катетер, сшивающий аппарат, хирургический скальпель, ножницы, эндоскоп и т.д.

Дополнительно или альтернативно, входные блоки 105 могут включать проводную или беспроводную сетевую интерфейсную карту NIC, позволяющую принимать данные, например, от системы визуализации и хранить полученные данные, информацию или параметры в местном хранилище данных 140. Согласно некоторым вариантам осуществления какой-либо промежуточный блок, например, блок управления связью может использовать сетевую интерфейсную карту для связи с системой или сервером, где хранятся медицинские изображения, такой как система архивации и передачи изображений PACS, получать любую подходящую изобразительную информацию, данные или параметры изображений от такой системы, сервера или приложения, а также сохранять полученные данные, информацию и параметры в местном хранилище данных 140. Выходные блоки 120 могут включать экраны дисплеев, компоненты для сопряжения с экраном дисплея, позволяющие осуществлять визуальный вывод данных, или, в некоторых случаях, громкоговоритель или другое аудиоустройство, позволяющее осуществлять звуковой вывод данных. Выходные блоки 120 могут включать один или несколько дисплеев, громкоговорителей и (или) других подходящих выходных устройств. Выходные блоки 120 могут дополнительно включать компоненты силовой обратной связи, которые способны вызывать, развивать или прикладывать физические силы или сопротивление (например, фрикционное сопротивление) к устройствам с физическим входом, которыми может управлять или манипулировать пользователь. Выходные блоки 120 и входные блоки 105 могут осуществлять связь с любым другим компонентом или блоками системы 100 и соответственно могут обеспечивать таким блокам возможность осуществлять связь с внешними системами. Блоки 105, 110, 115, 125 и 135 могут представлять собой или содержать программные средства, аппаратные средства, программно-аппаратные средства или любое их подходящее сочетание. Выходные блоки 120 могут обеспечивать возможность передачи данных на внешние хранилища данных. Например, план выполнения процедуры может быть передан через выходные блоки 120 на внешнее хранилище данных изображения 145, внешнее хранилище метаданных 147 или любую другую систему, которая может хранить план выполнения процедуры.

На ФИГ.1 показаны также внешнее хранилище данных изображения 145, внешнее хранилище метаданных 147 и блок формирования изображений (визуализации) 146. Внешнее хранилище данных изображения 145 может представлять собой любую подходящую или применимую базу данных, хранилище или архив. Например, внешнее хранилище данных изображения 145 может являться архивом или хранилищем системы архивации и передачи изображений (PACS). Как известно из уровня техники, система PACS может включать вычислительные и (или) другие устройства, которые могут предназначаться для хранения, извлечения, распределения и представления медицинских изображений. Изображения в системе PACS могут храниться в различных форматах, например в формате DICOM. Система PACS, как правило, содержит или функционально связана с системой архивации для архивирования таких данных, как КТ-, МРТ- или другие изображения и связанные с ними данные, защищенной сетью для передачи конфиденциальной или частной информации о пациенте и, возможно, вычислительными устройствами для получения данных изображений и других данных из системы архивации. Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с системой PACS, например, при помощи сетевой интерфейсной карты NIC, подключенной к сети таким образом, чтобы обеспечить возможность связи с системой PACS. Внешнее хранилище метаданных 147 может представлять собой любую подходящую или применимую базу данных, хранилище или архив. Так, внешнее хранилище метаданных 147 может являться архивом или хранилищем системы PACS согласно настоящему описанию. В некоторых вариантах осуществления одна и та же система PACS, хранилищ или баз данных может использоваться для реализации или содействия работе как внешнего хранилища метаданных 147, так и внешнего хранилища данных изображения 145. В некоторых вариантах осуществления внешнее хранилище метаданных 147 может быть объединено с внешним хранилищем данных изображения, например, в системе PACS или системе DICOM.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения система (например, система 100) может взаимодействовать с любой применимой или подходящей системой для того, чтобы принимать или иным образом получать данные или метаданные или передавать (например, на хранение) информацию или метаданные. Информация, хранящаяся в соответствии с любым стандартом или протоколом, может быть получена из любой системы, взаимодействие с которой может осуществляться по сети, или которая напрямую подключается к системе, такой как система 100. Варианты осуществления настоящего изобретения могут передавать и (или) принимать информацию в соответствии с любым стандартом или протоколом. Так, медицинские карточки пациентов, данные или метаданные могут сохраняться (например, внешней системой или системой 100), передаваться или приниматься системой согласно вариантам осуществления настоящего изобретения в соответствии с такими протоколами, как «здоровье уровня 7» (health level seven, HL7), «электронный обмен данными» (electronic data interchange, EDI) или «архитектура сервиса медицинской информатики» (health informatics service architecture, HISA).

Блок управления 135 может взаимодействовать, например, по сети и, возможно, согласно заранее заданному протоколу и (или) путем его реализации, с внешним хранилищем данных 145, которое может представлять собой систему PACS. КТ-, МРТ- или другие изображения и связанные с ними данные можно, таким образом, извлекать, принимать или иным образом получать от такой системы PACS или другой системы, а в дальнейшем использовать согласно настоящему описанию и (или) хранить или буферизировать, например, в хранилище данных 140. Блок управления 135 может взаимодействовать, например, по сети или при помощи прямого соединения, такого как коммуникационная шина, с внешним хранилищем метаданных 147 для извлечения любых существенных, применимых или требуемых метаданных. Например, параметры, данные или информация, такие как возраст, пол, вес, рост, кровяное давление, частота сердечных сокращений или любые другие основные физиологические показатели, привычки к физическим нагрузкам, анамнез болезни и (или) результаты испытаний, семейный анамнез, привычка к курению, известные заболевания, аллергические реакции, чувствительность к лекарствам, рентгеновские или другие изображения различных областей или любая другая медицинская документация, которые могут быть в наличии, можно полностью получить из внешнего хранилища метаданных 147. Следует понимать, что в целях простоты и ясности на ФИГ.1 показано одно внешнее хранилище метаданных 147. Однако система 100 может взаимодействовать с любым количеством хранилищ метаданных в целях получения любых существенных, применимых или требуемых метаданных.

В некоторых вариантах осуществления хранилище метаданных 147 может взаимодействовать с другими хранилищами, например, находящимися в других медицинских учреждениях, в целях получения метаданных. В еще одних вариантах осуществления метаданные могут предоставляться хранилищу метаданных 147 и (или) системе 100 при помощи сменного устройства хранения данных или накопителя, такого как компакт-диск (CD), который можно подключить к хранилищу метаданных 147 или иным образом присоединить к системе 100. Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены ни типом, характером или другими аспектами источника метаданных, ни способом передачи и (или) приема таких метаданных. Блок управления 135 может взаимодействовать с любым компонентом системы 100 и может координировать операции, выполняемые системой 100. Так, блок управления 135 может координировать операции хранилища данных 140 и внешних хранилищ данных, таких как внешнее хранилище данных изображения 145, блок формирования изображений 146 и хранилище метаданных 147, например, разрешая хранилищу данных 140 принимать любые необходимые данные от внешних хранилищ.

Блок формирования изображений 146 может представлять собой систему визуализации, такую как система компьютерной томографии (КТ), КТ-флюороскопии, рентгеноскопии, магнитно-резонансной томографии (МРТ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), а также ультразвуковые, рентгенографические системы, или любую другую подходящую систему визуализации. Как показано на рисунке, данные медицинского изображения и (или) связанные с ними данные могут быть приняты внешним хранилищем данных изображения 145 от блока формирования изображений 146. Внешнее хранилище 145 может принимать данные медицинских изображений от любого другого подходящего источника, например, по сети с удаленного сайта или больницы или при помощи сменного устройства хранения, которое можно подключить к хранилищу 145. Как показано на рисунке, система 100 может принимать данные изображения и (или) связанные с ними данные непосредственно от блока формирования изображений 146. Хотя это не показано на рисунке, система 100 может получать информацию об изображении и (или) другие данные из любого подходящего источника, соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены ни типом, характером или другими аспектами источника информации о медицинском изображении и (или) других данных, ни способом передачи и (или) приема таких данных.

Блок построения модели 110 может включать компоненты или модули для создания цифровой модели и ее графического представления, например анатомической 3D модели анатомической структуры, такой как орган, система сосудов или любой другой исследуемый участок в организме исследуемого. Модель может генерироваться блоком построения модели 110 в соответствии с информацией, принятой от системы визуализации, например медицинским изображением, принятым от компьютерного томографа через входной блок 105. Следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены способом или системой создания цифровой визуальной модели анатомической структуры, причем для создания такой модели могут использоваться любые способы или системы без выхода за рамки настоящего изобретения. В дополнение к построению на основе данных изображения, модель может генерироваться блоком построения модели 110 в соответствии с метаданными, полученными согласно настоящему описанию и, возможно, хранящимися в хранилище данных 140. Например, на основе медицинского анализа и измерений можно построить более точную модель. Любое значение измерения, результат, параметр или другие метаданные, полученные у пациента, можно использовать при генерации модели. Например, измеренный диаметр различных частей сосуда можно использовать при моделировании сосуда.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения цифровая визуальная модель может отражать различные моделируемые поведенческие аспекты конкретного пациента. Например, блок моделирования 115 может заставить модель вести себя или иным образом демонстрировать черты, основанные на метаданных. Например, взаимодействие визуальной модели (или какого-либо органа в рамках модели) с имитационной моделью физического медицинского инструмента может инициироваться моделируемым физиологическим поведением конкретного пациента. Так, в случае, пример которого приведен выше, модель старшего пациента, имеющего более жесткие стенки кровеносных сосудов, может реагировать на катетер иным образом, чем модель младшего пациента, например, когда катетер прижимают к стенке кровеносного сосуда в модели старшего пациента, стенка может поддаваться или изгибаться в меньшей степени по сравнению с аналогичной стенкой в модели младшего пациента. Цифровая визуальная модель может генерироваться в соответствии с любыми другими метаданными, такими как пол, вес, рост, другие основные физиологические показатели, привычки к физическим нагрузкам, анамнез болезни и (или) результаты испытаний, семейный анамнез, привычка к курению, известные заболевания, аллергические реакции, чувствительность к лекарствам, рентгеновские или другие изображения различных областей или любая другая медицинская, персональная или существенная информация.

Блок моделирования 115 может включать компоненты для моделирования процедуры с визуальным контролем. Так, когда пользователь выполняет моделирование, например, в качестве предварительной процедуры для реализации процедуры с визуальным контролем, используя блок моделирования 115, графическое представление цифровой модели (например, сформированное блоком построения модели 110) и процесс моделирования могут отображаться на мониторе, в качестве которого может выступать один из выходных блоков 120. Создание цифровой модели анатомического органа, системы, среза или области (например, при помощи блока построения модели 110) и моделирование процедуры (например, при помощи блока моделирования 115) могут осуществляться в соответствии со способами, системами и (или) другими аспектами, описанными в публикации заявки на патент США №2009/0177454. Создание цифровой модели анатомического органа, системы, среза или области может быть выполнено на основе или в соответствии с метаданными согласно настоящему описанию. Аналогичным образом, моделирование процедуры с визуальным контролем может быть выполнено на основе метаданных или в соответствии с ними. Блок моделирования 115 может включать компоненты для моделирования процедуры с визуальным контролем на основе метаданных. Например, под воздействием блока моделирования 115 имитационная модель может демонстрировать, включать или обладать атрибутами или характеристиками, относящимися к соответствующим метаданным. Так, чувствительность или реакция на (моделируемое) введение лекарства, взаимодействие с моделируемым медицинским инструментом или любые иные аспекты или поведение имитационной модели может соответствовать или основываться на метаданных соответствующего пациента.

Контроллер 131 может быть любым подходящим контроллером или процессорным блоком, например центральным процессорным устройством (ЦПУ). Память 130 может представлять собой любой подходящий компонент, устройство, микросхему или систему памяти и сохранять приложения или другие исполняемые коды, которые могут выполняться контроллером 131, и (или) данные, например, данные, которые могут использоваться приложениями или программами, выполняемыми контроллером 131. Так, исполняемый код, приложения или модули, реализующие блок построения модели 110 и (или) блок моделирования 115, могут загружаться в память 130 и выполняться контроллером 131.

Следует понимать, что система 100 согласно настоящему описанию представляет собой один из примеров системы. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения система 100 может быть реализована на одном вычислительном устройстве или, альтернативно, в распределенной конфигурации, на двух или нескольких различных вычислительных устройствах. Например, блок построения модели 110 может работать на первом вычислительном устройстве и управляться первым блоком управления, при этом блок моделирования 115 может работать на другом вычислительном устройстве и управляться вторым блоком управления, который взаимодействует с первым блоком управления. В другом варианте осуществления блок управления 135 может работать на первом вычислительном устройстве, блок построения модели 110 может работать на втором вычислительном устройстве, а блок моделирования 115 может работать на третьем вычислительном устройстве.

Блок представления данных 125 может контролировать, координировать или управлять отображением или представлением видео, аудио и других аспектов моделируемой процедуры и соответствующих данных медицинского изображения и метаданных. Например, блок представления данных 125 может принимать данные, параметры или другую информацию от набора источников и включать принятые или полученные данные в представление для пользователя. Блок представления данных 125 может координировать, синхронизировать или иным образом связывать представление информации, полученной от набора источников, в рамках единого представления.

Так, блок представления данных 125 может координировать или синхронизировать представление метаданных, например, отображение метаданных пациента согласно настоящему описанию может координироваться или выполняться одновременно с представлением и (или) выполнением моделируемой процедуры с визуальным контролем. В качестве альтернативного или дополнительного варианта, блок представления данных может инициировать представление метаданных по выбору пользователя. Например, согласно приведенному ниже описанию, от пользователя может быть получен выбранный вариант исследуемой области, при этом представление существенных метаданных может осуществляться в соответствии с таким выбором. Блок управления 135 может взаимодействовать с любым модулем, блоком, приложением или другим применимым элементом и осуществлять координацию, планирование заданий, разрешение конфликтов, контроль и (или) управление потоками, процедурами или иными аспектами согласно настоящему описанию. Например, блок представления данных 125 может координировать или синхронизировать представление плана выполнения процедуры.

Обратимся к ФИГ.2, на которой показан пример блок-схемы, описывающей способ создания индивидуальной для пациента (персонифицированной) модели анатомической структуры на основе цифрового изображения (цифровой визуальной модели) и моделирования процедуры с визуальным контролем согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Этот способ может включать прием персонифицированных данных медицинских изображений и метаданных, относящихся к конкретному обследуемому или пациенту, которому предстоит пройти лечение (блок 210). Данные медицинских изображений могут быть приняты непосредственно от системы визуализации или сканирования, например, такой как