СИСТЕМА И СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ДЛЯ ПАЦИЕНТА МОДЕЛИ АНАТОМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК G06Q50/22 A61B1/00 A61B8/00 

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 компьютерный или магнитно-резонансный томограф или, альтернативно, от внешнего хранилища данных изображений, такого как система архивации и передачи изображений (PACS). Как будет понятно специалисту, данные медицинских изображений могут быть приняты от любого другого подходящего источника. Метаданные могут быть приняты от хранилища метаданных, базы данных или любого другого источника, например хранилища метаданных 147, описанного в настоящем документе. Как будет понятно специалисту, метаданные могут быть приняты от любого другого подходящего источника.

Согласно некоторым вариантам осуществления принятые медицинские данные и метаданные могут храниться локально или внутри системы с хранилищем данных, таким как хранилище данных 140. Согласно некоторым вариантам осуществления данные могут генерироваться, возможно, на основе принятых данных. Например, на основе набора, состоящего из 300 (трехсот) КТ-изображений и метаданных согласно настоящему описанию, может генерироваться расширенный набор из 600 (шестисот) изображений. Например, при изучении первоначального набора изображений и дополнительного изучения метаданных, индивидуальных для пациента, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, например исполняемый код, выполняемый контроллером 131, может генерировать или создавать дополнительные изображения и, таким образом, создавать новый набор изображений. Например, если данный набор изображений был создан путем получения одного изображения на перемещении длиной 1 см (один сантиметр) блока формирования изображений, новый набор может быть создан путем искусственного генерирования изображений с целью отразить перемещение длиной 1/2 см (половина сантиметра) блока формирования изображений.

В некоторых вариантах осуществления дополнительное изображение может искусственно генерироваться на основе двух последовательных изображений из первоначального набора и дополнительно на основе метаданных согласно настоящему описанию, например, путем наблюдения за изменениями между двумя первоначальными изображениями и дальнейшего наблюдения за различными аспектами, отражаемыми соответствующими метаданными. Например, на основе метаданных согласно настоящему описанию варианты осуществления настоящего изобретения могут обеспечивать генерацию искусственных изображений конкретной исследуемой зоны. Так, учитывая метаданные, указывающие на конкретное заболевание или состояние, для соответствующих областей может потребоваться более высокое разрешение. Соответственно, дополнительные искусственные изображения могут генерироваться на основе метаданных с целью получения лучшего вида конкретных областей. Такая генерация изображений или других данных медицинских изображений на основе метаданных может производиться автоматически или определяться выбором пользователя. Например, изучив метаданные пациента, врач может принять решение о том, что для той или иной конкретной области в генерируемой модели требуется более высокой разрешение. При этом врач может выбрать области, которые должны генерироваться с таким более высоким разрешением, или получить такие области, моделируемые на основе большего количества изображений. Дополнительные или искусственные изображения могут генерироваться согласно настоящему описанию на основе такого выбора.

В других вариантах осуществления генерация искусственных изображений на основе метаданных может быть автоматической. Например, система 100 может быть выполнена с возможностью автоматической генерации дополнительных изображений или определения минимального количества изображений на конкретную область, доступного исходя из конкретного параметра, значения или других критериев, относящихся к метаданным пациента. Например, метаданные, указывающие на возможную болезнь сердца, могут инициировать генерацию дополнительных искусственных изображений блоком формирования изображений таким образом, чтобы достигалось по меньшей мере разрешение, отражающее смещение на 1/4 см (четверть сантиметра) для всего сердца или конкретной области вокруг сердца в цифровой модели. Любые другие правила или критерии могут аналогичным образом быть предусмотрены в отношении любых метаданных и (или) моделируемых областей или анатомических органов.

Такое искусственно генерируемое изображение может вставляться между двумя соответствующими первоначальными изображениями, чтобы создать новый набор изображений, который может быть когерентным первому набору, адекватно представляя анатомию или другие аспекты соответствующего пациента. Такая генерация изображений может позволить вариантам осуществления настоящего изобретения получать лучшее разрешение и усиливать корреляцию медицинских данных и моделируемой процедуры согласно настоящему описанию. Эта генерация изображений на основе метаданных может позволить вариантам осуществления изобретения получать выборочные значения разрешений на основе метаданных, тем самым обеспечивая, возможно, автоматически, более высокое разрешение для конкретных исследуемых областей с учетом медицинского состояния или других аспектов пациента, отражаемых соответствующими метаданными согласно настоящему описанию. Поскольку метаданные, доступные для различных вариантов осуществления настоящего изобретения согласно настоящему описанию, могут относиться к высокозначимым медицинским аспектам пациента, автоматическая, выборочная и (или) иная генерация дополнительных или искусственных изображений на основе метаданных и, тем самым, автоматическое и (или) выборочное повышение разрешения и (или) точности выбранных областей или анатомических органов в рамках модели, представляют собой аспект настоящего изобретения, высоко оцениваемый специалистами. Набор изображений, принятых или полученных путем расширения согласно настоящему описанию, может храниться локально, например, в хранилище данных 140.

Как здесь было описано, исходные данные медицинского изображения, например, собранные системой визуализации и полученные от нее, могут подвергаться обработке. Обработка данных медицинских изображений может выполняться перед генерацией видов или визуальных моделей согласно настоящему описанию. Например, пиксели для визуализации изображения могут быть созданы путем интерполяции, применяемой к полученным пикселям или другим данным, связанным с изображением. В частности, КТ-срезы могут искусственно генерироваться путем интерполяции полученных КТ-срезов. Преобразования для просмотра, как известно из уровня техники, представляют собой другой пример обработки, которая может применяться к данным медицинских изображений в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, например, в целях усиления, изменения или иной модификации аспектов, таких как контрастность или яркость изображения, которое может быть получено от системы визуализации или искусственно создано путем генерации согласно настоящему описанию. Любая такая обработка может быть основана на метаданных. Например, такие аспекты, как контрастность или яркость конкретной области или анатомического органа могут быть усилены или изменены на основе метаданных. Так, врач может располагать сведениями, что известное заболевание воздействует на конкретную область или анатомический орган. Соответственно, исходя из указания на такое заболевание (или возможность такого заболевания) в метаданных пациента, могут быть увеличены контрастность или яркость изображения области или органа, которые могут быть затронуты таким заболеванием. В некоторых вариантах осуществления могут использоваться DICOM-теги. Например, DICOM-тег "WindowCenter" (0028, 1050) и (или) DICOM-тег "WindowWidth" (0028, 1051) могут использовать при установке порогов для процесса сегментации или других операций, относящихся к созданию индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели.

Как показано блоком 215, способ может включать построение индивидуальной для пациента модели анатомической структуры на основе данных медицинского изображения и метаданных. Построение анатомической структуры может быть основано на изучении и (или) обработке медицинских данных и метаданных, например, полученных, как показано блоком 210, и (или) созданных путем генерации согласно настоящему описанию. В случае если данные формируемого изображения являются персонифицированными, например, полученными с помощью визуализации или сканирования реального пациента или расширенными на основе персонифицированных данных изображения и метаданных, анатомическая модель также может быть персонифицированной, а именно модель, построенная согласно настоящему описанию, может представлять конкретного реального пациента. Построение модели может осуществляться в соответствии со способами или другими аспектами, описанными в публикации заявки на патент США №2009/0177454. Как описано далее в настоящем документе, цифровая модель может создаваться на основе метаданных. Персонифицированная модель анатомической структуры может быть создана на основе любых метаданных, относящихся к конкретному пациенту, например, анамнеза болезни, диагноза или мнения врача, лекарственных средств, которые может принимать пациент, и т.д.

Например, с учетом предыдущих обследований, тип бляшек в кровеносной системе пациента может быть известен или определен на основе метаданных пациента, при этом имитационная модель может быть построена в соответствии с таким известным или определенным типом бляшек. Тип бляшек может повлиять на моделирование процедуры. Например, если процентное содержание бляшек при стенозе составляет 60%, то создаваемая модель может отражать такое процентное содержание. Метаданные, относящиеся к патологическим изменениям, представляют собой другой пример метаданных, которые могут использоваться при создании модели и (или) выполнении моделируемой процедуры согласно настоящему описанию. В некоторых вариантах осуществления тот или иной конкретный орган в рамках модели может генерироваться или моделироваться на основе метаданных. Например, неполная информация может быть дополнена при помощи метаданных. Так, данных, полученных от системы визуализации, может оказаться достаточно только для моделирования среза органа, например, кровеносного сосуда, но недостаточно для моделирования всего сосуда, или дополнительного среза сосуда, который может потребоваться. В данном примере блок построения модели 110, основываясь на метаданных, идентифицирующих конкретный орган в качестве кровеносного сосуда, может продолжить кровеносный сосуд, например, путем экстраполяции таким образом, чтобы моделировалась достаточная часть кровеносного сосуда. В других случаях на основе метаданных могут моделироваться патологии или другие феномены. Так, патологическое изменение в кровеносном сосуде, деформация органа или другие аспекты могут моделироваться на основе метаданных, даже если они не отражены в данных изображения, например, не отражены в КТ-изображениях, полученных у пациента.

Как показано блоком 220, способ может в некоторых случаях включать сделанное на основе метаданных предложение об использовании физического медицинского инструмента в процедуре с визуальным контролем. Например, на основе метаданных могут быть предложены модель или тип катетера, тип или размер баллона или кончик проводника. Как известно из уровня техники, различные медицинские инструменты или типы медицинских инструментов могут подходить для разных пациентов и (или) разных состояний пациента. Например, первый катетер может подходить для молодого пациента, страдающего первым заболеванием или состоянием, второй катетер может подходить для молодой пациентки, страдающей вторым заболеванием или состоянием, а третий катетер может подходить для пожилой пациентки, страдающей третьим заболеванием или состоянием. Таким образом, медицинский инструмент, такой как катетер, может быть автоматически предложен исходя из заболевания, медицинского состояния или любого аспекта, которые могут быть определены на основе метаданных, как показано блоком 220.

Как показано блоком 225, способ может в некоторых случаях включать сделанное на основе метаданных предложение о введении пациенту какого-либо вещества или лекарства в связи с выполнением процедуры с визуальным контролем. Так, на основе метаданных блоком моделирования 115 может автоматически предлагаться введение гепарина (например, перед расправлением баллона или стента) или нитроглицерина (например, при моделировании спазма сонной артерии) и (или) атропина (например, при моделировании явления специфического кровяного давления). Тип предлагаемого для введения лекарства может быть выбран на основе метаданных.

Как известно из уровня техники, различные лекарства или лекарственные средства могут подходить для разных пациентов и (или) разных состояний пациента. Например, первое лекарство и (или) доза может подходить для молодой пациентки, страдающей первым заболеванием или состоянием, второе лекарство и (или) доза, лекарственное средство или вещество может подходить для молодого пациента, страдающего вторым заболеванием или состоянием, а третье лекарство и (или) доза, лекарственное средство или вещество может подходить для пожилого пациента, страдающего третьим заболеванием или состоянием. Таким образом, лекарство, лекарственное средство или вещество или тип и доза и (или) скорость его введения, например, тип, доза и скорость введения седативного лекарства, могут быть автоматически предложены исходя из заболевания, медицинского состояния или любого аспекта, которые могут быть определены на основе метаданных, как показано блоком 225. Следует понимать, что любые аспекты, относящиеся к приему или введению лекарства или вещества, могут быть автоматически предложены на основе метаданных согласно настоящему описанию. Например, тип и доза лекарства или вещества, скорость и (или) место введения или другие средства (например, для введения внутривенно или через желудочно-кишечный тракт) могут быть предложены на основе метаданных согласно настоящему описанию. Такая автоматизация выбора лекарства или вещества для введения, а также способа введения и других описанных в настоящем документе аспектов позволит сэкономить время и дополнительно поможет избежать неверных решений, и, соответственно, представляет собой высоко значимый признак или аспект настоящего изобретения. Следует понимать, что пользователю могут быть представлены или показаны несколько предлагаемых медицинских инструментов, веществ и (или) других способов введения, при этом он может выбрать один из таких предлагаемых вариантов.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения на основе метаданных или имитационной модели для использования может быть предложен тот или иной элемент. В других вариантах осуществления элемент может быть автоматически выбран на основе метаданных пациента. Например, первый стент может быть предложен для молодого пациента, а второй стент, более подходящий для более пожилого пациента, может быть автоматически предложен или выбран с учетом возраста пациента, указанного в метаданных пациента. Другие элементы могут быть выбраны на основе метаданных пациента, например эндографт, используемый в моделируемых процедурах аневризмы брюшной аорты (abdominal aortic aneurysm, AAA) и (или) торакальной аневризмы аорты (thoracic aortic aneurysm, ТАА), спираль в моделируемой процедуре периферической эмболизации, зажим для использования в моделируемой открытой нейрохирургической операции или гильза для использования в моделируемой открытой хирургической операции на брюшной полости могут быть автоматически предложены или даже автоматически выбраны, например, блоком моделирования 115 на основе метаданных пациента.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, основываясь на предложении медицинского инструмента или вещества, как показано дополнительными блоками 220, 225 и 230, способ может включать принятие выбора медицинского инструмента, вещества для введения и элемента для использования. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложения медицинского инструмента, вещества или элемента согласно настоящему описанию могут быть представлены в графической форме, например, отображены на дисплее, функционально связанном с вычислительным устройством или контроллером, таким как контроллер 131. В связи с этим, выбор может быть сделан путем взаимодействия с дисплеем (например, в случае сенсорного экрана) или использования устройства, работающего методом «указания и щелчка», и (или) клавиатуры, известных из уровня техники. Так, пользователь может щелкнуть по одному из нескольких отображаемых предложенных медицинских инструментов, элементов, веществ и (или) способов введения. В других вариантах осуществления медицинский инструмент, элемент и (или) вещество, подлежащие введению, могут быть автоматически выбраны на основе метаданных или других соображений, аспектов или критериев. Так, исходя из возраста пациента, может быть выбран катетер, например, меньший катетер можно выбрать для молодого пациента, тогда как катетер большего размера можно выбрать для пациента старшего возраста. Аналогичным образом, для введения первому пациенту, страдающему конкретным первым заболеванием, может быть выбрано более подходящее первое лекарство, в то время как второе лекарство или лекарственное средство может быть выбрано для второго пациента, страдающего другим конкретным заболеванием.

Как показано блоком 230, способ может в некоторых случаях включать сделанное на основе метаданных предложение об использовании того или иного элемента в процедуре с визуальным контролем. Например, тип или размер стента может быть предложен с учетом возраста пациента. Другие элементы, которые могут быть предложены, включают эндографт, спираль, зажим и (или) гильзу. Могут быть предложены любые относящиеся к элементу параметры. Например, размер, тип, местоположение или ориентация элемента могут быть предложены на основе метаданных, которые могут представлять собой возраст, пол, анамнез болезни, и (или) поставленный врачом диагноз, указание элемента врачом (который мог осматривать пациента в прошлом и указать предпочтительный тип лечения и (или) элемент).

Как показано блоком 235, способ может включать моделирование процедуры с визуальным контролем на основе модели анатомической структуры, метаданных, выбранного инструмента, выбранного элемента и выбранного вещества. Согласно настоящему описанию моделирование процедуры с визуальным контролем может включать моделирование любых аспектов соответствующей реальной процедуры. Так, врач может работать медицинскими инструментами, получать обратную связь от системы силовой обратной связи, при этом цифровая модель может быть выполнена с возможностью демонстрации поведения в реальных условиях, например, реагирования на медицинские инструменты и (или) введенные лекарства, принятия состояний, таких как гиперемия или шок и т.д. Любой аспект или поведение модели и инструментов, которые позволяют как можно больше приблизить моделируемую процедуру к реальной, могут осуществляться, например, компонентами системы 100, описанной в настоящем документе. Например, контроллер 131 может инициировать демонстрацию моделью любого поведения в реальных условий, или поведения реального пациента и (или) реакции на моделируемый медицинский инструмент и моделируемое введение лекарства или лекарственного средства.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения моделируемая процедура может включать графическое представление анатомической модели, которое может отображаться на мониторе вместе с дополнительной информацией, такой как моделируемые модели (возможно, выбранные согласно настоящему описанию) медицинских или других инструментов. В некоторых вариантах осуществления графическое представление анатомической структуры или органа и инструментов или элементов может демонстрировать реальные анатомические или физические качества, черты, свойства, характер или аспекты, например, перемещаться, сгибаться, сокращаться, реагировать на давление или лекарственный препарат, кровоточить и т.д. Как описано в настоящем документе, качества, черты, характер или другие аспекты модели могут быть основаны на метаданных или соответствовать им. Например, модель может демонстрировать аспекты или вести себя аналогично тому, как вел бы себя конкретный пациент, страдающий конкретным состоянием. Так, моделируемая частота сердечных сокращений, тенденция к кровотечению, реакция на вводимое лекарство могут соответствовать метаданным конкретного пациента. Моделирование процедуры с визуальным контролем может включать изображение или графическое представление анатомического органа, например, описанной здесь модели, которую можно поворачивать или иным образом позиционировать, или заставить имитировать реальную анатомическую систему, например, изменяться или развиваться со временем, изменять форму в ответ на операцию или взаимодействие с каким-либо медицинским инструментом или веществом, кровоточить или иным образом представлять или отображать поведение реального анатомического органа и соответствующие инструменты, элементы, лекарственный препарат или другие аспекты согласно соответствующим метаданным. Например, катетер, стент или другие инструменты, устройства или элементы могут отображаться и, в дальнейшем, моделироваться. В случаях когда данные медицинских изображений и метаданные, используемые для создания модели согласно настоящему описанию, являются персонифицированными, генерируемая модель также может быть персонифицированной и, соответственно, персонифицированным может быть моделирование процедуры согласно настоящему описанию, а именно оно может отражать, имитировать или быть иным образом связанным с реальной процедурой, выполняемой для конкретного реального пациента. Соответственно, врач может выполнять компьютерное моделирование процедуры с визуальным контролем в качестве предварительной процедуры перед реальной хирургической операцией (например, осваивание хирургических навыков или моделирование хирургического вмешательства), части процедуры планирования, учебного занятия или послеоперационной процедуры.

Как показано блоком 240, способ может включать представление метаданных при моделировании процедуры с визуальным контролем. Например, представление соответствующих метаданных может выполняться одновременно или параллельно с соответствующим моделированием процедуры с визуальным контролем, или иным образом происходить в то же время. В некоторых вариантах осуществления представление метаданных может синхронизироваться или иным образом координироваться с ходом, состоянием, режимом, контекстом или любым существенным аспектом моделируемой процедуры. В случаях когда метаданные относятся к конкретному пациенту и, в связи с этим, описанные здесь модель и моделирование также могут быть индивидуальными для пациента, метаданные этого пациента могут быть представлены вместе с моделируемой процедурой, например, в ходе выполнения моделируемой процедуры. Так, для одновременного представления метаданных и моделируемой процедуры может использоваться одноэкранный дисплей, например, как показано на ФИГ.3.

Обратимся дополнительно к ФИГ.3, на котором показан пример снимка экрана 300, относящегося к комплексному представлению моделируемой медицинской процедуры, метаданные и (или) другая информация согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на ФИГ.3, дисплей может быть разделен на несколько областей, например, на четыре области 310, 320, 330 и 340. Первая область 310 может относиться к моделируемой процедуре и, соответственно, представлять персонифицированную цифровую визуальную модель какой-либо анатомической структуры. В данном примере отображения визуальная модель представляет сосуд. Область 310 может также отображать имитируемую или виртуальную модель медицинского инструмента, представляющую медицинский инструмент для физического вмешательства, которым пользователь манипулирует во время моделируемой процедуры. Например, катетер 312 может быть показан относительно кровеносных сосудов 311. Моделируемая процедура может включать демонстрацию перемещения катетера, например, в результате действий, предпринимаемых врачом, а также реакцию или другие поведенческие или иные аспекты анатомических органов или инструментов (например, на основе метаданных согласно настоящему описанию). Например, в процессе моделирования может быть показано, как катетер 312 перемещается через кровеносные сосуды 311, и как кровеносные сосуды 311 смещаются, сгибаются или иным образом реагируют или демонстрируют признаки, которые обычно проявляются или наблюдаются у реальных живых органов. Такое поведение кровеносного сосуда 311 может соответствовать метаданным согласно настоящему описанию. Например, у кровеносного сосуда 311 пациента, страдающего заболеванием, которое, согласно имеющимся сведениям, вызывает обызвествление кровеносных сосудов, можно инициировать сгибание или иную реакцию на введение катетера 312, отличную от реакции кровеносного сосуда 311 здорового пациента.

Как показано позицией 320 на ФИГ.3, вторая область или участок может предназначаться или относиться к представлению соответствующих метаданных. Например, как показано на рисунке, в ней могут быть представлены сведения о возрасте и весе пациента и другие метаданные. Как здесь было описано, использование различной информации, режимов представления и других характеристик может быть предусмотрено в связи с представлением метаданных. Так, представление метаданных в области 320 может быть коррелированно или синхронизировано с местоположением моделируемого инструмента или части моделируемого инструмента, который может быть показан в области моделирования 310. Например, метаданные, относящиеся к конкретному местоположению или области могут отображаться в области 320, когда катетер 311 или кончик катетера 311 находится в непосредственной близости от такого конкретного местоположения или области.

Например, метаданные, относящиеся к первому местоположению, могут быть представлены в области 320, когда кончик катетера 312 оказывается в пределах заданного расстояния от такого первого местоположения. По мере выполнения моделируемой процедуры и перемещения катетера 312 ко второй области или местоположению метаданные, относящиеся к такому второму местоположению или области, могут быть представлены в области 320, например, пока кончик катетера 312 находится в пределах заданного расстояния от такого второго местоположения. Корреляция, синхронизация, координация и (или) интеграция имитационной модели и (или) процедуры с представлением соответствующих метаданных согласно настоящему описанию могут быть реализованы и (или) выполнены в соответствии с любой применимой конструкцией или конфигурацией. Например, как показано на ФИГ.1, блок представления данных 125 может взаимодействовать с блоком моделирования 115 с целью получения любой существенной информации или параметров, относящихся к состоянию, контексту, ходу выполнения или другому аспекту моделирования. Блок представления данных 125 может также взаимодействовать с хранилищем данных 140 (или любым другим подходящим хранилищем данных) с целью получения существенных метаданных и дальнейшего отображения таких метаданных. Соответственно, обрабатывая любую существенную информацию, относящуюся к моделированию и метаданным, блок представления данных 125 может координировать, синхронизировать или иным образом связывать представление метаданных с моделируемой процедурой.

Например, поскольку имитационная модель, используемая для моделируемой процедуры, может строиться на основе метаданных, эта имитационная модель может содержать ссылки на соответствующие метаданные. Как известно из уровня техники, перекрестные ссылки, относящиеся к нескольким объектам, структурам или элементам, могут использоваться, чтобы связывать цифровые элементы, объекты данных или другие структуры друг с другом. Например, конкретная область или объем имитационной модели может генерироваться на основе или в соответствии с конкретными метаданными согласно настоящему описанию. В связи с этим, перекрестные ссылки, относящиеся к элементам имитационной модели и информации, параметрам или элементам метаданных, можно сохранять и использовать для того, чтобы коррелировать, координировать, синхронизировать или иным образом связывать представление имитационной модели и (или) процедуры с соответствующими метаданными.

Так, блок представления данных 125 может принимать или получать ссылку на параметр метаданных (например, конкретное значение), на основе которого была построена модель (например, блоком построения модели 110) и использовать такую ссылку для извлечения соответствующего параметра метаданных или значения из хранилища 140 и дальнейшего отображения параметра метаданных, как показано позицией 320. Может быть осуществлена генерация любого представления, объединяющего комплексное представление метаданных и имитационной модели согласно настоящему описанию. Например (хотя это не показано на рисунке), вместо или в дополнение к отображению метаданных в области 320, метаданные могут отображаться в области моделирования 310. Так, при помощи перекрестных ссылок, как описано выше, метаданные, относящиеся к конкретной области или анатомическому органу, могут отображаться рядом, сверху (например, в режиме перекрытия) или вблизи от этой области или органа.

Как показано позицией 330, третья область может использоваться для отображения инструкций, предложений или другой информационной поддержки действий оператора системы 100. Такая информационная поддержка может быть основаны на метаданных. Например, исходя из метаданных, указывающих на возможную чувствительность пациента к конкретному лекарству, в области 330 может отображаться предложение уменьшить количество такого лекарства. Другие примером может служить предложение об увеличении дозы или введении конкретного вещества. Например, на основе метаданных может быть определено, что пациенту может потребоваться вещество для разжижения крови, которое облегчит или будет способствовать выполнению процедуры. Соответственно, в области 330 может быть представлено предложение о введении подходящего лекарственного средства или вещества.

Согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть определены или выбраны параметры, подлежащие контролю. Для контролируемых или отслеживаемых параметров могут быть заданы связанные с ними условные операции. Например, контролироваться могут моделируемые основные физиологические показатели, такие как кровяное давление или частота сердечных сокращений имитационной модели. С контролируемыми параметрами могут быть связаны опасные для жизни состояния или другие критерии. Например, согласно определению или выбору, сделанному пользователем, тревожное сообщение (сообщение об опасном состоянии) может быть подано, когда сигнал частоты сердечных сокращений, вырабатываемый цифровой моделью, превышает заданную частоту. Текущий контроль параметров, условий или других аспектов, относящихся к цифровой модели, может выполняться в соответствии с любыми критериями, правилом, порогом, пределом, количеством, уровнем или другой величиной или параметром. Текущий контроль параметров может выполняться в реальном времени, например, один из основных физиологических показателей пациента может контролироваться во время выполнения моделируемой процедуры, как это может происходить во время реальной (немоделируемой) процедуры. Выдача тревожного сообщения и (или) иной способ предоставления информации, относящейся к отслеживаемым или контролируемым параметрам, может выполняться в реальном времени. Например, выдача сообщения о том, что продолжительность воздействия была превышена, может происходить в реальном времени при выполнении моделируемой процедуры. Любая информация, относящаяся к контролируемым параметрам, может сохраняться. Так, сохраняемый план выполнения процедуры может включать значения, относящиеся к отслеживаемым параметрам. Например, при обнаружении опасного состояния время возникновения тревоги (например, соответствующее время от начала процедуры), значение, уровень или количество, которое вызвало опасное состояние, и другая существенная информация может регистрироваться в плане выполнения процедуры. Возможны и другие схемы регистрации, например регистрация информации, относящейся к контролируемым параметрам, может быть периодической, непрерывной или выполняемой иным образом.

Как показано позицией 340, четвертая область может использоваться для отображения предупреждающих сообщений или показаний, которые могут генерироваться на основе метаданных. Например, на основе метаданных могут вычисляться один или несколько пределов, относящихся к воздействию излучения. Так, максимальная продолжительность воздействия и (или) интенсивность излучения, относящиеся к пожилому пациенту, могут быть не такими, как показатели, относящиеся к молодому пациенту. Другие критерии, такие как пол, чувствительность к лекарствам и т.д., могут быть существенными для различных аспектов процедуры. Соответственно, тревожные сообщения, предупреждения или другие показания могут формироваться на основе процедуры и метаданных и отображаться в области 340, как здесь было описано. Другие области (не показаны) могут содержать элементы пользовательского интерфейса, например объекты графического интерфейса пользователя (ГИП), которые позволяют пользователю управлять различными аспектами моделируемой процедуры и отображать медицинские данные согласно настоящему описанию. Так, можно осуществлять выбор и управление различными аспектами, например, цветом предупредительных сообщений, звуком и т.д., как известно из уровня техники. В других вариантах осуществления на дисплее могут быть показаны другие области. Так, КТ-срез, относящийся к местоположению медицинского инструмента, может быть показан, например, в отдельной области или наложенным на модель.

Представление метаданных может выполняться автоматически, например, в соответствии с различными ограничениями, условиями, событиями или другими аспектами, относящимися к моделируемой процедуре. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения возможны автоматически выполняемые выбор, представление, замена или иные виды манипулирования метаданными, например, исходя из хода выполнения, состояния и (или) контекста моделируемой процедуры. Например, кнопка-флажок (не показана) позволяет пользователю выбирать режим представления метаданных в соответствии с местоположением инструмента или части инструмента. Так, установка кнопки-флажка «следуйте за кончиком» вызывает в различных вариантах осуществления изобретения обновление представления данных медицинского изображения исходя из местоположения кончика моделируемого катетера, например, катетера 312. Следует понимать, что области 310, 320, 330 и 340 могут быть по другому расположены и (или) настроены пользователем. Таким образом, представление метаданных может происходить в соответствии с ходом моделируемой процедуры. В качестве альтернативного или дополнительного варианта, метаданные могут быть представлены с учетом выбора местоположения или области в имитационной модели. Так, после принятия команды выбора, например, щелчка кнопкой мыши по конкретному месту или элементу имитационной модели, соответствующие метаданные могут быть отображены, например, в специально выделенной области или участке, таком как область 320 на ФИГ.3. Соответственно, врачу могут быть предоставлены метаданные, относящиеся к имитационной модели. Такое представление метаданных может осуществляться в ходе выполнения моделируемой процедуры или в режиме offline. Например, врач может сделать паузу, остановить или прервать выполнение моделируемой процедуры, изучить имитационную модель (которая может быть статичной или «замороженной»), а затем выбрать просмотр метаданных, относящихся к конкретному месту в рамках модели, например, щелкнув по исследуемому месту на модели. Представление метаданных на основе выбора какого-либо места на имитационной модели может выполняться с использованием перекрестных ссылок, как здесь было описано.

Возвращаясь к ФИГ.2, отметим, что, как показано блоком 245, последовательность действий может включать поддержку пользователя при выполнении процедуры с визуальным контролем на основе метаданных и хода выполнения моделируемой визуальной процедуры. Например, поддержка может предоставляться в области 330 на ФИГ.3 согласно настоящему описанию. Как показано блоком 250, последовательность действий может включать в себя определение опасного состояния и его отображение на основе метаданных и хода моделирования процедуры с визуальным контролем. В соответствии с этим могут быть определены различные аспекты имитационной модели (например, частота сердечных сокращений, температура и т.д.), связанные с метаданными и опасным состоянием. Так, хотя та или иная конкретная частота сердечных сокращений может быть признана слишком высокой или опасной и вызвать формирование тревожного сообщения для оператора системы 100, та же самая частота сердечных сокращений в том случае, когда пациент ребенок младшего возраста, может не вызывать формирование тревожного сообщения. Аналогичным образом, хотя конкретная частота сердечных сокращений после введения лекарства может считаться нормальной (например, если известно, что данное лекарство повышает частоту сердечных сокращений), та же самая частота сердечных сокращений может вызвать формирование и отображение или предоставление тревожного сообщения, если с момента введения лекарства прошел определенный период времени. Соответственно, тревожные сообщения, предупреждения или другие показания могут основываться, по меньшей мере частично, на существенных метаданных и (или) ходе моделируемой процедуры.

Как показано блоком 255, последовательность действий может включать хранение информации, относящейся к моделированию процедуры с визуальным контролем, в базе данных. Так, вся моделируемая процедура, включая отображаемые метаданные, действия оператора, моментальные снимки состояния моделирования и любую отображаемую или иным образом предоставляемую информацию, может записываться и храниться, например, в архиве PACS или любой подходящей или применимой базе данных, хранилище или архиве. Выбор, предложение и (или) использование инструментов, лекарств и элементов в моделируемой процедуре можно записывать и сохранять. Так, вся моделируемая процедура и любая существенная информация, данные или параметры могут сохраняться в виде плана выполнения процедуры, который можно использовать на более позднем этапе с целью планирования или подготовки к реальной процедуре, например, к реальной процедуре, выполняемой на теле пациента, связанного с этими метаданными.

Например, план выполнения процедуры, сохраняемый, как показано блоком 255, может включать инструменты, элементы и лекарства, предлагаемые и выбираемые в ходе моделируемой процедуры, таким образом, чтобы предложение или выбор, сделанные в ходе моделируемой процедуры, можно было показать или указать врачу, например, путем воспроизведения моделируемой процедуры, или путем предоставления информации иным способом в рамках сохраняемого плана выполнения процедуры. Другие параметры или данные в сохраняемом плане выполнения процедуры могут представлять собой положение рентгеновской С-дуги, ориентацию или угловое расположение, любые существенные данные о патологических изменениях и (или) моделируемое изображение. План выполнения процедуры может сохраняться в любом хранилище данных. Как правило, понятия «первичные метаданные» или «хранилище первичных метаданных», используемые в настоящем описании, могут относиться к содержанию метаданных или хранилища для чтения или получения, а также записи или хранения метаданных. Так, заголовок DICOM может использоваться в качестве хранилища первичных метаданных путем считывания метаданных из заголовка DICOM, например, в целях создания цифровой модели на основе метаданных, и записи метаданных в заголовок DICOM (например, при помощи DICOM-тега); например, любые результаты, комментарии или другая информация, относящаяся к моделируемой процедуре или плану выполнения процедуры, могут быть записаны в заголовке DICOM или другом хранилище первичных метаданных или контенте. Например, хранилище первичных метаданных (которое может представлять собой или входить в состав хранилища метаданных 147) может служить для сохранения плана выполнения процедуры. В других вариантах осуществления система PACS может использоваться для хранения плана выполнения процедуры, например, в заголовке DICOM, относящемся к конкретному пациенту.

План выполнения процедуры может включать любой существенный аспект. Например, такие аспекты, как рентгеновская камера, маршрут или целенаправленное продвижение катетера, выбор инструмента, используемое лекарство, элемент (например, тип и свойства стента) могут быть зарегистрированы в качестве части плана выполнения процедуры. Совместно с планом выполнения процедуры может храниться любая другая информация. Например, любые метаданные или данные изображения (например, один или несколько КТ-срезов или изображений) могут храниться в качестве составной части или совместно с планом выполнения процедуры. Другим примером данных, которые могут представлять собой часть плана выполнения процедуры, может служить рентгеновское изображение, полученное или синтезированное на основе цифровой визуальной модели согласно настоящему описанию. Как правило, план выполнения процедуры представляет собой план предстоящей процедуры, который может определять или предлагать подход, хирургические инструменты, учитывать потенциальные осложнения, связанные с такими аспектами, как положение или угол рентгеновской С-дуги (возможно, для конкретных этапов процедуры), представлять вид и данные о патологических изменениях и т.д.

Сохраняемая процедура может в любой момент времени быть загружена, например, в систему 100, и воспроизведена, например, для подготовки, обучения или других применимых целей, например, для подготовки к выполнению процедуры. В одном из конкретных вариантов осуществления с использованием стандарта DICOM информация может храниться вместе с изображениями или другими объектами DICOM, например, в качестве метаданных, связанных с информацией DICOM. Использование плана выполнения процедуры позволяет улучшить реальную процедуру, например, уменьшить воздействие излучения и (или) сократить время выполнения процедуры, поскольку врач получает возможность лучше подготовиться к реальной процедуре, анализируя, воспроизводя или иным образом используя план выполнения процедуры. Так, план выполнения процедуры может быть представлен (например, воспроизведен) врачу во время реальной или фактической процедуры.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут включать устройство, содержащее машиночитаемый носитель информации, предназначенный для хранения команд, которые, при их исполнении компьютером, инициируют прием компьютером данных медицинского изображения, относящихся к конкретному пациенту, прием метаданных, относящихся к конкретному пациенту, и создание персонифицированной цифровой визуальной модели анатомической структуры конкретного пациента на основе данных медицинского изображения и метаданных. При исполнении компьютером эти команды могут инициировать реализацию компьютером компьютерного моделирования процедуры с визуальным контролем с использованием цифровой визуальной модели и метаданных и манипулирование цифровой визуальной моделью на основе метаданных. Устройство согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может включать блоки, модули, компоненты или элементы, такие как машиночитаемый носитель информации компьютера или процессора или среду для хранения данных компьютера или процессора, такую как устройство памяти, дисковый накопитель или флэш-память с портом USB, кодирующий, включающий или сохраняющий команды, например, машинные команды, которые, когда их выполняет процессор или контроллер, реализуют описанные здесь способы.

Хотя варианты осуществления настоящего изобретения в этом отношении не ограничены, термины «множество» или «набор», используемые в настоящем описании, могут включать в себя, например, «несколько» или «два или больше». Термины «множество» или «набор» могут использоваться в данном описании изобретения, чтобы охарактеризовать два или большее количество компонентов, устройств, элементов, блоков, параметров и т.п.

Если это прямо не предусмотрено, варианты осуществления описанного здесь способа не ограничены каким-либо конкретным порядком или последовательностью. Кроме того, некоторые из описанных вариантов осуществления способа или их элементов могут возникать или выполняться одновременно или в течение перекрывающихся моментов времени. Как известно из уровня техники, выполнение сегмента исполняемого кода, такого как функция, задача, подзадача или программа, может называться выполнением функции, программы или другого компонента.

Хотя варианты осуществления изобретения в этом отношении не ограничены, обсуждение, в котором используются такие термины, как, например, «обработка», «вычисление», «расчет», «определение», «установление», «анализ», «проверка» и им подобные, может относится к операции (-ям) или процессу (-ам), выполняемым компьютером, вычислительной платформой, вычислительной системой, или другим электронным вычислительным устройством, которое манипулирует и (или) преобразует данные, представляемые в качестве физических (например, электронных) величин в регистрах и (или) блоках памяти компьютера, в другие данные, аналогичным образом представляемые в качестве физических величин в регистрах и (или) блоках памяти компьютера или других носителях информации, которые могут хранить команды на выполнение операций и (или) процессов.

Хотя в описании были проиллюстрированы и описаны определенные признаки, специалисты в данной области могут предложить много модификаций, изменений, вариантов замены или эквивалентов. В связи с этим следует понимать, что прилагаемая формула изобретения распространяется на такие модификации и изменения, каждое из которых входит в подлинный объем изобретения.

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.

1. Способ моделирования медицинской процедуры с визуальным контролем, в котором:

принимают, при помощи вычислительного устройства, данные медицинского изображения, относящиеся к конкретному пациенту;

принимают, при помощи вычислительного устройства, метаданные анамнеза болезни, относящиеся к медицинским карточкам конкретного пациента, не включающие данные медицинского изображения;

создают, при помощи вычислительного устройства, индивидуальную для пациента цифровую визуальную модель анатомической структуры конкретного пациента на основе данных медицинского изображения и метаданных анамнеза болезни, при этом указанная индивидуальная для пациента цифровая визуальная модель демонстрирует моделируемое индивидуальное для пациента физиологическое поведение на основе указанных метаданных анамнеза болезни, а моделируемое индивидуальное для пациента физиологическое поведение включает взаимодействие, и/или реакцию, и/или ответную реакцию; причем индивидуальная для пациента цифровая визуальная модель включает трехмерную (3D) анатомическую модель анатомической структуры; и индивидуальную для пациента цифровую визуальную модель отображают на дисплее; и

используют индивидуальную для пациента цифровую визуальную модель при моделировании медицинской процедуры с визуальным контролем, при этом моделирование включает приложение силовой обратной связи к физическому медицинскому инструменту, с которым работает врач, использующий моделирование, при этом моделируемое индивидуальное для пациента физиологическое поведение включает взаимодействие индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели с физическим медицинским инструментом, учитывающее метаданные анамнеза болезни.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает манипулирование цифровой визуальной моделью в соответствии с метаданными анамнеза болезни.

3. Способ по п. 1, в котором предлагают, при помощи вычислительного устройства, по меньшей мере частично на основе метаданных анамнеза болезни, по меньшей мере один физический медицинский инструмент для использования в процедуре с визуальным контролем; принимают в вычислительном устройстве выбор физического медицинского инструмента от пользователя и обеспечивают имитационную модель выбранного физического медицинского инструмента, причем моделирование включает манипулирование имитационной моделью выбранного физического медицинского инструмента, а моделируемое физиологическое поведение конкретного пациента включает взаимодействие цифровой визуальной модели с имитационной моделью физического медицинского инструмента в соответствии с метаданными анамнеза болезни.

4. Способ по п. 1, в котором предлагают, по меньшей мере частично на основе метаданных анамнеза болезни, дозу вводимого вещества и принимают выбор дозы вещества, при этом моделируемое физиологическое поведение конкретного пациента включает реакцию на выбранную дозу вещества в соответствии с метаданными анамнеза болезни.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что моделирование включает следующие шаги: обнаруживают, по меньшей мере частично на основе метаданных анамнеза болезни, опасное состояние и указывают пользователю на это опасное состояние.

6. Способ по п. 1, включающий генерацию искусственных данных медицинского изображения на основе принятых данных медицинского изображения и на основе метаданных анамнеза болезни.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что данные медицинского изображения получают от одной из следующих систем: система компьютерной томографии (КТ), система магнитно-резонансной томографии (МРТ), рентгенографическая система, система позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), ультразвуковая система, архив системы архивации и передачи изображений (PACS) и система флюороскопии.

8. Способ по п. 1, включающий хранение процедуры компьютерного моделирования в виде плана выполнения процедуры в по меньшей мере первичных метаданных пациента и/или заголовке формата цифрового изображения и коммуникации, DICOM.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что метаданные конкретного пациента включают один или более элемент из следующего списка: информация, относящаяся к анамнезу болезни или состоянию пациента, заболеваниям, аллергическим реакциям, чувствительности к лекарствам, возрасту.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что взаимодействие, и/или реакция, и/или ответная реакция включают один или более элемент из следующего списка: эластичность кровеносного сосуда, скорость кровотока, реакция на определенные лекарства или различные дозы лекарства, прочность кости, вероятность разрыва, чувствительность к излучению, реакция сосуда на различные значения давления раздувания баллона.

11. Машиночитаемый носитель информации с записанными на нем командами, которые, при их исполнении на компьютере, обеспечивают выполнение компьютером следующих действий: прием данных медицинского изображения, относящихся к конкретному пациенту; прием метаданных анамнеза болезни, относящихся к медицинским карточкам конкретного пациента, не включающих данные медицинского изображения; создание индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели анатомической структуры конкретного пациента, демонстрирующей моделируемое индивидуальное для пациента физиологическое поведение, при этом моделируемое индивидуальное для пациента физиологическое поведение основано на данных медицинского изображения и указанных метаданных анамнеза болезни, относящихся к по меньшей мере одной из медицинских карточек конкретного пациента, а индивидуальная для пациента цифровая визуальная модель используется при компьютерном моделировании медицинской процедуры с визуальным контролем, причем индивидуальная для пациента цифровая визуальная модель включает трехмерную (3D) анатомическую модель анатомической структуры, и индивидуальная для пациента цифровая визуальная модель отображена на дисплее; и моделирование процедуры с визуальным контролем с использованием индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели, причем моделирование включает приложение силовой обратной связи к физическому медицинскому инструменту, с которым работает врач, использующий моделирование, при этом моделируемое индивидуальное для пациента физиологическое поведение включает взаимодействие индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели с физическим медицинским инструментом, учитывающее метаданные анамнеза болезни.

12. Машиночитаемый носитель по п. 11, отличающийся тем, что компьютерное моделирование включает манипулирование цифровой визуальной моделью в соответствии с метаданными анамнеза болезни.

13. Машиночитаемый носитель по п. 11, отличающийся тем, что исполняемые команды обеспечивают выполнение компьютером следующих действий: предложение, по меньшей мере частично на основе метаданных анамнеза болезни, по меньшей мере одного физического медицинского инструмента для использования в процедуре с визуальным контролем; прием выбора физического медицинского инструмента от пользователя; обеспечение имитационной модели выбранного физического медицинского инструмента, причем моделирование включает манипулирование имитационной моделью выбранного физического медицинского инструмента, а моделируемое физиологическое поведение конкретного пациента включает взаимодействие с имитационной моделью физического медицинского инструмента в соответствии с метаданными анамнеза болезни.

14. Машиночитаемый носитель по п. 11, отличающийся тем, что исполняемые команды обеспечивают выполнение следующих действий: предложение, по меньшей мере частично на основе метаданных анамнеза болезни, дозы вводимого вещества; и прием выбора дозы вещества, при этом моделируемое физиологическое поведение конкретного пациента включает реакцию на выбранную дозу вещества в соответствии с метаданными анамнеза болезни.

15. Машиночитаемый носитель по п. 11, отличающийся тем, что исполняемые команды обеспечивают обнаружение, по меньшей мере частично на основе метаданных анамнеза болезни, опасного состояния и указывание пользователю на это опасное состояние.

16. Машиночитаемый носитель по п. 11, отличающийся тем, что исполняемые команды конфигурируют компьютер для генерирования искусственных данных медицинского изображения на основе принятых данных медицинского изображения и на основе метаданных анамнеза болезни.

17. Машиночитаемый носитель по п. 11, отличающийся тем, что данные медицинского изображения поступают от одной из следующих систем: система компьютерной томографии (КТ), система магнитно-резонансной томографии (МРТ), рентгенографическая система, система позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), ультразвуковая система, архив системы архивации и передачи изображений (PACS) и система флюороскопии.

18. Машиночитаемый носитель по п. 11, отличающийся тем, что исполняемые команды обеспечивают хранение процедуры компьютерного моделирования в виде плана выполнения процедуры по меньшей мере в первичных метаданных пациента и/или заголовке DICOM.

19. Машиночитаемый носитель информации с записанными на нем командами, которые, при их исполнении вычислительным устройством, обеспечивают прием посредством вычислительного устройства данных медицинского изображения, относящихся к конкретному пациенту; прием посредством вычислительного устройства метаданных анамнеза болезни, относящихся к медицинским карточкам конкретного пациента, причем метаданные анамнеза болезни не включают данные медицинского изображения; и создание посредством вычислительного устройства индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели анатомической структуры конкретного пациента на основе данных медицинского изображения и метаданных анамнеза болезни и использование индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели при моделировании, причем индивидуальная для пациента цифровая визуальная модель демонстрирует моделируемое индивидуальное для пациента физиологическое поведение на основе метаданных анамнеза болезни, причем моделируемое индивидуальное для пациента физиологическое поведение включает взаимодействие индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели с физическим медицинским инструментом, учитывающее метаданные анамнеза болезни.

20. Машиночитаемый носитель по п. 19, отличающийся тем, что исполняемые команды обеспечивают выполнение компьютерного моделирования процедуры с визуальным контролем с использованием индивидуальной для пациента цифровой визуальной модели.