檢查成像系統(tǒng)、以及醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢查成像系統(tǒng)、以及醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 本文中所提供的"【背景技術(shù)】"描述是為了整體地呈現(xiàn)本公開的背景的目的。對在
【背景技術(shù)】部分描述的本發(fā)明人的工作、以及在申請時不能另作為現(xiàn)有技術(shù)的說明書的方面 既沒有明示也沒有暗示被認(rèn)為是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 當(dāng)對人體的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行手術(shù)時，減少對身體的切口或侵入的次數(shù)和尺寸是有利 的。為了完成這個，經(jīng)常利用涉及內(nèi)窺鏡檢查法的手術(shù)方法。內(nèi)窺鏡檢查法是利用直接被 插入身體以獲取和顯示身體在顯示裝置（諸如，電視監(jiān)控器）上的內(nèi)部圖像的內(nèi)窺鏡的醫(yī) 學(xué)成像方法。使用內(nèi)窺鏡進(jìn)行手術(shù)的外科醫(yī)生觀看由內(nèi)窺鏡獲取的在顯示裝置上的圖像以 便為他們的動作進(jìn)行指導(dǎo)。涉及內(nèi)窺鏡檢查法的手術(shù)（諸如開腹手術(shù)），也稱作鎖孔手術(shù) (key-holesurgery)或微創(chuàng)手術(shù)，通常需要比常規(guī)方法小的切口，因為進(jìn)行手術(shù)的區(qū)域不 需要直線的視線。
[0004] 由于手術(shù)的精密和準(zhǔn)確的特征，從而希望為外科醫(yī)生提供進(jìn)行手術(shù)的區(qū)域的準(zhǔn)確 圖像。通常，由內(nèi)窺鏡在顯示裝置上再現(xiàn)的圖像是二維的，因此沒有為外科醫(yī)生提供足夠的 景深感。因此，最近已生產(chǎn)了能夠為外科醫(yī)生呈現(xiàn)S3D圖像的體視三維（S3D)內(nèi)窺鏡。然 而，當(dāng)使用S3D內(nèi)窺鏡檢查法時可能出現(xiàn)許多問題。例如，由于內(nèi)窺鏡通常操作的小的遮蔽 空間，要成像的區(qū)域的內(nèi)窺鏡之間的距離與S3D內(nèi)窺鏡的光圈之間的距離相比可能小。因 此，所得到的S3D圖像可能不方便看，因而可能減小外科醫(yī)生移動的準(zhǔn)確度并增大外科醫(yī) 生疲勞度。此外，不同的外科醫(yī)生應(yīng)具有恰當(dāng)觀看由S3D內(nèi)窺鏡產(chǎn)生的S3D圖像的能力，因 此不同的外科醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)時會體會觀看S3D圖像帶來的不同程度的好處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供外科手術(shù)成像系統(tǒng)，外科手術(shù)成像系統(tǒng)包括能操作 以獲取場景圖像的圖像獲取裝置以及能操作以從場景中的點提取距離信息的距離提取裝 置，其中，提取距離信息是圖像獲取裝置與場景中的點之間的距離。手術(shù)圖像系統(tǒng)也包括能 操作以生成像素的圖像生成裝置，其中，生成像素與所獲取的圖像中的像素相關(guān)，并且由距 離信息獲得生成像素值。圖像結(jié)合裝置能操作以將所生成的像素與所獲取的圖像結(jié)合，其 中，所生成的像素取代與其相關(guān)聯(lián)的所獲取的圖像的像素以形成合成圖像。接下來圖像顯 示裝置能操作以顯示合成圖像。手術(shù)成像系統(tǒng)為外科醫(yī)生提供可替換手段以觀看進(jìn)行手術(shù) 的場景的深度信息而不觀看體視3D(S3D)圖像。在合成圖像中顯示深度信息并通過生成和 顯示像素傳達(dá)，像素的值基于從場景中提取的距離。以這種方式顯示距離和深度信息避免 與向外科醫(yī)生顯示S3D圖像相關(guān)的問題。問題可能包括圖像具有過高的深度，在顯示裝置 前出現(xiàn)所有場景特征，以及個別外科醫(yī)生舒適地觀看S3D圖像的能力不等。
[0006] 在本發(fā)明的另一實施方式中，手術(shù)成像系統(tǒng)包括S3D圖像獲取裝置，其能操作以 獲取場景的一對體視圖像。S3D圖像獲取裝置的使用允許從獲取圖像提取有關(guān)場景中點的 深度信息并用于生成像素。包含S3D內(nèi)窺鏡也允許使用現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡以及在S3D圖像旁示 出合成圖象，以便外科醫(yī)生能夠選擇要觀看的場景圖像。
[0007] 在本發(fā)明另一個實施方式中，手術(shù)成像裝置包括圖像選擇裝置，能操作以選擇一 對獲取S3D圖像中的一個圖像以便形成與生成像素結(jié)合的獲取圖像。包含圖像選擇裝置允 許在圖像獲取裝置已獲取多個圖像時將單個圖像用作獲取圖像。
[0008] 在本發(fā)明的另一實施方式中，其中圖像獲取裝置是S3D圖像獲取裝置，手術(shù)成像 系統(tǒng)的距離提取裝置能操作以提取圖像獲取裝置與一對獲取S3D圖像中場景中的點之間 的距離。提取距一對S3D圖像的距離使系統(tǒng)獲得距離信息而無需專用距離測量裝置，因此 使現(xiàn)有S3D圖像獲取裝置用于手術(shù)圖像系統(tǒng)。
[0009] 在本發(fā)明的另一實施方式中，手術(shù)成像系統(tǒng)的圖像生成裝置能操作以生成多個像 素，多個像素構(gòu)成數(shù)值距離測量，并且數(shù)值距離測量是場景中的點與基準(zhǔn)點之間的測量。生 成構(gòu)成數(shù)值距離測量的多個像素為外科醫(yī)生易于解釋場景中的兩個點之間的合成圖象中 的距離測量做準(zhǔn)備。這在外科醫(yī)生試圖定位患者中的物體或者嘗試確保場景中的兩個特征 不緊密接近時是有利的。
[0010] 在本發(fā)明的另一實施方式中，手術(shù)成像系統(tǒng)的圖像生成裝置能操作以生成多個像 素，從距離信息中得出多個像素中各個像素的顏色。場景中距離的合成圖像中基于顏色的 顯像為外科醫(yī)生提供直覺并容易解釋距離信息而不用觀看S3D圖像或者將數(shù)值測量放在 合成圖像中。
[0011] 在本發(fā)明的另一實施方式中，手術(shù)成像系統(tǒng)的圖像生成裝置能操作以生成多個像 素，其中從距離信息中得出多個像素中各個像素的色度飽和度。場景中距離的合成圖像中 基于色度的顯像為外科醫(yī)生提供直覺并容易解釋距離信息而不用觀看S3D圖像或者將數(shù) 值測量放在合成圖像中。除此之外，根據(jù)距離改變圖像的色度保存合成圖像中場景的顏色， 因而確保外科醫(yī)生可輕易識別具有區(qū)別性顏色的場景的特征。
[0012] 在本發(fā)明的另一實施方式中，手術(shù)成像系統(tǒng)的距離提取裝置包括距離傳感器，能 操作以直接測量圖像獲取裝置與場景中點之間的距離，測量距離形成距離信息。包含專用 距離測量裝置允許測量場景中特征的距離而不需S3D圖像及使用相關(guān)距離提取技術(shù)。因 此，與S3D圖像獲取裝置相比圖像獲取裝置的尺寸可以減小，因為僅需要一個光圈。
[0013] 在本發(fā)明的另一實施方式中，手術(shù)成像系統(tǒng)包括能操作以變換距離信息的距離確 定裝置。變換的距離信息形成距離信息并且對應(yīng)基準(zhǔn)點與場景中的點之間的距離，與圖像 獲取裝置和場景中的點之間的距離相反。距離確定裝置允許測量點而非圖像獲取裝置之間 的距離并且顯示給外科醫(yī)生，由此為外科醫(yī)生提供附加信息，這些附加信息在其他情況下 不可用。提供附加信息可進(jìn)而改善外科醫(yī)生進(jìn)行的手術(shù)的準(zhǔn)確度和質(zhì)量。
[0014] 在本發(fā)明的另一實施方式中，使用手術(shù)成像系統(tǒng)的外科醫(yī)生可相對于基準(zhǔn)點定義 用其測量的距離?；鶞?zhǔn)點的手動定義允許外科醫(yī)生相對于他們選擇的點測量場景中的距 離，例如，該基準(zhǔn)點可以是場景中的切口。因此，該實施方式允許外科醫(yī)生定制他們需要的 合成圖像，從而可能改善他們進(jìn)行手術(shù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確度。
[0015] 根據(jù)另一方面，提供一種醫(yī)學(xué)成像裝置，包括：圖像獲取裝置，能操作以獲取場景 的圖像；距離提取裝置，能操作以從場景中的點提取距離信息，距離信息是圖像獲取裝置與 場景中的點之間的距離；圖像生成裝置，能操作以生成像素，生成像素與所獲取的圖像中的 像素相關(guān)，并且從距離信息中得出生成像素的值；圖像結(jié)合裝置，能操作以將所生成的像素 與所獲取的圖像結(jié)合，其中，所生成的像素取代與其相關(guān)的所獲取的圖像的像素以形成合 成圖像；以及輸出端，能操作以向圖像顯示裝置提供合成圖像。
[0016] 根據(jù)另一方面，提供一種圖像檢查裝置，包括：圖像獲取裝置，能操作以獲取場景 的圖像；距離提取裝置，能操作以從場景中的點提取距離信息，距離信息是圖像獲取裝置與 場景中的點之間的距離；圖像生成裝置，能操作以生成像素，生成像素與所獲取的圖像中的 像素相關(guān)，并且從距離信息得出生成像素的值；圖像結(jié)合裝置，能操作以將所生成的像素與 所獲取的圖像結(jié)合，其中，所生成的像素取代與其相關(guān)的所獲取的圖像的像素以形成合成 圖像；以及輸出端，能操作以提供合成圖像到圖像顯示裝置。
[0017] 在此以上特征涉及設(shè)備、系統(tǒng)或裝置特征，具體要視情況而定，在其他實施方式中 也預(yù)見了方法特征。也預(yù)見其他適當(dāng)軟件代碼和存儲介質(zhì)特征。
[0018] 以概述方式提供了上述段落，而不旨在限制以下權(quán)利要求的范圍。通過參照以下 結(jié)合附圖所做的詳細(xì)描述，可更好地理解所描述的實施方式和另外的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0019] 通過參照以下結(jié)合附圖所做的詳細(xì)描述，對本公開更全面的理解及其許多附帶的 優(yōu)點將會很容易地獲得并且變得更好理解，附圖中：
[0020] 圖1示出了實例手術(shù)成像系統(tǒng)的示意圖。
[0021] 圖2a和圖2b示出了實例二維圖像獲取裝置的示意圖。
[0022] 圖3a和3b示出了實例體視三維圖像獲取裝置的示意圖。
[0023] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的手術(shù)成像系統(tǒng)的示意圖。
[0024] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的處理器結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0025] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的手術(shù)成像系統(tǒng)的操作方法的流程圖。
[0026] 圖7a和7b示出了由圖3a和3b的圖像獲取裝置捕獲的實例體視圖像的示意圖。
[0027] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的實例圖像獲取裝置的示意圖。
[0028] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的合成圖像的示意圖。
[0029] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的合成圖像的示意圖。
[0030] 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的合成圖像的示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 現(xiàn)參考附圖，其中，相同的參考標(biāo)號指代通篇幾個附圖中相同或者相應(yīng)部分。
[0032] 當(dāng)進(jìn)行手術(shù)時，如果外科醫(yī)生配有所進(jìn)行手術(shù)的區(qū)域的精確而詳盡的圖像會是有 益的。因此，手術(shù)成像是促進(jìn)外科醫(yī)生進(jìn)行準(zhǔn)確和成功的外科手術(shù)的因素。在本文中術(shù)語 手術(shù)是指外科手術(shù)的范圍，包括非侵入性（包括觀察）、微創(chuàng)和侵入性手術(shù)。因此，手術(shù)成像 是指與這些外科技術(shù)結(jié)合使用的成像。
[0033] 手術(shù)成像技術(shù)的一個實例是內(nèi)窺鏡檢查法。雖然內(nèi)窺鏡本身是圖像觀看和獲取裝 置，他們常常被用于稱作微創(chuàng)手術(shù)的外科手術(shù)中。使用內(nèi)窺鏡的手術(shù)克服了對進(jìn)行手術(shù)的 區(qū)域的直線視線的需要。因此，需要較小的切口，進(jìn)而可能會使得減少恢復(fù)時間而且降低侵 染可能性。由于這些優(yōu)勢，內(nèi)窺鏡手術(shù)或微創(chuàng)手術(shù)是流行外科技術(shù)。
[0034] 雖然下面討論在內(nèi)窺鏡的背景下的手術(shù)成像和圖像獲取裝置，本發(fā)明不限于此。 例如，以下討論同樣適用于腹