使用便携式设备的术前数据在实况视频上的叠加与配准制造技术

一种医学成像系统，包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器(114)和耦合到所述处理器的存储器(116)。所述存储器存储对象的记录解剖图像(130)和被配置为将所述记录解剖图像与实时图像对齐的配准模块(142)。便携式视频显示设备(132)包括相机(136)和显示屏(133)。所述便携式视频显示设备被配置为收集要与所述对象的所述记录解剖图像配准的所述对象的实时图像(134)，使得所述记录解剖图像的部分被同时地显示在所述便携式视频显示设备上与所述实时图像配准。通信链路(140)被配置为允许所述计算机设备与所述便携式视频显示设备之间的通信和数据传送。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及医疗器械并且更具体而言涉及使用便携式视频显示设备配准记录的图像与实况视频。
技术介绍
冠状动脉旁路移植术(CABG)是一种用于对被阻塞的冠状动脉的血管再造的外科手术程序。在常规的外科手术中，患者的胸骨被打开并且心脏被完全暴露。常常使用心肺旁路机，从而能够使心脏固定，使移植术更容易。已成功地执行了非体外循环，其中心脏不停跳并且利用在狭窄周围的局部区域中的机械结构使之稳定。在开放手术中，动脉经常部分地或完全地被纤维脂质组织叠加。这些动脉可能因该脂质组织层或因为它们在心肌中延伸而不可见。纤维脂质组织给外科医师寻找要执行吻合术的正确区域带来挑战。外科医师能够触诊心脏表面并感觉来自动脉的血液搏动和狭窄(例如因钙化造成的血管的窄化)两者。然而，该数据稀疏并且可能不足以将手术规划转移到手术位点。因此，需要在介入程序中提供术前成像的配准和叠加的方法，以允许术前结构到术中组织上的转移。一些方法需要使用专业且昂贵的硬件，这样的硬件一般不在开放外科手术的手术室中使用。例如，可能需要手术室中常常没有的额外的(一个或多个)跟踪系统。在一些实例中，用户需要利用特殊的光学跟踪器械来触诊心脏表面，以帮助外科医师将术前图像定向并配准到当前打开的心脏结构。在其他系统中，大多数的动脉都需要是可见的，以使得外科医师能够将它们数字化。因此，针对心脏直视旁路外科手术，在不使用手术室中一般不需要的昂贵的额外硬件时，尚不可能提供术前成像数据的配准和叠加，例如针对冠状动脉和旁路吻合术位点。常规方法除了复杂的工作流程之外，也需要对解剖学上的特征的繁琐跟踪和选择。
技术实现思路
根据本专利技术的原理，一种医学成像系统，包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器和被耦合到所述处理器的存储器。所述存储器存储对象的记录解剖图像和配准模块。所述配准模块被配置为将所述记录解剖图像与实时图像对齐。便携式视频显示设备包括相机和显示屏。所述便携式视频显示设备被配置为收集要与所述对象的所述记录解剖图像配准的所述对象的实时图像，使得所述记录解剖图像的部分被同时显示在所述便携式视频显示设备上与所述实时图像配准。通信链路被配置为允许所述计算机设备与所述便携式视频显示设备之间的通信和数据传送。一种用于医学成像的便携式视频显示设备，包括：被配置为收集实时视频的相机，以及被配置为和与实时图像配准的叠加图像一起同时地显示所述实时视频的显示屏。包括处理器和耦合到所述处理器的存储器。所述存储器存储所述记录对象的解剖图像和被配置为将所述记录解剖图像与所述实时图像对齐的配准模块。所述叠加图像包括所存储的解剖图像的至少部分，并且所述叠加图像被显示在所述便携式视频显示设备上，以辅助用户察看不易观察到的解剖特征。一种用于医学成像的方法，包括：存储对象的解剖图像；提供包括相机和显示屏的便携式视频显示设备，所述便携式视频显示设备被配置为收集所述对象的实时图像；将所述解剖图像的至少部分与所述实时图像配准；以及在所述便携式视频显示器上同时地显示与所述实时图像配准的所述解剖图像的所述至少部分。附图说明本公开的这些以及其他目的、特征和优点将从以下对其示例性实施例的详细描述变得显而易见，所述详细描述要联系附图来阅读。本公开将参考以下附图详细呈现对优选的实施例的以下描述，在附图中：图1是示出根据一个实施例的采用便携式视频显示设备的医学系统的方框/流程图；图2是根据一个实施例的便携式视频显示设备的示意图，示出在一侧上的相机和在相对侧上的显示屏；图3是示出根据一个实施例的便携式视频显示设备与工作站或处理计算机之间的交互或程序流的方框/流程图；图4是示出根据一个实施例的便携式视频显示设备的屏幕的图，示出带有冠状动脉的叠加的心脏的实时图像；图5是根据一个实施例的便携式视频显示设备的透视图，示出三维加速度计(或陀螺仪)；图6是示出根据一个实施例的便携式视频显示设备和在两个不同时间的解剖特征(例如心脏)的图，所述两个不同时间的解剖特征指示能够被补偿的两种示例性运动；图7是示出根据一个实施例的用于使用图像单应矩阵来跟踪图像的方法的流程图；图8是示出根据另一实施例的用于执行任务的具有扩展功能的便携式视频显示设备的方框/流程图；并且图9是示出根据示例性实施例的用于使用便携式视频显示设备来进行医学成像的方法的流程图。具体实施方式根据本专利技术的原理，提供了用于利用便携式视频功能设备来执行记录的图像配准来为开放外科手术作准备的系统与方法。在尤其有用的实施例中，可以采用带有计算能力的廉价的现成平板电脑计算设备或其他智能平板电脑设备。这样的设备的范例可以包括平板电脑、智能手机、专用平板电脑或显示设备等。配准方法与便携式视频及可视化设备的组合提供了一种系统，该系统允许对叠加有解剖特征(例如动脉、吻合术位点等)的内部器官和表面(例如心脏表面)的实时可视化，这能够辅助提供外科手术规划以及在程序(例如心脏直视冠状动脉旁路外科手术)期间对所述规划的执行。所述系统可以包括移动/便携式设备，例如在前侧(面向用户)具有屏幕并且在背侧具有视频相机(或网络相机)的平板电脑个人计算机(PC)或智能手机。任选地，带有高处理能力和高存储功能的PC可以被提供用于针对视频及其他应用的数据存储和处理。诸如Wi-Fi链路的数字链路被提供用于在移动/便携式设备与所述处理PC之间的通信。所述系统包括被配置并存储在移动/便携式设备和/或所述处理PC上的应用，以生成到由所述便携式设备提供的视频图像上的术前结构的叠加图像。不需要其他硬件或跟踪方法。在开放外科手术中，当不能使用内窥镜时，动脉的叠加是不可能的，使得外科医师在不使用某种外部视频流时不能使用叠加配准技术。本原理提供了对这样的问题的有效、廉价且简单的解决方案。应理解，将关于医疗器械描述本专利技术；然而本专利技术的教导要宽泛得多，并且适用于任意成像系统。在一些实施例中，本原理被用于跟踪或分析复杂的生物或机械系统。尤其地，本原理适用于对生物系统的跟踪和可视化程序、在身体的所有区域中的程序，例如肺、循环系统、肺部系统、胃肠道、排泄器官等。附图中描绘的元件可以被实施在硬件与软件的各种组合中，并且提供可以被组合在单个元件或多个元件中的功能。附图中所示的各种元件的功能能够通过使用专用硬件以及能够运行与合适的软件相关联的软件的硬件，来提供。当由处理器提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医学成像系统，包括：计算机设备，其包括处理器(114)和耦合到所述处理器的存储器(116)，所述存储器存储：对象的记录解剖图像(130)；以及配准模块(142)，其被配置为将所述记录解剖图像与实时图像(134)对齐；便携式视频显示设备(132)，其包括相机(136)和显示屏(133)，所述便携式视频显示设备被配置为收集要与所述对象的所述记录解剖图像配准的所述对象的所述实时图像，使得所述记录解剖图像的至少部分被同时地显示在所述便携式视频显示设备上与所述实时图像配准；以及通信链路(140)，其被配置为允许所述计算机设备与所述便携式视频显示设备之间的通信和数据传送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.28 US 61/665,3291.一种医学成像系统，包括：
计算机设备，其包括处理器(114)和耦合到所述处理器的存储器(116)，
所述存储器存储：
对象的记录解剖图像(130)；以及
配准模块(142)，其被配置为将所述记录解剖图像与实时图像
(134)对齐；
便携式视频显示设备(132)，其包括相机(136)和显示屏(133)，所
述便携式视频显示设备被配置为收集要与所述对象的所述记录解剖图像配
准的所述对象的所述实时图像，使得所述记录解剖图像的至少部分被同时
地显示在所述便携式视频显示设备上与所述实时图像配准；以及
通信链路(140)，其被配置为允许所述计算机设备与所述便携式视频
显示设备之间的通信和数据传送。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述便携式视频显示设备(132)
包括智能手机或平板电脑。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述配准模块(142)确定并跟
踪所述记录解剖图像与所述实时视频图像之间的公共点。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述记录解剖图像的所述至少部
分包括与所述实时视频图像同时地被显示的叠加(146)。
5.如权利要求1所述的系统，还包括图像处理模块(148)，所述图像
处理模块被配置为补偿以下中的至少一个的运动：正被成像的解剖特征，
以及所述便携式视频显示设备的移动。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述解剖特征包括跳动的心脏，
并且所述记录解剖图像的所述至少部分被调节为跟踪所述跳动的心脏的运

\t动。
7.如权利要求5所述的系统，还包括随时间而根据正被成像的所述解
剖特征中的目标解剖特征计算的单应矩阵H，其中，所述矩阵H被用于将
所述记录解剖图像变形以维持与所述实时图像的配准。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述记录解剖图像包括使用一种
或多种成像模态收集的术前图像或术中图像(130)。
9.如权利要求1所述的系统，还包括图像处理模块(148)，所述图像
处理模块被配置为提供来自所述记录解剖图像的提供叠加特征，所述叠加
特征要被叠加到所述实时图像上以供在所述便携式视频显示设备上显示。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述便携式视频显示设备的移
动相应地改变所述实时图像和所述叠加特征。
11.如权利要求1所述的系统，还包括用于在程序期间稳固所述便携
式视频显示设备的位置的臂(152)。
12.一种用于医学成像的便携式视频显示设备，包括：
相机(136)，其被配置为收集实时视频；
显示屏(133)，其被配置为同时地显示所述实时视频和与实时图像
(134)配准的叠加图像(146)；
处理器(114)；以及
耦合到所述处理器存储器(116)，所述存储器存储：
对象的记录解剖图像(130)；以及
配准模块(142)，其被配置为将所述记录解剖图像与所述实时图
像对齐；
其中，所述叠加图像包括所存储的解剖图像的至少部分，并且所述叠
加图像被显示在所述便携式视频显示设备上，以辅助用户察看不易观察到

【专利技术属性】
技术研发人员：H·埃尔哈瓦林，A·波波维奇，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL