医学图象的计算机化的边界估定制造技术

公开了称为径向底部凹凸的在医用图象的计算机化边界估定技术（使用前列腺为例），该图象探头能被机器人载运和共享作为机器人的相同的参考帧。前列腺被扫描和超声图象被馈送到进行计算图象处理的计算机。使用这样的方法以允许迅速和可靠地提取用经尿道或其它方法拍摄的断面图象的感兴趣的边界。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般是关于医学图象处理，更具体而言，是关于为自动切除前列腺而使用径向底部凹凸(RBR)法的内手术超声扫描，该方法能够快速和可靠地提取经尿道成象中的前列腺边界，依照本专利技术，该方法用来自动地勾画出前列腺边界区域，超声图象处理的结果用于经尿道自动地切除前列腺。在过去的十年中，机器人外科手术的进程变得十分活跃，在90年代，发展了许多外科手术机器人和它们当中的一些已在外科实验中尝试过，在由Ng Wan Sing和Davies B，L等人在1993年3月在IEEEEngineering in Medicine and Biological magazine的12(1)页120-125中发表的“机器人外科手术-在TURP的第一手经验”的文章中已经公开了作为有源机器人外科手术的实例，自动的前列腺切除工作，该文建议，前列腺的尿道切除法是目前解除膀胱的尿外流障碍的最常用的方法。该过程包括经尿道引进切割器，延伸切割器进入前列腺，在那里顺序的切割能被执行以移去腺瘤，该腺瘤是前列腺体增大部分。作为男性随年令增长的一部分，前列腺的腺体增大不可避免地发生了，这就造成了排尿障碍。靠近精阜的腺瘤必需通过手术去除以缓解障碍，被称为“SARP”一前列腺切除的外科手术辅助机器人-的装置被使用执行自动的前列腺切除术。SARP是特例，在该特例中发展了适合运动学的配置的特殊的安全架，以在前列腺内产生多个园锥状或桶状的切洞，不象许多其它系统，SARP是有源的外科手术机器人。由SARP的机器人操作引出的优点是定位可靠和节省时间。这些优点在手术中是重要的，这是因为(i)定位可靠确保了切除将在不是不知道的情况下指向不希望的区域和可靠位置是在内部或外部传感器确定的(作为内部传感器的例子可以是固定在每一结合电机上的光学编码器，作为外部传感器的例子可以是光/磁跟踪装置)；和(ii)时间的减少可以通过遥控地例如重复地检测重要的标志或特点，和仔细地观察作为新的未折叠的切割结果的一些的组织纹理；和连续地记忆周围解剖的视觉图象来实现(由高速电机实现的时间的节省直接减少了病人在麻醉的时间和麻醉剂的吸收量)。在自动的前列腺切除系统中，手术医师通常和系统的三个部件相互作用；(1)计算机和它的辅助监视显示器；(2)内窥镜显示单元和(3)开关库和光发射二极管显示。在自动的前列腺切除系统内，为了让机器人系统看到内窥镜提供的直接环境以外的内容，超声波图象和作为手术的机器人系统一块使用，超声波探头，经尿道型的，被前进到刀刃的颈部和然后在精确的步骤下退回，在这些步骤中有前列腺的来回扫描，前列腺的边界被标出，囊/腺瘤的边界，即囊和放大的组织之间的边界位于前列腺的边界之内，囊/腺瘤的边界在前边接触前列腺的边界和略微离它向后。因为扫描之间的间隔是公知的和超声探头轴是它们公共的，能够执行三维空间的再现。实时获得和显示三维空间体积数据的三维空间的超声系统被描述和图示在“带有真实世界的边缘虚拟目标在病人体内看超声图象”一文当中，该文是由Michael Bajura，Henry Fuchs和Ryutarou Ohbuchi发表在由R Taylor编辑的计算机综合外科手术中，在1996年出版，该文公开了，(1)获得和透视具有已知位置的实时超声波数据和由外部传感器跟踪定位的算法，(2)产生工作虚拟环境，该虚拟环境实时获得和显示三维超声波数据，和(3)恢复从超声数据特别是为体积透视的结构信息。随后，依据最大化的切除可以计划切割的对策，以此能产生多个锥状或桶状的凹处，在确定量的腺瘤的后面留下充足的地方以获得可接收的后手术的执行。在计算机的辅助之下，许多图象方法均是可行的，例如CT，MRI和超声。和CT和MRI图象或从显微镜照的照片图象相比较，超声图象处理更困难，这是因为火花，噪音的存在和较差的分辨率。提取边界信息或者其它特征，例如瘤的超声图象分段早已经是研究的主题。然而，超声图象优于其它形态。作为CT和MRI形态，为了获得高分辨率的图象这要花大量的时间。最初和维修花费是非常高的。没有精心措施它们是不能在手术中方便和安全的使用。当前经尿道的超声图象手序是高度手工的情况下是费劳力的。因为扫描是在手术前做的，当机器人在病人身上使用时，寄存手术之前和在手术之中的数据这有极大的困难。在SARP中已经使用超声，这是因为它相对低的费用和便利，因为它可以很方便地引入手术室，和因为它没有引起病人的不良反应。由SARP使用的超声图象和处理系统是配有7MHz和5.5MHz探头的B&K型1846型扫描器。该图象系统是诊断型扫描器并且最初至SARP中使用以确定前列腺的大小。通过手术前顺序来回地扫描前列腺完成确定尺寸。连续横向扫描的连续叠层在IBM计算机上再现以形成前列腺的三维模型。为了快速地实现前列腺的边界的估定，包括计算地再现三维模型和基于该模型的顺序切除计划，本专利技术的专利技术人避开了通常的逐个象素分析和引入径向底部凹凸方法。底部凹凸是在照像中使用的暗室技术，在由Langhord，M写的New York “Alhred A Knopl公司出的”逐步引导学照象术的参考书中已经公开了在照象术中使用的底部凹凸方法。依照本专利技术，在估定前列腺的边界或其它组织时，径向底部凹凸(RBR)方法被发现是有用的。通过叠加正象到负象完成了底部凹凸图象，微出寄存器，以及印出的象有如从一侧照亮的很低的凹凸雕刻。产生的图象将被简化为线的模型和片的色调。这样方式的图象边缘能被突出。本专利技术是医学图象(特定是超声)处理方法，该方法可以获得精确的前列腺(使用前列腺为例)的大小。依照本专利技术，它也公开了一种简单的方法去使用计算机去估定前列腺的边界。依照本专利技术优选的实施例，使用机器人系统完成前列腺切除术的超声扫描方法，该外科机器人包括有头轴，计算机，4轴运动控制器，超声波扫描仪，和穿过固定在所说外科手术机器人上的切除器的经尿道型超声探头，该方法包括以下步骤(a)连接所说的切除器到悬在原样的参考位置(被称为精阜位置)的均衡的门型架的所说机器人上；(b)通过移动固定有所说超声探头的所说外科手术机器人的头轴扫描病人的前列腺；(c)将在步(b)获得的扫描图象馈送给所说帧提取器和数字化所说的图象以提供计算图象处理；和(d)由计算机勾画出前列腺依照本专利技术，使用径向底部凹凸方法的超声图象的计算机化的估计进而包括以下步骤(a)翻转前列腺的超声图象以获得翻转的图象；(b)在正交方向上成比例地放大所说翻转的图象以获得放大的图象；(c)把在f步获得的所说放大的图象加到在权利要求1所获得的所说超声图象以产生具有加强边缘信息的灰度级的底部凹凸图象；(d)双重化在(g)步获得的底部凹凸图象以移去灰度级；(e)膨胀和侵蚀(h)双重图象以获得前列腺边界图的轮廓；和(f)薄化膨胀或侵蚀的(i)步的图象以提供骨架轮廓线。以此，囊的边界这样由前列腺的边界确定了。依此，本专利技术的目的是提供超声图象处理方法，其中手术的切除器和扫描的超声探头由机器人携带，使它们能共亨作为机器人的相同的参考帧。本专利技术的另一个目的是提供一自动进行前列腺切除法的超声图象处理方法，其中通过共同地参考图象系统和机器人可以免去精细的病人的记录(手术前和手术中数据的匹配)。本专利技术的另一个目的是提供自动前列本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用径向底部凹凸方法，以在医用图象中进行边界估定的方法，该方法包括带有头轴的外科机器人，配有帧提取器的计算机，４轴移动控制器，超声扫描器和经尿道型或经直肠型超声探头，该探头通过固定在所说机器人上的切除器外皮，该方法包括（ａ）连接所说的切除器到挂在不受打扰位置（称为阴阜）上的均衡的门架上的所说机器人上；（ｂ）通过移动已经固定有所说超声探头的所说外科机器人的头轴对病人的目标组织进行扫描；其特征是，在（ｂ）中获得的扫描的图象被馈送到所说的帧提取器，所说目标组织图象然后被数字化以提供图象处理和由计算机勾画出轮廓。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伍云升，张明勇，
申请(专利权)人：伍云升，张明勇，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]