检查成像系统、以及医学成像系统、设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及检查成像系统、以及医学成像系统、设备及方法。
【背景技术】
[0002] 本文中所提供的"【背景技术】"描述是为了整体地呈现本公开的背景的目的。对在
【背景技术】部分描述的本发明人的工作、以及在申请时不能另作为现有技术的说明书的方面 既没有明示也没有暗示被认为是本发明的现有技术。
[0003] 当对人体的内部区域进行手术时，减少对身体的切口或侵入的次数和尺寸是有利 的。为了完成这个，经常利用涉及内窥镜检查法的手术方法。内窥镜检查法是利用直接被 插入身体以获取和显示身体在显示装置（诸如，电视监控器）上的内部图像的内窥镜的医 学成像方法。使用内窥镜进行手术的外科医生观看由内窥镜获取的在显示装置上的图像以 便为他们的动作进行指导。涉及内窥镜检查法的手术（诸如开腹手术），也称作锁孔手术 (key-holesurgery)或微创手术，通常需要比常规方法小的切口，因为进行手术的区域不 需要直线的视线。
[0004] 由于手术的精密和准确的特征，从而希望为外科医生提供进行手术的区域的准确 图像。通常，由内窥镜在显示装置上再现的图像是二维的，因此没有为外科医生提供足够的 景深感。因此，最近已生产了能够为外科医生呈现S3D图像的体视三维（S3D)内窥镜。然 而，当使用S3D内窥镜检查法时可能出现许多问题。例如，由于内窥镜通常操作的小的遮蔽 空间，要成像的区域的内窥镜之间的距离与S3D内窥镜的光圈之间的距离相比可能小。因 此，所得到的S3D图像可能不方便看，因而可能减小外科医生移动的准确度并增大外科医 生疲劳度。此外，不同的外科医生应具有恰当观看由S3D内窥镜产生的S3D图像的能力，因 此不同的外科医生在进行手术时会体会观看S3D图像带来的不同程度的好处。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的一个方面，提供外科手术成像系统，外科手术成像系统包括能操作 以获取场景图像的图像获取装置以及能操作以从场景中的点提取距离信息的距离提取装 置，其中，提取距离信息是图像获取装置与场景中的点之间的距离。手术图像系统也包括能 操作以生成像素的图像生成装置，其中，生成像素与所获取的图像中的像素相关，并且由距 离信息获得生成像素值。图像结合装置能操作以将所生成的像素与所获取的图像结合，其 中，所生成的像素取代与其相关联的所获取的图像的像素以形成合成图像。接下来图像显 示装置能操作以显示合成图像。手术成像系统为外科医生提供可替换手段以观看进行手术 的场景的深度信息而不观看体视3D(S3D)图像。在合成图像中显示深度信息并通过生成和 显示像素传达，像素的值基于从场景中提取的距离。以这种方式显示距离和深度信息避免 与向外科医生显示S3D图像相关的问题。问题可能包括图像具有过高的深度，在显示装置 前出现所有场景特征，以及个别外科医生舒适地观看S3D图像的能力不等。
[0006] 在本发明的另一实施方式中，手术成像系统包括S3D图像获取装置，其能操作以 获取场景的一对体视图像。S3D图像获取装置的使用允许从获取图像提取有关场景中点的 深度信息并用于生成像素。包含S3D内窥镜也允许使用现有的内窥镜以及在S3D图像旁示 出合成图象，以便外科医生能够选择要观看的场景图像。
[0007] 在本发明另一个实施方式中，手术成像装置包括图像选择装置，能操作以选择一 对获取S3D图像中的一个图像以便形成与生成像素结合的获取图像。包含图像选择装置允 许在图像获取装置已获取多个图像时将单个图像用作获取图像。
[0008] 在本发明的另一实施方式中，其中图像获取装置是S3D图像获取装置，手术成像 系统的距离提取装置能操作以提取图像获取装置与一对获取S3D图像中场景中的点之间 的距离。提取距一对S3D图像的距离使系统获得距离信息而无需专用距离测量装置，因此 使现有S3D图像获取装置用于手术图像系统。
[0009] 在本发明的另一实施方式中，手术成像系统的图像生成装置能操作以生成多个像 素，多个像素构成数值距离测量，并且数值距离测量是场景中的点与基准点之间的测量。生 成构成数值距离测量的多个像素为外科医生易于解释场景中的两个点之间的合成图象中 的距离测量做准备。这在外科医生试图定位患者中的物体或者尝试确保场景中的两个特征 不紧密接近时是有利的。
[0010] 在本发明的另一实施方式中，手术成像系统的图像生成装置能操作以生成多个像 素，从距离信息中得出多个像素中各个像素的颜色。场景中距离的合成图像中基于颜色的 显像为外科医生提供直觉并容易解释距离信息而不用观看S3D图像或者将数值测量放在 合成图像中。
[0011] 在本发明的另一实施方式中，手术成像系统的图像生成装置能操作以生成多个像 素，其中从距离信息中得出多个像素中各个像素的色度饱和度。场景中距离的合成图像中 基于色度的显像为外科医生提供直觉并容易解释距离信息而不用观看S3D图像或者将数 值测量放在合成图像中。除此之外，根据距离改变图像的色度保存合成图像中场景的颜色， 因而确保外科医生可轻易识别具有区别性颜色的场景的特征。
[0012] 在本发明的另一实施方式中，手术成像系统的距离提取装置包括距离传感器，能 操作以直接测量图像获取装置与场景中点之间的距离，测量距离形成距离信息。包含专用 距离测量装置允许测量场景中特征的距离而不需S3D图像及使用相关距离提取技术。因 此，与S3D图像获取装置相比图像获取装置的尺寸可以减小，因为仅需要一个光圈。
[0013] 在本发明的另一实施方式中，手术成像系统包括能操作以变换距离信息的距离确 定装置。变换的距离信息形成距离信息并且对应基准点与场景中的点之间的距离，与图像 获取装置和场景中的点之间的距离相反。距离确定装置允许测量点而非图像获取装置之间 的距离并且显示给外科医生，由此为外科医生提供附加信息，这些附加信息在其他情况下 不可用。提供附加信息可进而改善外科医生进行的手术的准确度和质量。
[0014] 在本发明的另一实施方式中，使用手术成像系统的外科医生可相对于基准点定义 用其测量的距离。基准点的手动定义允许外科医生相对于他们选择的点测量场景中的距 离，例如，该基准点可以是场景中的切口。因此，该实施方式允许外科医生定制他们需要的 合成图像，从而可能改善他们进行手术的质量和准确度。
[0015] 根据另一方面，提供一种医学成像装置，包括：图像获取装置，能操作以获取场景 的图像；距离提取装置，能操作以从场景中的点提取距离信息，距离信息是图像获取装置与 场景中的点之间的距离；图像生成装置，能操作以生成像素，生成像素与所获取的图像中的 像素相关，并且从距离信息中得出生成像素的值；图像结合装置，能操作以将所生成的像素 与所获取的图像结合，其中，所生成的像素取代与其相关的所获取的图像的像素以形成合 成图像；以及输出端，能操作以向图像显示装置提供合成图像。
[0016] 根据另一方面，提供一种图像检查装置，包括：图像获取装置，能操作以获取场景 的图像；距离提取装置，能操作以从场景中的点提取距离信息，距离信息是图像获取装置与 场景中的点之间的距离；图像生成装置，能操作以生成像素，生成像素与所获取的图像中的 像素相关，并且从距离信息得出生成像素的值；图像结合装置，能操作以将所生成的像素与 所获取的图像结合，其中，所生成的像素取代与其相关的所获取的图像的像素以形成合成 图像；以及输出端，能操作以提供合成图像到图像显示装置。
[0017] 在此以上特征涉及设备、系统或装置特征，具体要视情况而定，在其他实施方式中 也预见了方法特征。也预见其他适当软件代码和存储介质特征。
[0018] 以概述方式提供了上述段落，而不旨在限制以下权利要求的范围。通过参照以下 结合附图所做的详细描述，可更好地理解所描述的实施方式和另外的优点。
【附图说明】
[0019] 通过参照以下结合附图所做的详细描述，对本公开更全面的理解及其许多附带的 优点将会很容易地获得并且变得更好理解，附图中：
[0020] 图1示出了实例手术成像系统的示意图。
[0021] 图2a和图2b示出了实例二维图像获取装置的示意图。
[0022] 图3a和3b示出了实例体视三维图像获取装置的示意图。
[0023] 图4示出了根据本发明实施方式的手术成像系统的示意图。
[0024] 图5示出了根据本发明实施方式的处理器结构的示意图。
[0025] 图6示出了根据本发明实施方式的手术成像系统的操作方法的流程图。
[0026] 图7a和7b示出了由图3a和3b的图像获取装置捕获的实例体视图像的示意图。
[0027] 图8示出了根据本发明实施方式的实例图像获取装置的示意图。
[0028] 图9示出了根据本发明实施方式的合成图像的示意图。
[0029] 图10示出了根据本发明实施方式的合成图像的示意图。
[0030] 图11示出了根据本发明实施方式的合成图像的示意图。
【具体实施方式】
[0031] 现参考附图，其中，相同的参考标号指代通篇几个附图中相同或者相应部分。
[0032] 当进行手术时，如果外科医生配有所进行手术的区域的精确而详尽的图像会是有 益的。因此，手术成像是促进外科医生进行准确和成功的外科手术的因素。在本文中术语 手术是指外科手术的范围，包括非侵入性（包括观察）、微创和侵入性手术。因此，手术成像 是指与这些外科技术结合使用的成像。
[0033] 手术成像技术的一个实例是内窥镜检查法。虽然内窥镜本身是图像观看和获取装 置，他们常常被用于称作微创手术的外科手术中。使用内窥镜的手术克服了对进行手术的 区域的直线视线的需要。因此，需要较小的切口，进而可能会使得减少恢复时间而且降低侵 染可能性。由于这些优势，内窥镜手术或微创手术是流行外科技术。
[0034] 虽然下面讨论在内窥镜的背景下的手术成像和图像获取装置，本发明不限于此。 例如，以下讨论同样适用于腹