CN101043855A - 实时立体成像装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种立体成像装置(2)。该装置(2)包括实时超声成像设备(14，20，22)，用于生成病人心脏(4)的实时三维模型，将该实时三维模型与以前存储于存储器(24)中的心脏(4)周围部位的静态三维模型组合起来，和生成组合的实时与静态三维模型的立体图像数据。该装置还包括显示器(30)，用于同时显示心脏(4)的实时立体图像以及心脏(4)周围部位的静态立体图像。通过使心脏(4)的实时立体图像以及心脏周围部位的静态立体图像能同时显示在显示器(30)上，这提高了使用者查看实时图像的深度感觉。

Description

实时立体成像装置及方法
技术领域
本发明涉及实时立体成像装置及方法。本发明尤其但不唯一涉及用于形成及显示在医学应用中使用的实时立体超声图像的装置及方法。
背景技术
已知在医学应用中使用立体图像显示器，其中提供细微差别图像给使用者的左眼和右眼，以使用户看到三维(3D)图像。已知许多成像技术，如X射线或磁共振成像，它们可以生成高分辨率的静态三维图像。
还已知提供实时三维(3D)超声波图像，例如，用于在心脏外科手术过程中引导外科医生。这种类型的装置公开于US 5488952。
然而，实时三维成像装置存在着缺点，因为许多使用者要求多达一秒的时间间隔，以便足以调节三维图像以看到想要的效果，使用者的深度感觉(depth perception)可能因为三维图像的快速变化而丧失。
发明内容
本发明的优选实施例寻求提供一种实时立体成像装置及方法，其中，使用者的深度感觉与现有技术的系统相比得到提高。
根据本发明的一个方面，提供一种立体成像装置，其包括：
成像单元，用于接收来自物体的第一部位的图像数据；
第一数据处理单元，用于形成所述第一部位的实时三维(3D)模型数据，以及将所述实时三维模型数据与邻近所述第一部位的所述物体的第二部位的静态三维模型数据组合起来；
第二数据处理单元，用于处理所述组合的实时三维模型数据以及静态的三维模型数据，以生成所述第一与第二部位的立体图像数据，其中所述立体图像数据代表来自不同方向的所述第一与第二部位的多个视图；以及
显示单元，适于接收所述立体图像数据，以同时显示所述第一部位的实时立体图像以及所述第二部位的静态立体图像。
通过同时显示第一部位的实时立体图像以及第二部位的静态立体图像，这使得使用者能在查看一部分物体的实时立体图像的同时查看物体相邻部分的静态立体图像，从而达到了提高使用者的深度感觉的显著效果。例如，实时立体图像可以代表病人的心脏，静态图像可以是病人心脏周围的胸腔的静态图像，从而在心脏外科手术期间提高了外科医生的深度感觉。
成像单元可以适于通过超声波生成来自所述第一部位的图像数据。
该装置可以进一步包括存储器单元，用于存储所述实时三维模型数据和/或所述静态三维模型数据。
成像单元可以进一步适于接收来自所述第二部位的图像数据。
成像单元可以适于通过X射线生成来自所述第二部位的图像数据。
成像单元可以适于通过计算机断层扫描技术生成来自所述第二部位的图像数据。
成像单元可以适于通过磁共振成像生成来自所述第二部位的图像数据。
第一数据处理单元可以适于通过比较至少一部分所述第二部位的静态的和实时的三维模型数据而将所述实时三维模型数据与所述静态三维模型数据组合起来。
根据本发明的另一方面，提供一种立体成像方法，其包括：
接收来自物体的第一部位的图像数据；
形成所述第一部位的实时三维模型数据；
将所述实时三维模型数据与邻近所述第一部位的所述物体的第二部位的静态三维模型数据组合起来；
处理所述组合的实时三维模型数据以及静态的三维模型数据，以生成所述第一与第二部位的立体图像数据，其中所述立体图像数据表示来自不同方向的所述第一与第二部位的多个视图；以及
输入所述立体图像数据至显示单元，以同时显示所述第一部位的实时立体图像以及所述第二部位的静态立体图像。
所述方法可以进一步包括通过超声波生成来自所述第一部位的图像数据的步骤。
所述方法可以进一步包括将所述实时三维模型数据和/或所述静态三维模型数据存储于存储器单元中。
所述方法可以进一步包括接收来自所述第二部位的图像数据的步骤。
所述方法可以进一步包括通过X射线生成来自所述第二部位的图像数据的步骤。
所述方法可以进一步包括通过计算机断层扫描技术生成所述第二部位的图像数据的步骤。
所述方法可以进一步包括通过磁共振成像生成来自所述第二部位的图像数据的步骤。
将所述实时三维模型数据与所述静态三维模型数据组合起来的步骤可以包括比较至少一部分所述第二部位的静态的和实时的三维模型数据。
本发明的这些或其它方面参照下面所描述的实施例而变得更明白及清楚。
附图说明
现在通过例子参照附图更加详细地描述本发明，所述附图中：
图1是采用本发明的实时超声波立体成像装置的示意图。
具体实施方式
参照图1，用于生成在支持装置8上病人6的心脏4的实时立体图像的实时三维超声波立体成像装置2包括图像数据生成部10及计算机12。图像数据生成部10包括超声波传感器14，用于将超声波引导到病人6中且从病人内部器官(如心脏4)接收反射的超声波，而且还包括与X射线探测器18排成一列的X射线源16，其目的将在下面更详细地描述。
超声波传感器14具有将超声波引导到病人6中的发送模式，以及接收从病人内部器官反射的超声波并将其转换成电信号形式的图像数据的接收模式，其中所述电信号经模数转换器20被输入到计算机12的处理器22，如本领域技术人员所熟悉的那样。利用适当的成像软件，处理器22生成病人心脏4的实时三维(3D)模型。
处理器22连接到存储器24，存储器24存储病人心脏4周围部位中的病人胸腔的静态三维(3D)模型。该数据可以经多种不同方法获取，例如利用排成一条直线的X射线发射机16及探测器18，其可相对于病人6在支架(未示出)上移动，但本领域的技术人员将明白的是，病人心脏4周围部位的图像数据的采集以及心脏4周围部位的静态三维模型数据的随后形成通常在利用超声波传感器14成像之前发生，而且可以在与超声波成像的位置不同的位置处实现。
X射线源16的加电由处理器22经数模转换器26来控制，由X射线探测器18输出的电信号形式的静态图像数据经模数转换器2输入至处理器22。然后处理器生成病人心脏4周围部位的静态三维模型数据并将该静态三维模型数据存储在存储器24中。
处理器定标实时三维模型数据以及静态三维模型数据，例如通过比较彼此邻近或相互重叠的实时三维模型数据与静态三维模型数据的一些部分的大小来进行定标。
然后，处理器22处理组合的实时和静态三维模型数据，以生成表示来自两个或两个以上选定方向的组合的心脏4及周围胸部的示图的立体图像数据，其中至少两个方向分别对应于使用者的左眼和右眼。然后由处理器22输入立体图像至计算机12的立体显示器30。立体显示器可以是多种适当类型显示器中的任何一种，用于提供不同的图像到使用者的左眼和右眼，以使得立体三维图像能够被查看，如本领域的技术人员所熟悉的那样。
用这种方式，使用者连同心脏4周围胸部的静态立体三维图像一起查看病人心脏4的实时立体三维图像。
现在将描述图1中所示的装置2的操作。
病人心脏4周围部位的静态图像数据首先通过利用可移动的X射线源16及探测器18对来扫描病人而被收集。来自X射线源16及探测器18对的数据由处理器22处理，以生成病人心脏4周围部位的静态三维模型，且该静态三维模型数据被输入到存储器24。然而，病人心脏4周围部位的三维模型可以包括在先前的场合所生成的且存储在存储器24中的数据。例如，本领域的技术人员将明白的是该数据可以在与三维超声波成像发生的位置不同的位置得到，在这种情况下，X射线源16及X射线探测器18可以从装置2中略去。
然后，心脏4的实时图像数据通过首先把超声波传感器14靠到病人的胸部且使之以发送模式发出超声波来获得。然后超声波传感器14被转换到接收模式，且与所接收到的反射的超声波对应的信号被输入到处理器22。然后处理器22处理这些信号以提供心脏4的实时三维模型，并将该实时三维模型与存储于存储器24中的心脏4周围部位的静态三维模型组合在一起。然后处理器22处理组合的实时的及静态的三维模型数据，以生成包括心脏4及周围胸部的合成物的立体图像数据。然后心脏4的实时立体图像以及周围胸部的静态立体图像同时显示在显示器30上。
可以发现作为连同周围部位的静态图像一起显示心脏4的实时图像的结果，使用者的查看实时视频图像的深度感觉与现有技术的系统相比得到相当大的提高。这例如在如心脏外科手术进行期间引导外科医生方面提供了几种显著的有益效果。
本领域的技术人员将会明白，上述实施例仅作为例子进行描述，并没有任何限定的意义，而且在不脱离后附权利要求书所限定的本发明的保护范围的情况下可以进行各种变更和修改。

Claims (16)

1.一种立体成像装置，其包括：
成像单元，用于接收来自物体的第一部位的图像数据；
第一数据处理单元，用于形成所述第一部位的实时三维(3D)模型数据，以及将所述实时三维模型数据与邻近所述第一部位的所述物体的第二部位的静态三维模型数据组合起来；
第二数据处理单元，用于处理所述合成的实时三维模型数据以及静态的三维模型数据，以生成所述第一与第二部位的立体图像数据，其中所述立体图像数据表示来自不同方向的所述第一与第二部位的多个视图；以及
显示单元，适于接收所述立体图像数据，以同时显示所述第一部位的实时立体图像以及所述第二部位的静态立体图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其中成像单元适于通过超声波生成所述第一部位的图像数据。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括存储器单元，用于存储所述实时三维模型数据和/或所述静态三维模型数据。
4.根据权利要求1所述的装置，其中成像单元还适于接收来自所述第二部位的图像数据。
5.根据权利要求1所述的装置，其中成像单元适于通过X射线生成来自所述第二部位的图像数据。
6.根据权利要求1所述的装置，其中成像单元适于通过计算机断层扫描技术生成来自所述第二部位的图像数据。
7.根据权利要求1所述的装置，其中成像单元适于通过磁共振成像生成来自所述第二部位的图像数据。
8.根据权利要求1所述的装置，其中第一数据处理单元适于通过比较至少一部分所述第二部位的静态的和实时的三维模型数据而将所述实时三维模型数据与所述静态三维模型数据组合起来。
9.一种立体成像方法，包括：
接收来自物体的第一部位的图像数据；
形成所述第一部位的实时三维模型数据；
将所述实时三维模型数据与邻近所述第一部位的所述物体的第二部位的静态三维模型数据组合起来；
处理所述组合的实时三维模型数据以及静态的三维模型数据，以生成所述第一与第二部位的立体图像数据，其中所述立体图像数据表示来自不同方向的所述第一与第二部位的多个视图；以及
输入所述立体图像数据至显示单元，以同时显示所述第一部位的实时立体图像以及所述第二部位的静态立体图像。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括通过超声波生成来自所述第一部位的图像数据的步骤。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括将所述实时三维模型数据和所述静态三维模型数据存储于存储器单元中。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括接收来自所述第二部位的图像数据的步骤。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括通过X射线生成来自所述第二部位的图像数据的步骤。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括通过计算机断层扫描技术生成来自所述第二部位的图像数据的步骤。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括通过磁共振成像生成来自所述第二部位的图像数据的步骤。
16.根据权利要求9所述的方法，其中将所述实时三维模型数据与所述静态三维模型数据组合起来的步骤包括比较至少一部分所述第二部位的静态的和实时的三维模型数据。
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