CN103892918A - 定位装置、影像叠合方法及影像投影系统 - Google Patents

定位装置、影像叠合方法及影像投影系统 Download PDF

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Abstract

一种用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置、影像叠合方法及影像投影系统，其中定位装置包括：一贴片，用以贴于皮肤表层；以及一定位标记，用以固定在该贴片上，并包括一计算机断层摄影标记及一磁振造影标记。

Description

定位装置、影像叠合方法及影像投影系统
技术领域
本发明涉及一种定位装置、影像叠合方法及影像投影系统，特别涉及一种利用定位装置贴附在人体皮肤上并进行计算机断层摄影及磁振造影，再利用影像叠合方法使计算机断层摄影影像及磁振造影影像相互重叠得到叠合影像，最后使用影像投影系统将叠合影像投射在皮肤上。 
背景技术
早期诊断方式一直都是以X光、超音波造影的生理解剖影像为主流，一直到90年代以后磁振造影(Magneti Resonance Imaging，MRI)技术的成熟，并开始注重功能性的影像，于是医学影像有了高于生理结构层次的需求和发展。 
近年来，计算机断层摄影（Computed Tomography，CT)造影技术兴起，可多角度检测目标器官，经影像重组后，得到三度空间(3D)影像。 
目前高阶外科手术常用的诊断模式，不论是磁振造影或计算机断层摄影所提供的影像信息，仅供医师进行病灶源与术前路径规划。但是在临床应用中发现，医生对于影像信息的需求非常大，特别是计算机断层摄影可以提供人体的硬组织与软组织的几何信息，而磁振造影可以提供神经与水分子等功能性影像，愈来愈多的手术会同时需要计算机断层摄影的影像与磁振造影的影像所重建的信息。 
所以需要提供一种能精准地叠合单一病患的计算机断层影像与磁振造影影像的系统与方法，以解决前述的问题。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种能精准地叠合单一病患的计算机断层影像与磁振造影影像的系统、装置与方法。 
为达成上述目的，本发明提出一种用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，包括：一贴片，用以贴于皮肤表层；以及一定位标记，用以固定在该贴 片上，并包括一计算机断层摄影标记及一磁振造影标记。 
为达成上述目的，本发明再提出一种影像投影系统，包括：一影像叠合装置，用以重叠一磁振造影影像及一计算机断层影像得到一叠合影像，其中该磁振造影影像的至少二个磁振造影标记的影像对准于该计算机断层影像的至少二个计算机断层摄影标记的影像；以及一投影装置，电性连接该影像叠合装置，用以投影该叠合影像。 
为达成上述目的，本发明又提出一种影像叠合方法，包括下列步骤：贴附至少二个定位装置于一皮肤上，其中该每一定位装置包括一计算机断层摄影标记及一磁振造影标记；利用计算机断层摄影方式，进行拍摄动作，得到一计算机断层影像，且该计算机断层影像具有该些计算机断层摄影标记的影像；利用磁振造影方式，进行拍摄动作，得到一磁振造影影像，且该磁振造影影像具有该些磁振造影标记的影像；以及将该些磁振造影标记的影像对准该些计算机断层摄影标记的影像，以重叠该磁振造影影像以及该计算机断层影像而形成一叠合影像。 
本发明的定位装置、影像投影系统及影像叠合方法可以提供给医师在进行手术前的模拟以及手术中与人体皮肤上的贴片进行叠合后达到扩增实境医疗需求。因此医生可由观察屏幕影像进行手术的模式，改由直接定位并投影于人体的皮肤上，达到手术前影像模拟转投影于实际患处执刀的准确性。 
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 
附图说明
图1为本发明的第一实施例的定位装置剖视图； 
图2为本发明的第二实施例的定位装置剖视图； 
图3为本发明的第三实施例的定位装置剖视图； 
图4a为本发明的一实施例的影像投影系统示意图； 
图4b为磁振造影影像示意图； 
图4c为计算机断层影像示意图； 
图4d为叠合影像示意图； 
图5为本发明的一实施例的影像叠合方法的流程图。 
其中，附图标记 
100  定位装置              110  贴片 
111  螺孔                  120  定位标记 
121  计算机断层摄影标记    121a 容置空间 
122  磁振造影标记          123  螺丝 
200  定位装置              210  贴片 
211  上表面                220  定位标记 
221  下表面                230  可拆装元件 
231  第一魔鬼毡            232  第二魔鬼毡 
300  定位装置              310  贴片 
311  上表面                321  计算机断层摄影标记 
321a 下表面                322  磁振造影标记 
322a 下表面                322b 上表面 
330  第一可拆装元件        331  第一魔鬼毡 
332  第二魔鬼毡            340  第二可拆装元件 
341  第三魔鬼毡            342  第四魔鬼毡 
400  影像投影系统          410  影像叠合装置 
420  投影装置              430  磁振造影影像 
431  磁振造影标记的影像    440  计算机断层影像 
441  计算机断层摄影标记的影像 
450  叠合影像              451  方型图案 
步骤S100～S108 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述： 
图1为本发明的第一实施例的定位装置剖视图。该定位装置100包括一贴片110及一定位标记120。该定位标记120包括：一计算机断层摄影标记121及一磁振造影标记122。该计算机断层摄影标记121包括一容置空间121a，该磁振造影标记122位在该容置空间121a内。 
该贴片110有一螺孔111。该定位标记120包括一螺丝123，形成在该计 算机断层摄影标记121上。因此该定位标记120以锁固的方式固定在该贴片110上。计算机断层摄影标记121及该螺丝123可为相同材质且一体成形的结构。该计算机断层摄影标记121的材料可为钛金属材质、高分子材质、陶瓷材质或其组合物。该磁振造影标记122的材料可为水、油或其组合物。该贴片110可为市售医疗级的贴片，可长时间的贴附在人体皮肤上，以弹性地配合医院安排手术时程。 
如图2所示，显示本发明第二实施例的定位装置。第二实施例的定位装置200大体上类似于第一实施例的定位装置100，类似的元件标示类似的标号。第二实施例的定位装置200与第一实施例的定位装置100不同的地方在于贴片及定位标记固定方式。 
该定位装置200更包括一可拆装元件230。该可拆装元件230固设在该贴片210的一上表面211及/或该定位标记220的一下表面221。该可拆装元件230可以是第一实施例中利用锁固方式的元件或者利用卡合方式的元件、利用粘合方式的元件，其中利用粘合方式的元件可为双面胶、可重复贴涂胶或魔鬼毡，在本发明实施例中，将以魔鬼毡为例。因此，该可拆装元件230包括一第一魔鬼毡231及一第二魔鬼毡232。该第一魔鬼毡231固设在贴片210的一上表面211，该第二魔鬼毡232固设在定位标记220的一下表面221。使用时，该第一魔鬼毡231与该第二魔鬼毡232以粘贴方式相互固定该定位标记220及该贴片210。 
如图3所示，显示本发明第三实施例的定位装置。第三实施例的定位装置300大体上类似于第一实施例的定位装置100，类似的元件标示类似的标号。第三实施例的定位装置300与第一实施例的定位装置100不同的地方在于定位标记的设计。 
磁振造影标记322设置在该计算机断层摄影标记321与该贴片310之间。该定位装置300更包括：一第一可拆装元件330及一第二可拆装元件340。该第一可拆装元件330可固设在该贴片310的一上表面311及/或该磁振造影标记322的一下表面322a。该第二可拆装元件340固设在该磁振造影标记322的一上表面322b及/或该计算机断层摄影标记321的一下表面321a。 
该第一可拆装元件330与该第二可拆装元件340可以是第一实施例中利用锁固方式的元件或者利用卡合方式的元件、利用粘合方式的元件，其中利用粘 合方式的元件可为双面胶、可重复贴涂胶或魔鬼毡，在本发明实施例中，将以魔鬼毡为例。该第一可拆装元件330包括一第一魔鬼毡331及一第二魔鬼毡332。第二可拆装元件340包括一第三魔鬼毡341及一第四魔鬼毡342。第一魔鬼毡331固设在贴片310的一上表面311，第二魔鬼毡332固设在磁振造影标记322的下表面322a，第三魔鬼毡341固设在磁振造影标记322的上表面322b以及第四魔鬼毡342固设在计算机断层摄影标记321的下表面321a。在使用时，该第一魔鬼毡331与该第二魔鬼毡332以粘贴方式相互固定该磁振造影标记322及该贴片310。该第三魔鬼毡341与该第四魔鬼毡342以粘贴方式相互固定该磁振造影标记322及该计算机断层摄影标记321。该贴片310、该计算机断层摄影标记321及该磁振造影标记322藉由第一可拆装元件330及第二可拆装元件340而相互固定。该计算机断层摄影标记321的材料可为金属材质、高分子材质、陶瓷材质或其组合物，且直径需大于2(mm)。该磁振造影标记322的直径需大于10(mm)。 
另一种实施方式为，当计算机断层摄影标记的材料为钛金属材质、高分子材质、陶瓷材质或其组合物时，计算机断层摄影标记可设置在该磁振造影标记与该贴片之间。因此第一可拆装元件就可固设在该贴片的一上表面及/或该计算机断层摄影标记的一下表面；以及一第二可拆装元件固设在该计算机断层摄影标记的一上表面及/或该磁振造影标记的一下表面。 
图4a为本发明的一实施例的影像投影系统示意图。图4b为磁振造影影像示意图。图4c为计算机断层影像示意图。图4d为叠合影像示意图。该影像投影系统400包括一影像叠合装置410及一投影装置420。该影像叠合装置410用以重叠一磁振造影影像430及一计算机断层影像440而得到一叠合影像450。该磁振造影影像430具有至少二个磁振造影标记的影像431，在本发明实施例中，该些磁振造影标记的影像431为十字型图案。该计算机断层影像440具有至少二个计算机断层摄影标记的影像441，在本发明实施例中，该些计算机断层摄影标记的影像441为四个方块所组成的图案。该叠合影像450是将磁振造影影像430重叠计算机断层影像440而形成，且该些磁振造影标记的影像431对准于该些计算机断层摄影标记的影像441，即十字型图案重叠四个方块所组成的图案，而形成方型图案451。 
该投影装置420电性连接该影像叠合装置410，用以投影该叠合影像450 于一患者的皮肤表层，可以让医师更快速的通过视觉加上手触觉，更加明确判断施术路径。 
图5为本发明的一实施例的影像叠合方法的流程图。影像叠合方法，包括下列步骤： 
步骤S100：贴附至少二个定位装置于皮肤上。于本步骤中，可将上述第一实施例、第二实施例或第三实施例的定位装置贴附在皮肤上。若为了之后影像的重叠及定位，则在皮肤贴上至少二个定位装置。在其他应用上，亦可以使用笔在皮肤上绘制标示记号以替代上述第一实施例、第二实施例或第三实施例的贴片，再依序将磁振造影标记及计算机断层摄影标记固设于皮肤的标示记号上。 
步骤S102：利用计算机断层摄影方式，进行拍摄动作，得到计算机断层影像。于本步骤中，因为计算机断层摄影标记121的材质会阻档在计算机断层摄影时所发出的能量(例如X光)，因此计算机断层影像440会包括二个计算机断层摄影标记的影像441(如图4c所示)。 
步骤S104：利用磁振造影方式，进行拍摄动作，得到磁振造影影像。于本步骤中，若是使用第三实施例的定位装置，且该定位标记的计算机断层摄影标记材料不是钛金属材料，而是一般的金属材料(例如钢、铁、铜)则需要在拍摄前先将计算机断层摄影标记移除，然后才进行拍摄动作，因为一般的金属材料在电磁波的照射下，会产生磁化现象，而无法进行拍摄动作，而钛金属并不会有磁化现象，所以可直接进行磁振造影的拍摄动作。在拍摄时，因为电磁波的照射，使人体及磁振造影标记内的氢原子改变旋转排列的方向，因此产生共振，然后分析人体及磁振造影标记释放的电磁波，由于不同的组织会产生不同的电磁波信号，经计算机处理，就可以得知人体体内的组织及磁振造影标记的相关位置，据此就可以绘制成人体内部的磁振造影影像，其中该磁振造影影像430具有至少二个磁振造影标记的影像431(如图4b所示)。 
步骤S106：将该些磁振造影标记的影像对准该些计算机断层摄影标记的影像，以重叠磁振造影影像以及计算机断层影像，而形成叠合影像。请同时参阅图4a，于本步骤中，利用影像叠合装置410将磁振造影影像以及计算机断层影像相互重叠，而形成叠合影像。影像叠合装置是依据磁振造影标记的影像431(如图4b所示)，以及计算机断层摄影标记的影像441(如图4c所示)当作定 位点，并将磁振造影标记的影像对准计算机断层摄影标记的影像，使磁振造影影像重叠计算机断层影像时可以准确的重叠，而形成叠合影像450(如图4d所示)。 
步骤S108：投影叠合影像于皮肤上。于本步骤中，可先将定位装置的定位标记移除，只留下贴片在皮肤上，然后利用投影装置420将叠合影像450投影到皮肤上，在投影时，叠合影像450的二个方型图案451需重叠皮肤上的贴片，以确保皮肤下的组织结构(如肌肉、骨胳、器官等组织结构)与叠合影像450一致，因此可以让医师直接通过皮肤上的叠合影像，更加明确判断施术路径。 
藉由上述的定位装置、影像投影系统及影像叠合方法可以提供给医师在进行手术前的模拟以及手术中与人体皮肤上的贴片进行叠合后达到扩增实境医疗需求。因此医生可由观察屏幕影像进行手术的模式，改由直接定位并投影于人体的皮肤上，达到手术前影像模拟转投影于实际患处执刀的准确性。 
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (14)

1.一种用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，包括：
一贴片，用以贴于一皮肤表层；以及
一定位标记，用以固定在该贴片上，并包括一计算机断层摄影标记及一磁振造影标记。
2.根据权利要求1所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，
该计算机断层摄影标记，包括一容置空间；以及
该磁振造影标记，设置在该容置空间内。
3.根据权利要求2所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，该计算机断层摄影标记的材料为钛金属材质、高分子材质、陶瓷材质或其组合物。
4.根据权利要求1所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，该磁振造影标记设置在该计算机断层摄影标记与该贴片之间。
5.根据权利要求4所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，更包括：
一第一可拆装元件，固设在该贴片的一上表面及/或该磁振造影标记的一下表面；以及
一第二可拆装元件，固设在该磁振造影标记的一上表面及/或该计算机断层摄影标记的一下表面。
6.根据权利要求5所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，
该第一可拆装元件，包括：
一第一魔鬼毡，固设在该贴片的一上表面；以及
一第二魔鬼毡，固设在该磁振造影标记的一下表面，其中该第一魔鬼毡与该第二魔鬼毡以粘贴方式相互固定该磁振造影标记及该贴片；以及
该第二可拆装元件，包括：
一第三魔鬼毡，固设在该磁振造影标记的一上表面；以及
一第四魔鬼毡，固设在该计算机断层摄影标记上，该第三魔鬼毡与该第四魔鬼毡以粘贴方式相互固定该磁振造影标记及该计算机断层摄影标记。
7.根据权利要求1所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，该计算机断层摄影标记设置在该磁振造影标记与该贴片之间，且该计算机断层摄影标记的材料为钛金属材质、高分子材质、陶瓷材质或其组合物。
8.根据权利要求7所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，更包括：
一第一可拆装元件，固设在该贴片的一上表面及/或该计算机断层摄影标记的一下表面；以及
一第二可拆装元件，固设在该计算机断层摄影标记的一上表面及/或该磁振造影标记的一下表面。
9.根据权利要求1所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，更包括：一可拆装元件，固设在该贴片的一上表面及/或该定位标记的一下表面。
10.根据权利要求9所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，该可拆装元件，包括：
一第一魔鬼毡，固设在该贴片的一上表面；以及
一第二魔鬼毡，固设在该定位标记的一下表面，其中该第一魔鬼毡与该第二魔鬼毡以粘贴方式相互固定该定位标记及该贴片。
11.根据权利要求1所述的用于计算机断层摄影及磁振造影的定位装置，其特征在于，该贴片包括一螺孔，该定位标记包括一螺丝，该定位标记以锁固的方式固定在该贴片上。
12.一种影像叠合方法，其特征在于，包括下列步骤：
贴附至少二个定位装置于一皮肤上，其中该每一定位装置包括一计算机断层摄影标记及一磁振造影标记；
利用计算机断层摄影方式，进行拍摄动作，得到一计算机断层影像，且该计算机断层影像具有该些计算机断层摄影标记的影像；
利用磁振造影方式，进行拍摄动作，得到一磁振造影影像，且该磁振造影影像具有该些磁振造影标记的影像；以及
将该些磁振造影标记的影像对准该些计算机断层摄影标记的影像，以重叠该磁振造影影像以及该计算机断层影像而形成一叠合影像。
13.根据权利要求12所述的影像叠合方法，其特征在于，更包括下列步骤：
投影该叠合影像于该皮肤上。
14.一种影像投影系统，其特征在于，包括：
一影像叠合装置，用以重叠一磁振造影影像及一计算机断层影像得到一叠合影像，其中该磁振造影影像的至少二个磁振造影标记的影像对准于该计算机断层影像的至少二个计算机断层摄影标记的影像；以及
一投影装置，电性连接该影像叠合装置，用以投影该叠合影像。
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