CN112397189A - 一种医用导引装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医用导引装置及其使用方法，该装置包括：信息获取单元，其配置成获取所述医用导引装置周围的物体的三维空间信息，其中所述医用导引装置周围的物体包括用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分、所述目标医学操作针对的对象；信息处理单元，其通信地耦合到所述信息获取单元，接收所述三维空间信息并处理，以生成针对所述目标医学操作的导引信息；以及信息呈现单元，其通信地耦合到所述信息处理单元，接收所述导引信息并呈现。

Description

一种医用导引装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种医用导引装置以及利用所述医用导引装置进行目标医学操作的方法，更具体地，涉及一种利用三维图像处理技术实现医疗目的的机制。

背景技术

诸如数字化X射线摄影系统（下文简称为DR系统）之类的医学成像系统的应用变得越来越普及，医学成像系统已经成为医学工作者进行诊断的重要工具。然而，医学成像系统的复杂性也越来越高，其成像质量与系统以及患者的摆位密切相关，因而系统的成像质量在很大程度上取决于系统操作人员的素质。

为了使得医学成像系统可以获得令人满意的成像质量，医学成像系统的操作人员需要接受专业的培训，此外，操作人员还需要长时间大量的实践操作才能掌握医学成像系统的操作规范。然而，即便掌握了操作规范，操作人员在进行医学检查时还需要保持精神高度集中。但是长时间的临床工作将使得操作人员产生疲劳，错误也会不可避免。以DR系统为例，操作人员时常对患者进行不适当的摆位，也时常设置不适当的曝光参数，因而获得的图像质量很可能太差以至于达不到预定医疗活动的要求。

本领域的常规方案中通常使用文字、图片或视频方式来帮助操作人员来提高操作的精确性。本领域的常规方案中还通过检测患者身体上待检部位的三维坐标，并且将该三维坐标与目标位置作比较来引导患者。但本领域的常规方案并不能判断目标医学操作针对的对象当前的摆位是否正确。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种医用导引装置，包括：信息获取单元，其配置成获取所述医用导引装置周围的物体的三维空间信息，其中所述医用导引装置周围的物体包括用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分、所述目标医学操作针对的对象；信息处理单元，其通信地耦合到所述信息获取单元，接收所述三维空间信息并处理，以生成针对所述目标医学操作的导引信息；以及信息呈现单元，其通信地耦合到所述信息处理单元，接收所述导引信息并呈现。

可选地，所述信息获取单元包括深度传感器和/或相机；所述物体的三维空间信息包括以下项目：所述物体的大小、所述物体与所述深度传感器和/或相机之间的相对位置。

可选地，所述信息获取单元包括多个所述深度传感器和/或多个所述相机，所述物体的三维空间信息包括以下项目：所述物体的大小、所述物体与所述多个深度传感器和/或多个相机中的至少一者之间的相对位置、所述多个深度传感器和/或所述多个相机之间的相对位置。

可选地，所述信息获取单元还配置成获取声音信息和/或动作命令。

可选地，所述信息处理单元包括协同工作的软件模块和硬件模块。

可选地，所述导引信息为视觉信息，包括以下项目中的至少一者：形象、颜色、亮度、位置、大小、量值、运动、图标、图像、文字。

可选地，所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认摆位图 ；所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象摆位图，并且根据所述对象摆位图调整所述默认摆位图以生成目标摆位图；以及所述导引信息包括所述目标摆位图。

可选地，所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认关节图；所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象关节图，并确定所述对象关节图中的预定关节间的距离；所述信息处理单元根据所述预定关节间的距离调整所述默认关节图，进而生成目标关节图；以及所述导引信息包括所述目标关节图。

可选地，所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认关节图；所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象关节图，并确定所述对象关节图中的预定关节间的距离；所述信息处理单元根据所述预定关节间的距离调整所述默认关节图，进而生成目标关节图；所述信息处理单元根据所述目标关节图以及所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成目标对象信息；以及所述导引信息包括所述目标对象信息。

可选地，当所述对象摆位图与所述目标摆位图的差异在第一范围内时，所述导引信息指示所述目标医学操作针对的对象的摆位正确；否则所述导引信息继续指示将所述目标医学操作针对的对象调整到合理摆位，或者当所述对象关节图与所述目标关节图的差异在第一范围内时，所述导引信息指示所述目标医学操作针对的对象的摆位正确；否则所述导引信息继续指示将所述目标医学操作针对的对象调整到合理摆位。

可选地，所述信息呈现单元包括以下项目中的至少一者：增强现实显示器、虚拟现实显示器、屏幕显示器。

可选地，所述导引信息为触觉信息，包括以下项目中的至少一者：振动、压感、冷热。

可选地，所述导引信息为听觉信息，包括以下项目中的至少一者：语音、音乐、节拍。

可选地，所述导引信息包括视觉信息、触觉信息、听觉信息中的至少一者。

可选地，所述导引信息叠加到所述医用导引装置周围的物体而呈现，或者与所述医用导引装置周围的物体关联呈现。

根据本发明的另一方面，提供一种利用如上文中记载的任一项所述的医用导引装置进行目标医学操作的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将所述信息获取单元相对于所述医用导引装置定位，使得所述信息获取单元的视场覆盖所述医用导引装置周围的物体，其中所述医用导引装置周围的物体包括用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分、所述目标医学操作针对的对象；利用所述信息获取单元获取所述医用导引装置周围的物体的三维空间信息；将所述三维空间信息发送至所述信息处理单元进行处理以生成所述导引信息；以及利用所述信息呈现单元呈现所述导引信息。

可选地，将所述三维空间信息发送至所述信息处理单元进行处理以生成所述导引信息的步骤包括：向所述医用导引装置输入关于所述目标医学操作的信息；所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认摆位图；以及所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象摆位图，并且根据所述对象摆位图调整所述默认摆位图以生成目标摆位图；其中，所述导引信息包括所述目标摆位图。

可选地，将所述三维空间信息发送至所述信息处理单元进行处理以生成所述导引信息的步骤包括：向所述医用导引装置输入关于所述目标医学操作的信息；所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认关节图；所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象关节图，并确定所述对象关节图中的预定关节间的距离；所述信息处理单元根据所述预定关节间的距离调整所述默认关节图，进而生成目标关节图，所述导引信息包括所述目标关节图。

可选地，利用所述信息呈现单元呈现所述导引信息的步骤包括：当所述对象摆位图与所述目标摆位图的差异在第一范围内时，所述导引信息指示所述目标医学操作针对的对象的摆位正确；否则所述导引信息继续指示将所述目标医学操作针对的对象调整到合理摆位，或者当所述对象关节图与所述目标关节图的差异在第一范围内时，所述导引信息指示所述目标医学操作针对的对象的摆位正确；否则所述导引信息继续指示将所述目标医学操作针对的对象调整到合理摆位。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置。

图2示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置的工作原理。

图3示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置的工作原理。

图4示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置的工作原理。

图5示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置的工作原理。

图6示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置的工作原理。

图7示出了根据本发明的一个实施例的使用本发明的医用导引装置的方法。

图8示出了根据本发明的一个实施例的使用本发明的医用导引装置的方法。

图9示出了根据本发明的一个实施例的使用本发明的医用导引装置的方法。

具体实施方式

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效地应用于所有类型的医用导引装置及其使用方法，并且可以在其中实施这些相同或相似的原理，任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。

图1示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置。参见图1，医用导引装置10包括信息获取单元102、信息处理单元104以及信息呈现单元106。其中，信息获取单元102被配置成获取医用导引装置10周围的物体的三维空间信息。本文中，医用导引装置10周围的物体是指与医用导引装置10相隔一定距离的物体，相隔的距离的选取以实现下文将详细记载的导引目的为准，但是医用导引装置10周围的物体至少应当包括用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分以及目标医学操作针对的对象。目标医学操作可以为X射线检查、磁共振检查、CT检查等，其对应的医学装置为X射线机、磁共振系统、CT机等。

在本发明的一个实施例中，医用导引装置10周围的物体至少应当包括用于实现目标医学操作的医学装置的全部，亦即，信息获取单元102应当获取医学装置整体的三维空间信息；在本发明的其他实施例中，医用导引装置10周围的物体还可以包括用于实现目标医学操作的医学装置的有效部分，此时，信息获取单元102应当获取医学装置的有效部分的三维空间信息。医学装置的有效部分是相对是否可以用于对目标医学操作针对的对象进行定位而言的，能够用作对象定位的参考的部分即为医学装置的有效部分，例如可以为医学装置的载台、探测器平面等。此外，医用导引装置10周围的物体还应当包括目标医学操作针对的对象，换言之，信息获取单元102应当获取目标医学操作针对的对象的三维空间信息。同时获取用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分以及目标医学操作针对的对象的三维空间信息是实现本发明的导引原理的基础条件。根据本发明的一个实施例，三维空间信息可以是物体在空间中的形态信息、方位信息等，其可以用于确定目标医学操作针对的对象与用于实现目标医学操作的医学装置的相对位置关系。

本文中描述的目标医学操作针对的对象的三维空间信息是指对象的整体三维空间信息，而非对象的局部位置（例如膝部）的三维空间信息。仅向导引装置提供局部位置的三维空间信息可能不足以用于判断局部位置相对于整体的位置，因而也不能形成足够清晰的导引信息，在一些情况下甚至会由于导引装置的误判而作出错误的导引。另一方面，仅利用局部位置进行导引也可能会导致生成的导引信息（例如，对象的虚拟形象）与实际对象（例如，在尺寸、形态上）差距较大，这也会给导引造成障碍。

图1中所示的医用导引装置10还包括信息处理单元104，其通信地耦合到信息获取单元102，接收信息获取单元102获取的各物体的三维空间信息。进一步地，信息处理单元104对各物体的三维空间信息进行处理，进而生成针对目标医学操作的导引信息。所生成的导引信息可以是因不同的目标医学操作而异的。例如，若目标医学操作为X射线检查，则生成的导引信息是与X射线检查的性质相关的；而若目标医学操作为磁共振检查，则生成的导引信息是与磁共振检查的性质相关的。具体而言，例如，磁共振检查对对象的具体位置要求可能不高，但是对检查过程中对象的位置保持要求相对严格；而X射线检查则要求对象处于放射源的曝光范围内，因而对对象的具体位置可能要求较高。如图1所示，医用导引装置10的信息呈现单元106通信地到信息处理单元104，其用于接收并呈现导引信息。在该实施例中对信息呈现单元106的具体形态不加限制，以其能够实现对操作者、患者等的导引即可。本文中记载的通信耦合可以为无线、有线等方式的通信连接方式，其用于实现单元、模块、装置、系统之间或之内的数据传输。

图2示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置的工作原理。出于简洁性考虑，图2中并未呈现医用导引装置的全部结构。如图2所示，信息获取单元102可以为相机112，相机112用于获取医学装置20的有效部分（即，载台202）的三维空间信息。信息获取单元102也可以为相机114，相机114用于获取医学装置20的整体的三维空间信息。相机112或相机114为具有三维空间信息获取能力的相机，例如可以为双目立体相机。信息获取单元102还可以为深度传感器116。需要说明的是，如图2中所示出的那样，为了获取用于实现目标医学操作的医学装置20的全部或有效部分以及目标医学操作针对的对象212的三维空间信息，诸如相机112的信息获取单元102的视场至少应当包括用于实现目标医学操作的医学装置20的全部或有效部分以及目标医学操作针对的对象212。

本发明不对信息获取单元102的形式或数量作限制，信息获取单元102可以包括多个相机（在此情况下，每一个相机可以是普通二维相机），也可以包括多个深度传感器（在此情况下可以获得更精确的三维空间信息），还可以是若干个相机和/或若干个深度传感器的组合（在此情况下，相机可以是普通二维相机）。另外，单个深度传感器也可以包括多个传感器单元，例如，图2中的深度传感器116由3个传感器单元组成，3个传感器单元协同工作以形成医用导引装置10周围的物体的三维空间信息。

在本发明的一个实施例中，信息获取单元102的数量可以为单个，此时三维空间信息可以包括各物体的几何尺寸大小以及各物体与信息获取单元102的相对位置。具体而言，各物体与信息获取单元102的相对位置可以是以信息获取单元102为原点来确定的各物体的三维坐标。此外，诸如信息处理单元104的处理单元还可以根据各物体与信息获取单元102的相对位置来计算各物体之间的相对位置关系。

在本发明的另一实施例中，信息获取单元102可以包括若干个相机和/或若干个深度传感器的组合，三维空间信息可以包括各物体的几何尺寸大小、各物体与信息获取单元102中的至少一个相机或深度传感器之间的相对位置，以及信息获取单元102中的各深度传感器、各相机之间的相对位置。同样地，信息处理单元104可以根据各物体与信息获取单元102中的至少一个相机或深度传感器之间的相对位置来计算各物体之间的相对位置关系。

返回图2，诸如相机112的信息获取单元102还可以用于获取动作命令。例如，医学装置20载台202上的对象212在检查过程中可能会感觉不适，此时需要向操作人员发送相关信息。对象212可以打出呼救手势或者暂停操作手势，信息获取单元102获取到该手势后可以经信息处理单元104处理生成表明对象212请求暂停检查的导引信息。进一步地，信息呈现单元106可以向操作人员发送该信息；或者信息处理单元104可以将该信息发送给医学装置或其执行机构，医学装置或其执行机构将根据该信息执行对应的操作，以暂停检查过程。此外，信息获取单元102还可以用于获取操作人员的动作命令，该信息也可以按照如上方式进行处理。

信息获取单元102还可以包括用于拾取声音信息的设备。例如，对象212在检查过程中可能会发出指示暂停检查的请求，信息获取单元102获取到该声音信息后可以经信息处理单元104处理生成表明对象212请求暂停检查的导引信息。同样地，信息呈现单元106可以向操作人员发送该信息；或者信息处理单元104可以将该信息发送给医学装置或其执行机构，医学装置或其执行机构将根据该信息执行对应的操作，以暂停检查过程。此外，信息获取单元102还可以用于获取操作人员的声音信息，该信息也可以按照如上方式进行处理。

在本发明的其他实施例中，信息获取单元102也可以获取操作的动作命令和声音信息，此时，信息呈现单元106可以向对象212发送指示操作者的动作命令和声音信息的导引信息。

尽管本发明的附图中未示出信息处理单元104的结构或组成，在本发明的一个实施例中，信息处理单元104可以为安装了操作系统的通用计算机或工控主机，其包括用于执行处理任务所必需的软硬件资源，其中软硬件资源（诸如软硬件模块）协同工作以产生导引信息或执行其他操作。

转至图3，其示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置的工作原理。医用导引装置的信息呈现单元106示出为增强现实设备30（或称为混合现实设备）。图3中的其余部分是增强现实设备30中呈现的具体视觉内容。如图所示，增强现实设备30中呈现的内容包括了实景信息以及导引信息，实景信息是透过增强现实设备30的透明介质直接获取到的真实世界的场景，而导引信息是根据上文记载的技术手段实时/准实时生成的（在对时效要求不高的应用场景下也可以不是实时/准实时的）。导引信息包括了建议对象212移动方向的箭头和建议性文字内容32以及建议对象212要移动到的位置312。其中，建议对象212要移动到的位置312展示了类似于对象212的几何形状大小的形象，并且该形象以不遮挡实景信息的虚线示出。在其他示例中，导引信息还可以以其他形式展示，例如其可以采用形象、颜色、亮度、位置、大小、量值、运动、图标、图像、文字等信息中的至少一者来进行引导。在图3所示的示例中，导引信息是叠加到医用导引装置10周围的物体（实景信息）上而呈现的。

本发明的其他实施例也可以采用虚拟现实设备30作为信息呈现单元106。此时增强现实设备30中呈现的内容可以是根据真实世界的场景生成的，导引信息的展示则可以参考以增强现实设备30作为信息呈现单元106的实施例，除导引信息以外的虚拟场景可以根据需要生成。

信息呈现单元106不但可以用于指引操作者，而且可以用于指引患者。如图4所示，信息呈现单元106还可以为向患者呈现导引信息的屏幕40、向患者/操作者呈现导引信息的音频输出设备44，以及向操作呈现导引信息的屏幕42。信息呈现单元106不一定同时包括屏幕40、屏幕42和音频输出设备44，本领域技术人员在实践本发明时可以根据实际需要或条件限制来合理选取。继续参考图4，为了引导患者（对象212）向合理的检查位置移动，作为操作者进行其他控制操作的屏幕44上可以呈现如图所示的导引信息。图5中示出了屏幕40和音频输出设备44呈现的内容的一个示例。为便于患者定量地移动到合理的检查位置，屏幕40可以显示例如“请向右侧移动10厘米”之类的导引信息。以文字信息作为导引信息对于老年人等群体可能是更优的选择。而对于视觉障碍患者，可以以音频输出设备44输出例如“请向右侧移动10厘米”之类的声音信息。此外，对于儿童患者还可以在屏幕40上以动画形式播放导引信息，并同时利用音频输出设备44输出例如“小朋友，请向右侧移动10厘米”之类的声音信息。以此方式可以消除儿童的恐惧心理，从而进一步有利于将患者导引至合理的检查位置。除了输出声音信息（语音）之外，音频输出设备44还可以输出音乐或者节拍作为导引信息。

在本发明的一个实施例中，信息呈现单元106还可以提供可被患者感知的触觉信息。例如，参见图3，可以在医学装置20载台202上设置提供触觉信息的信息呈现单元106（未示出）。该信息呈现单元106可以例如在患者定位不准确的情况下产生某种频率、节奏的振动，以此来提醒患者重新定位。为了精确地导引患者，还可以使用诸如上文记载的屏幕40输出精确的导引信息，以便与触觉信息辅助进行患者的定位。其他触觉信息的类型可以为例如压感、冷热等。

在导引信息为视觉信息、听觉信息的示例中，导引信息并非叠加到医用导引装置10周围的物体上，而是与其关联呈现的。关联例如体现在导引信息可以根据医用导引装置10周围的物体来生成，并且指引患者根据医用导引装置10周围的物体来定位。

在本发明的另一实施例中，信息呈现单元106可以生成包括视觉信息、听觉信息、触觉信息中的一者或多者的导引信息。

为了直观地呈现导引信息，需要对移动到的位置（摆位）312进行估计。在本发明的一个实施例中，信息处理单元104可以根据目标医学操作以及用于实现目标医学操作的医学装置20的全部或有效部分的三维空间信息生成默认摆位图。默认摆位图反映了针对要进行的目标医学操作的合理初始人体布置，其与要进行的目标医学操作相关，也与医学装置20空间信息相关。然而，虽然默认摆位图反映了目标医学操作中人体的合理位置，但是默认摆位图并未考虑个体差异，因而默认摆位图还需要针对个体进行优化（以生成诸如下文将详细描述的目标摆位图）。此外，默认摆位图可以是预置的，也可以在后续过程中进行修改。在本发明的优化实施例中，信息处理单元104可以利用机器学习方法对默认摆位图不断更新优化。

此外，信息处理单元104根据目标医学操作针对的对象212的三维空间信息生成对象摆位图，并且根据对象摆位图调整默认摆位图以生成目标摆位图，其中，导引信息包括目标摆位图。具体而言，信息处理单元104可以根据对象摆位图中一种或多种特征来调整默认摆位图。例如，信息处理单元104可以根据对象摆位图中目标医学操作针对的对象212的身高、各部分的比例和/或胖瘦等信息来调整默认摆位图，进而使得调整后的默认摆位图与实际对象。除了以上可以直接从图像上获得的诸如身高、各部分的比例和/或胖瘦等信息，还可以对图像信息进行加工处理来得到其中能反映人体形态信息的特征信息（例如，关节距离、人体密度等）。本发明不对对象摆位图中采集的特征作具体限定，本领域技术人员在时间本发明时可以根据实际精度需要和条件限制来选取合适的一种或多种特征。

图6示出了根据本发明的一个实施例的医用导引装置的工作原理，其中信息呈现单元106可以被实现为增强现实设备30。通过增强现实设备30可以看到如图6所呈现的内容：导引信息包括对象关节图602和目标关节图604以及建议对象212移动方向的箭头和建议性文字内容，在本发明的其他示例中导引信息也可以只包括目标关节图604，目标关节图604可按以下方式生成。

例如如图1中所示的信息处理单元104可以根据目标医学操作以及用于实现目标医学操作的医学装置20的全部或有效部分的三维空间信息生成默认关节图。可见，由于关节（骨骼）是人体特征重要的表征，且诸如X射线检查之类的目标医学操作也可针对关节（骨骼）进行，因而默认关节图反映了针对要进行的目标医学操作的合理初始人体布置，其与要进行的目标医学操作相关：例如，用于X射线检查的默认关节图不一定与磁共振检查的默认关节图相同。另外，默认关节图也与医学装置20空间信息相关，例如，默认关节图应当在位置上紧随医学装置20，在尺寸上也要相适应。然而，虽然默认关节图反映了目标医学操作中人体的合理位置，但是默认关节图并未考虑个体差异，因而默认关节图还需要针对个体进行优化。此外，默认关节图可以是预置的，也可以在后续过程中进行修改。在本发明的优化实施例中，信息处理单元104可以利用机器学习方法对默认关节图不断更新优化。

为此，信息处理单元104可以根据目标医学操作针对的对象212的三维空间信息生成对象关节图602，对象关节图602反映了与个体密切相关，反映了个体差异。进一步地，可以根据对象关节图602确定其中预定的两个或更多关节之间的距离，该具体同样也反映了受验对象212的个体差异。在本发明的一个实施例中，例如可以利用某髋关节以及某踝关节来确定该距离。然后，信息处理单元104可以根据预定的两个或更多关节之间的距离调整默认关节图来生成目标关节图604。亦即，通过某髋关节与某踝关节之间的距离来调整默认关节图，以使得其更符合受验对象212的特征。在此情形下，对象关节图602中预定的两个或更多关节与调整后的目标关节图604中相对应的两个或更多关节成比例关系或大致相等。

为了获得对象关节图602，可以首先通过例如如图2所示的深度传感器116获取对象212的深度信息并进行前景分隔等处理，然而再探测处理后的图像中的身体各个部件的位置，最后再得到人体骨架的位置——对象关节图602。

尽管图6示出了增强现实设备30中显示对象关节图602和目标关节图604，但是在本发明的其他示例中也可以不显示对象关节图602和目标关节图604。例如，信息处理单元104可以根据目标关节图604以及目标医学操作针对的对象212的三维空间信息，具体而言为对象212的形态大小信息，而生成目标对象信息312，目标对象信息312为对象212要移动到的位置，导引信息可以仅包括目标对象信息312。在此情形下，由于目标对象信息312是根据实际对象的关节信息重构的，因而目标对象信息312具有与实际对象212相仿的人体尺寸，可以更便于操作人员直观地作出判断。此外，在本发明可选的实施例中可以对以上导引信息重新选择/组合，以其能够实现导引作用即可。

作为本发明的一个示例，增强现实设备30可以为Microsoft Hololens。

图7示出了利用如上文记载的任意一种医用导引装置进行目标医学操作的方法。在步骤S702中可以将信息获取单元相对于医用导引装置定位，使得信息获取单元的视场覆盖医用导引装置周围的物体，其中医用导引装置周围的物体包括用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分、目标医学操作针对的对象。其次，在下一个步骤S704中可以利用信息获取单元获取医用导引装置周围的物体的三维空间信息。再次，在步骤S706中可以将步骤S704中获取的三维空间信息发送至信息处理单元进行处理以生成导引信息。最后可以在S708中利用信息呈现单元呈现导引信息。

其中，上述步骤S706可以细分为：向医用导引装置输入关于目标医学操作的信息；信息处理单元根据目标医学操作以及用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认摆位图；以及信息处理单元根据目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象摆位图，并且根据对象摆位图调整默认摆位图以生成目标摆位图；其中，导引信息包括目标摆位图。

参见图8，步骤S706又可以通过以下步骤来实现。首先，可以在步骤S7062中向医用导引装置输入关于目标医学操作的信息。在步骤S7064中生成默认关节图，具体而言，信息处理单元可以根据目标医学操作以及用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认关节图。尔后，信息处理单元根据目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象关节图，并确定对象关节图中的预定关节间的距离（步骤S7066）。信息处理单元最后可以根据预定关节间的距离调整默认关节图，进而生成目标关节图，导引信息也包括目标关节图（步骤S7068）。

为了在对象正确定位时能够及时告知操作者或者被检查对象可以在利用信息呈现单元呈现导引信息时考虑该情形，亦即，在步骤S902中判断对象摆位图（对象关节图）与目标摆位图（目标关节图）的差异是否在设定的第一范围内，当对象摆位图（对象关节图）与目标摆位图（目标关节图）的差异在设定的第一范围内时，导引信息指示目标医学操作针对的对象的摆位正确（步骤S904）。如果对象关节图与目标关节图的差异超出第一范围，则导引信息继续指示将目标医学操作针对的对象调整到合理摆位，以提示当前摆位不正确，也可以直接输出提示当前摆位不正确的导引信息；此时，被检查对象应当继续按照导引信息移动到合理的位置。对象摆位图（对象关节图）与目标摆位图（目标关节图）的差异可以包括位置上的差异、形态上的差异等。

鉴于以上，通过本发明所提出的医用导引装置、其使用方法可以更加高效、便利地将被检查对象定位到合理位置，另一方面也可以节约人力成本。

需要说明的是，附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

以上例子主要说明了本发明的医用导引装置及其使用方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (19)

1.一种医用导引装置，其特征在于，所述装置包括：

信息获取单元，其配置成获取所述医用导引装置周围的物体的三维空间信息，其中所述医用导引装置周围的物体包括用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分、所述目标医学操作针对的对象；

信息处理单元，其通信地耦合到所述信息获取单元，接收所述三维空间信息并处理，以生成针对所述目标医学操作的导引信息；以及

信息呈现单元，其通信地耦合到所述信息处理单元，接收所述导引信息并呈现。

2.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于，所述信息获取单元包括深度传感器和/或相机；所述物体的三维空间信息包括以下项目：所述物体的大小、所述物体与所述深度传感器和/或相机之间的相对位置。

3.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于，所述信息获取单元包括多个所述深度传感器和/或多个所述相机，所述物体的三维空间信息包括以下项目：所述物体的大小、所述物体与所述多个深度传感器和/或多个相机中的至少一者之间的相对位置、所述多个深度传感器和/或所述多个相机之间的相对位置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的医用导引装置，其特征在于，所述信息获取单元还配置成获取声音信息和/或动作命令。

5.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于，所述信息处理单元包括协同工作的软件模块和硬件模块。

6.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于，所述导引信息为视觉信息，包括以下项目中的至少一者：形象、颜色、亮度、位置、大小、量值、运动、图标、图像、文字。

7.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于：

所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认摆位图；

所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象摆位图，并且根据所述对象摆位图调整所述默认摆位图以生成目标摆位图；以及

所述导引信息包括所述目标摆位图。

8.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于：

所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认关节图；

所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象关节图，并确定所述对象关节图中的预定关节间的距离；

所述信息处理单元根据所述预定关节间的距离调整所述默认关节图，进而生成目标关节图；以及

所述导引信息包括所述目标关节图。

9.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于：

所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认关节图；

所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象关节图，并确定所述对象关节图中的预定关节间的距离；

所述信息处理单元根据所述预定关节间的距离调整所述默认关节图，进而生成目标关节图；

所述信息处理单元根据所述目标关节图以及所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成目标对象信息；以及

所述导引信息包括所述目标对象信息。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的医用导引装置，其特征在于，当所述对象摆位图与所述目标摆位图的差异在第一范围内时，所述导引信息指示所述目标医学操作针对的对象的摆位正确；否则所述导引信息继续指示将所述目标医学操作针对的对象调整到合理摆位，或者

当所述对象关节图与所述目标关节图的差异在第一范围内时，所述导引信息指示所述目标医学操作针对的对象的摆位正确；否则所述导引信息继续指示将所述目标医学操作针对的对象调整到合理摆位。

11.根据权利要求6-9中任一项所述的医用导引装置，其特征在于，所述信息呈现单元包括以下项目中的至少一者：增强现实显示器、虚拟现实显示器、屏幕显示器。

12.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于，所述导引信息为触觉信息，包括以下项目中的至少一者：振动、压感、冷热。

13.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于，所述导引信息为听觉信息，包括以下项目中的至少一者：语音、音乐、节拍。

14.根据权利要求1所述的医用导引装置，其特征在于，所述导引信息包括视觉信息、触觉信息、听觉信息中的至少一者。

15.根据权利要求1中任一项所述的医用导引装置，其特征在于，所述导引信息叠加到所述医用导引装置周围的物体而呈现，或者与所述医用导引装置周围的物体关联呈现。

16.一种利用如权利要求1-15中任一项所述的医用导引装置进行目标医学操作的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将所述信息获取单元相对于所述医用导引装置定位，使得所述信息获取单元的视场覆盖所述医用导引装置周围的物体，其中所述医用导引装置周围的物体包括用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分、所述目标医学操作针对的对象；

利用所述信息获取单元获取所述医用导引装置周围的物体的三维空间信息；

将所述三维空间信息发送至所述信息处理单元进行处理以生成所述导引信息；以及

利用所述信息呈现单元呈现所述导引信息。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述三维空间信息发送至所述信息处理单元进行处理以生成所述导引信息的步骤包括：

向所述医用导引装置输入关于所述目标医学操作的信息；

所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认摆位图；以及

所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象摆位图，并且根据所述对象摆位图调整所述默认摆位图以生成目标摆位图；其中，所述导引信息包括所述目标摆位图。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述三维空间信息发送至所述信息处理单元进行处理以生成所述导引信息的步骤包括：

向所述医用导引装置输入关于所述目标医学操作的信息；

所述信息处理单元根据所述目标医学操作以及所述用于实现目标医学操作的医学装置的全部或有效部分的三维空间信息生成默认关节图；

所述信息处理单元根据所述目标医学操作针对的对象的三维空间信息生成对象关节图，并确定所述对象关节图中的预定关节间的距离；

所述信息处理单元根据所述预定关节间的距离调整所述默认关节图，进而生成目标关节图，所述导引信息包括所述目标关节图。

19. 根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，利用所述信息呈现单元呈现所述导引信息的步骤包括：

当所述对象摆位图与所述目标摆位图的差异在第一范围内时，所述导引信息指示所述目标医学操作针对的对象的摆位正确；否则所述导引信息继续指示将所述目标医学操作针对的对象调整到合理摆位，或者

当所述对象关节图与所述目标关节图的差异在第一范围内时，所述导引信息指示所述目标医学操作针对的对象的摆位正确；否则所述导引信息继续指示将所述目标医学操作针对的对象调整到合理摆位。

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