TWI586327B - Image projection system - Google Patents

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TWI586327B
TWI586327B TW101150508A TW101150508A TWI586327B TW I586327 B TWI586327 B TW I586327B TW 101150508 A TW101150508 A TW 101150508A TW 101150508 A TW101150508 A TW 101150508A TW I586327 B TWI586327 B TW I586327B
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bing feng Huang
Wei Te Chen
Pei Yuan Lee
Kai Che Liu
min liang Wang
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Description

影像投影系統
本發明係有關於一種定位裝置、影像疊合方法及影像投影系統，特別是有關於一種利用定位裝置貼附在人體皮膚上並進行電腦斷層攝影及磁振造影，再利用影像疊合方法使電腦斷層攝影影像及磁振造影影像相互重疊得到疊合影像，最後使用影像投影系統將疊合影像投射在皮膚上。
早期診斷方式一直都是以X光、超音波造影的生理解剖影像為主流，一直到90年代以後磁振造影(Magneti Resonance Imaging，MRI)技術的成熟，並開始注重功能性的影像，於是醫學影像有了高於生理結構層次的需求和發展。
近年來，電腦斷層攝影(Computed Tomography，CT)造影技術興起，可多角度偵測目標器官，經影像重組後，得到三度空間(3D)影像。
目前高階外科手術常用之診斷模式，不論是磁振造影或電腦斷層攝影所提供之影像資訊，僅供醫師進行病灶源與術前路徑規劃。但是在臨床應用中發現，醫生對於影像資訊的需求非常大，特別是電腦斷層攝影可以提供人體的硬組織與軟組織的幾何資訊，而磁振造影可以提供神經與水分子等功能性影像，愈來愈多的手術會同時需要電腦斷層攝影的影像與磁振造影的影像所重建之資訊。
所以需要提供一種能精準地疊合單一病患之電腦斷層影像與磁振造影影像的系統與方法，以解決前述的問題。
本發明的目的在於提供一種能精準地疊合單一病患之電腦斷層影像與磁振造影影像的系統、裝置與方法。
為達成上述目的，本發明提出一種用於電腦斷層攝影及磁振造影的定位裝置，包括：一貼片，用以貼於皮膚表層；以及一定位標記，用以固定在該貼片上，並包括一電腦斷層攝影標記及一磁振造影標記。
為達成上述目的，本發明再提出一種影像投影系統，包括：一影像疊合裝置，用以重疊一磁振造影影像及一電腦斷層影像得到一疊合影像，其中該磁振造影影像的至少二個磁振造影標記之影像對準於該電腦斷層影像的至少二個電腦斷層攝影標記之影像；以及一投影裝置，電性連接該影像疊合裝置，用以投影該疊合影像。
為達成上述目的，本發明又提出一種影像疊合方法，包括下列步驟：貼附至少二個定位裝置於一皮膚上，其中該每一定位裝置包括一電腦斷層攝影標記及一磁振造影標記；利用電腦斷層攝影方式，進行拍攝動作，得到一電腦斷層影像，且該電腦斷層影像具有該些電腦斷層攝影標記之影像；利用磁振造影方式，進行拍攝動作，得到一磁振造影影像，且該磁振造影影像具有該些磁振造影標記之影像；以及將該些磁振造影標記之影像對準該些電腦斷層攝 影標記之影像，以重疊該磁振造影影像以及該電腦斷層影像而形成一疊合影像。
本發明的定位裝置、影像投影系統及影像疊合方法可以提供給醫師在進行手術前的模擬以及手術中與人體皮膚上的貼片進行疊合後達到擴增實境醫療需求。因此醫生可由觀察螢幕影像進行手術的模式，改由直接定位並投影於人體的皮膚上，達到手術前影像模擬轉投影於實際患處執刀之準確性。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。
圖1為本發明之第一實施例之定位裝置剖面圖。該定位裝置100包括一貼片110及一定位標記120。該定位標記120包括：一電腦斷層攝影標記121及一磁振造影標記122。該電腦斷層攝影標記121包括一容置空間121a，該磁振造影標記122位在該容置空間121a內。
該貼片110有一螺孔111。該定位標記120包括一螺絲123，形成在該電腦斷層攝影標記121上。因此該定位標記120以鎖固的方式固定在該貼片110上。電腦斷層攝影標記121及該螺絲123可為相同材質且一體成形的結構。該電腦斷層攝影標記121的材料可為鈦金屬材質、高分子材質、陶瓷材質或其組合物。該磁振造影標記122的材料可為水、油或其組合物。該貼片110可為市售醫療級之貼片，可長時間的貼附在人體皮膚上，以彈性地配合醫院安排手 術時程。
如圖2所示，顯示本發明第二實施例之定位裝置。第二實施例的定位裝置200大體上類似於第一實施例的定位裝置100，類似的元件標示類似的標號。第二實施例的定位裝置200與第一實施例的定位裝置100不同的地方在於貼片及定位標記固定方式。
該定位裝置200更包括一可拆裝元件230。該可拆裝元件230固設在該貼片210之一上表面211及/或該定位標記220之一下表面221。該可拆裝元件230可以是第一實施例中利用鎖固方式的元件或者利用卡合方式的元件、利用黏合方式的元件，其中利用黏合方式的元件可為雙面膠、可重覆貼塗膠或魔鬼氈，在本發明實施例中，將以魔鬼氈為例。因此，該可拆裝元件230包括一第一魔鬼氈231及一第二魔鬼氈232。該第一魔鬼氈231固設在貼片210的一上表面211，該第二魔鬼氈232固設在定位標記220的一下表面221。使用時，該第一魔鬼氈231與該第二魔鬼氈232以黏貼方式相互固定該定位標記220及該貼片210。
如圖3所示，顯示本發明第三實施例之定位裝置。第三實施例的定位裝置300大體上類似於第一實施例的定位裝置100，類似的元件標示類似的標號。第三實施例的定位裝置300與第一實施例的定位裝置100不同的地方在於定位標記的設計。
磁振造影標記322設置在該電腦斷層攝影標記321與 該貼片310之間。該定位裝置300更包括：一第一可拆裝元件330及一第二可拆裝元件340。該第一可拆裝元件330可固設在該貼片310之一上表面311及/或該磁振造影標記322之一下表面322a。該第二可拆裝元件340固設在該磁振造影標記322之一上表面322b及/或該電腦斷層攝影標記321之一下表面321a。
該第一可拆裝元件330與該第二可拆裝元件340可以是第一實施例中利用鎖固方式的元件或者利用卡合方式的元件、利用黏合方式的元件，其中利用黏合方式的元件可為雙面膠、可重覆貼塗膠或魔鬼氈，在本發明實施例中，將以魔鬼氈為例。該第一可拆裝元件330包括一第一魔鬼氈331及一第二魔鬼氈332。第二可拆裝元件340包括一第三魔鬼氈341及一第四魔鬼氈342。第一魔鬼氈331固設在貼片310的一上表面311，第二魔鬼氈332固設在磁振造影標記322的下表面322a，第三魔鬼氈341固設在磁振造影標記322的上表面322b以及第四魔鬼氈342固設在電腦斷層攝影標記321的下表面321a。在使用時，該第一魔鬼氈331與該第二魔鬼氈332以黏貼方式相互固定該磁振造影標記322及該貼片310。該第三魔鬼氈341與該第四魔鬼氈342以黏貼方式相互固定該磁振造影標記322及該電腦斷層攝影標記321。該貼片310、該電腦斷層攝影標記321及該磁振造影標記322藉由第一可拆裝元件330及第二可拆裝元件340而相互固定。該電腦斷層攝影標記321的材料可為金屬材質、高分子材質、陶瓷材質或其組合物， 且直徑需大於2(mm)。該磁振造影標記322的直徑需大於10(mm)。
另一種實施方式為，當電腦斷層攝影標記的材料為鈦金屬材質、高分子材質、陶瓷材質或其組合物時，電腦斷層攝影標記可設置在該磁振造影標記與該貼片之間。因此第一可拆裝元件就可固設在該貼片之一上表面及/或該電腦斷層攝影標記之一下表面；以及一第二可拆裝元件固設在該電腦斷層攝影標記之一上表面及/或該磁振造影標記之一下表面。
圖4a為本發明之一實施例之影像投影系統示意圖。圖4b為磁振造影影像示意圖。圖4c為電腦斷層影像示意圖。圖4d為疊合影像示意圖。該影像投影系統400包括一影像疊合裝置410及一投影裝置420。該影像疊合裝置410用以重疊一磁振造影影像430及一電腦斷層影像440而得到一疊合影像450。該磁振造影影像430具有至少二個磁振造影標記之影像431，在本發明實施例中，該些磁振造影標記之影像431為十字型圖案。該電腦斷層影像440具有至少二個電腦斷層攝影標記之影像441，在本發明實施例中，該些電腦斷層攝影標記之影像441為四個方塊所組成的圖案。該疊合影像450是將磁振造影影像430重疊電腦斷層影像440而形成，且該些磁振造影標記之影像431對準於該些電腦斷層攝影標記之影像441，即十字型圖案重疊四個方塊所組成的圖案，而形成方型圖案451。
該投影裝置420電性連接該影像疊合裝置410，用以 投影該疊合影像450於一患者之皮膚表層，可以讓醫師更快速的透過視覺加上手觸覺，更加明確判斷施術路徑。
圖5為本發明之一實施例之影像疊合方法之流程圖。影像疊合方法，包括下列步驟：
步驟S100：貼附至少二個定位裝置於皮膚上。於本步驟中，可將上述第一實施例、第二實施例或第三實施例的定位裝置貼附在皮膚上。若為了之後影像的重疊及定位，則在皮膚貼上至少二個定位裝置。在其他應用上，亦可以筆在皮膚上繪製標示記號以替代上述第一實施例、第二實施例或第三實施例的貼片，再依序將磁振造影標記及電腦斷層攝影標記固設於皮膚之標示記號上。
步驟S102：利用電腦斷層攝影方式，進行拍攝動作，得到電腦斷層影像。於本步驟中，因為電腦斷層攝影標記121的材質會阻檔在電腦斷層攝影時所發出的能量(例如X光)，因此電腦斷層影像440會包括二個電腦斷層攝影標記之影像441(如圖4c所示)。
步驟S104：利用磁振造影方式，進行拍攝動作，得到磁振造影影像。於本步驟中，若是使用第三實施例之定位裝置，且該定位標記的電腦斷層攝影標記材料不是鈦金屬材料，而是一般的金屬材料(例如鋼、鐵、銅)則需要在拍攝前先將電腦斷層攝影標記移除，然後才進行拍攝動作，因為一般的金屬材料在電磁波的照射下，會產生磁化現象，而無法進行拍攝動作，而鈦金屬並不會有磁化現象，所以可直接進行磁振造影的拍攝動作。在拍攝時，因為電 磁波的照射，使人體及磁振造影標記內的氫原子改變旋轉排列的方向，因此產生共振，然後分析人體及磁振造影標記釋放的電磁波，由於不同的組織會產生不同的電磁波訊號，經電腦處理，就可以得知人體體內的組織及磁振造影標記的相關位置，據此就可以繪製成人體內部的磁振造影影像，其中該磁振造影影像430具有至少二個磁振造影標記之影像431(如圖4b所示)。
步驟S106：將該些磁振造影標記之影像對準該些電腦斷層攝影標記之影像，以重疊磁振造影影像以及電腦斷層影像，而形成疊合影像。請同時參閱圖4a，於本步驟中，利用影像疊合裝置410將磁振造影影像以及電腦斷層影像相互重疊，而形成疊合影像。影像疊合裝置是依據磁振造影標記之影像431(如圖4b所示)，以及電腦斷層攝影標記之影像441(如圖4c所示)當作定位點，並將磁振造影標記之影像對準電腦斷層攝影標記之影像，使磁振造影影像重疊電腦斷層影像時可以準確的重疊，而形成疊合影像450(如圖4d所示)。
步驟S108：投影疊合影像於皮膚上。於本步驟中，可先將定位裝置的定位標記移除，只留下貼片在皮膚上，然後利用投影裝置420將疊合影像450投影到皮膚上，在投影時，疊合影像450的二個方型圖案451需重疊皮膚上的貼片，以確保皮膚下的組織結構(如肌肉、骨骼、器官等組織結構)與疊合影像450一致，因此可以讓醫師直接透過皮膚上的疊合影像，更加明確判斷施術路徑。
藉由上述的定位裝置、影像投影系統及影像疊合方法可以提供給醫師在進行手術前的模擬以及手術中與人體皮膚上的貼片進行疊合後達到擴增實境醫療需求。因此醫生可由觀察螢幕影像進行手術的模式，改由直接定位並投影於人體的皮膚上，達到手術前影像模擬轉投影於實際患處執刀之準確性。
綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
100‧‧‧定位裝置
110‧‧‧貼片
111‧‧‧螺孔
120‧‧‧定位標記
121‧‧‧電腦斷層攝影標記
121a‧‧‧容置空間
122‧‧‧磁振造影標記
123‧‧‧螺絲
200‧‧‧定位裝置
210‧‧‧貼片
211‧‧‧上表面
220‧‧‧定位標記
221‧‧‧下表面
230‧‧‧可拆裝元件
231‧‧‧第一魔鬼氈
232‧‧‧第二魔鬼氈
300‧‧‧定位裝置
310‧‧‧貼片
311‧‧‧上表面
321‧‧‧電腦斷層攝影標記
321a‧‧‧下表面
322‧‧‧磁振造影標記
322a‧‧‧下表面
322b‧‧‧上表面
330‧‧‧第一可拆裝元件
331‧‧‧第一魔鬼氈
332‧‧‧第二魔鬼氈
340‧‧‧第二可拆裝元件
341‧‧‧第三魔鬼氈
342‧‧‧第四魔鬼氈
400‧‧‧影像投影系統
410‧‧‧影像疊合裝置
420‧‧‧投影裝置
430‧‧‧磁振造影影像
431‧‧‧磁振造影標記之影像
440‧‧‧電腦斷層影像
441‧‧‧電腦斷層攝影標記之影像
450‧‧‧疊合影像
451‧‧‧方型圖案
S100~S108‧‧‧步驟
圖1為本發明之第一實施例之定位裝置剖面圖。
圖2為本發明之第二實施例之定位裝置剖面圖。
圖3為本發明之第三實施例之定位裝置剖面圖。
圖4a為本發明之一實施例之影像投影系統示意圖。
圖4b為磁振造影影像示意圖。
圖4c為電腦斷層影像示意圖。
圖4d為疊合影像示意圖。
圖5為本發明之一實施例之影像疊合方法之流程圖。
100‧‧‧定位裝置
110‧‧‧貼片
111‧‧‧螺孔
120‧‧‧定位標記
121‧‧‧電腦斷層攝影標記
121a‧‧‧容置空間
122‧‧‧磁振造影標記
123‧‧‧螺絲

Claims (4)

  1. 一種影像投影系統，包括：至少二個定位裝置，每一定位裝置包括：一貼片，用以貼於一皮膚上；一定位標記，用以固定在該貼片上，並包括一電腦斷層攝影標記及一磁振造影標記，其中該磁振造影標記設置在該電腦斷層攝影標記與該貼片之間；一第一可拆裝元件，固設在該貼片之一上表面及/或該磁振造影標記之一下表面；以及一第二可拆裝元件，固設在該磁振造影標記之一上表面及/或該電腦斷層攝影標記之一下表面；一影像疊合裝置，用以重疊一磁振造影影像及一電腦斷層影像得到一疊合影像，其中該磁振造影影像具有該些磁振造影標記之影像，該電腦斷層影像具有該些電腦斷層攝影標記之影像，且該些磁振造影標記之影像為一第一圖案，該些電腦斷層攝影標記之影像為一第二圖案，該第一圖案圖案重疊該第二圖案而形成一第三圖案，藉此該磁振造影影像的至少二個磁振造影標記之影像對準於該電腦斷層影像的至少二個電腦斷層攝影標記之影像；以及一投影裝置，電性連接該影像疊合裝置，用以將該疊合影像直接定位並投影於該皮膚上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像投影系統，其中：該第一可拆裝元件，包括：一第一魔鬼氈，固設在該貼片的一上表面；以及一第二魔鬼氈，固設在該磁振造影標記的一下表面，其中該第一魔鬼氈與該第二魔鬼氈以黏貼方式相互固定該磁振造影標記及該貼片；以及該第二可拆裝元件，包括：一第三魔鬼氈，固設在該磁振造影標記的一上表面；以及一第四魔鬼氈，固設在該電腦斷層攝影標記上，其中該第三魔鬼氈與該第四魔鬼氈以黏貼方式相互固定該磁振造影標記及該電腦斷層攝影標記。
  3. 一種影像投影系統，包括：至少二個定位裝置，每一定位裝置包括：一貼片，用以貼於一皮膚上；一定位標記，用以固定在該貼片上，並包括一電腦斷層攝影標記及一磁振造影標記，其中該電腦斷層攝影標記設置在該磁振造影標記與該貼片之間，且該電腦斷層攝影標記的材料為鈦金屬材質、高分子材質、陶瓷材質或其組合物；一第一可拆裝元件，固設在該貼片之一上表面及/或該電腦斷層攝影標記之一下表面；以及 一第二可拆裝元件，固設在該電腦斷層攝影標記之一上表面及/或該磁振造影標記之一下表面；一影像疊合裝置，用以重疊一磁振造影影像及一電腦斷層影像得到一疊合影像，其中該磁振造影影像具有該些磁振造影標記之影像，該電腦斷層影像具有該些電腦斷層攝影標記之影像，且該些磁振造影標記之影像為一第一圖案，該些電腦斷層攝影標記之影像為一第二圖案，該第一圖案圖案重疊該第二圖案而形成一第三圖案，藉此該磁振造影影像的至少二個磁振造影標記之影像對準於該電腦斷層影像的至少二個電腦斷層攝影標記之影像；以及一投影裝置，電性連接該影像疊合裝置，用以將該疊合影像直接定位並投影於該皮膚上。
  4. 一種影像投影系統，包括：至少二個定位裝置，每一定位裝置包括：一貼片，用以貼於一皮膚上；一定位標記，用以固定在該貼片上，並包括一電腦斷層攝影標記及一磁振造影標記；一可拆裝元件，固設在該貼片之一上表面及/或該定位標記之一下表面，其中該可拆裝元件，包括：一第一魔鬼氈，固設在該貼片的一上表面；以及 一第二魔鬼氈，固設在該定位標記的一下表面，其中該第一魔鬼氈與該第二魔鬼氈以黏貼方式相互固定該定位標記及該貼片；一影像疊合裝置，用以重疊一磁振造影影像及一電腦斷層影像得到一疊合影像，其中該磁振造影影像具有該些磁振造影標記之影像，該電腦斷層影像具有該些電腦斷層攝影標記之影像，且該些磁振造影標記之影像為一第一圖案，該些電腦斷層攝影標記之影像為一第二圖案，該第一圖案圖案重疊該第二圖案而形成一第三圖案，藉此該磁振造影影像的至少二個磁振造影標記之影像對準於該電腦斷層影像的至少二個電腦斷層攝影標記之影像；以及一投影裝置，電性連接該影像疊合裝置，用以將該疊合影像直接定位並投影於該皮膚上。
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