[發(fā)明專利]具有改良漫游效果的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710331267.2
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107330236B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧云;魏賓;董蒨
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)附屬醫(yī)院
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G06T17/00;G06T19/20
• 代理公司: 北京獻(xiàn)智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11434
• 代理人: 趙丹

本發(fā)明公開一種具有改良漫游效果的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括：用于將二維的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行重建以得到三維重建圖像的三維重建模塊、與三維重建模塊通信連接以確定三維重建圖像的中心線的中心線提取模塊、以及與三維重建模塊及中心線提取模塊通信連接以控制虛擬相機(jī)于三維重建圖像中以中心線為軌跡進(jìn)行移動的漫游模塊，漫游模塊包括參數(shù)設(shè)定單元、數(shù)據(jù)記錄單元以及透視成像單元，其中，參數(shù)設(shè)定單元用于設(shè)定虛擬相機(jī)的漫游參數(shù)以控制虛擬相機(jī)的漫游過程；數(shù)據(jù)記錄單元用于記錄虛擬相機(jī)沿著中心線移動的若干個體數(shù)據(jù)；透視成像單元用于將若干個體數(shù)據(jù)投影至平面坐標(biāo)系中以得到相對應(yīng)的構(gòu)成虛擬內(nèi)窺鏡圖像的若干個平面投影點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)影像處理系統(tǒng)，特別涉及一種醫(yī)學(xué)影像三維可視化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備可以幫助醫(yī)生不通過手術(shù)就能夠?qū)颊叩膬?nèi)部器官或組織病變做出診斷。計算機(jī)X光斷層掃描(computed tomography CT)、磁共振成像(magnetic resonance MR)可以產(chǎn)生出代表人體內(nèi)部器官信息的數(shù)據(jù)。但是，這些數(shù)據(jù)往往不是以連續(xù)的三維形式給出的，它們形成的只是一系列的組織或器官的斷面，因此只有經(jīng)驗豐富的醫(yī)生才能夠正確的重構(gòu)出病人的內(nèi)部器官和組織，這給診斷帶來了很大的主觀性。

虛擬內(nèi)窺鏡(Virtual endoscopy,VE)技術(shù)是隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)計算機(jī)圖像圖形學(xué)及虛擬現(xiàn)實等學(xué)科的交叉與融合而逐步形成的一種獨特的技術(shù)，是傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡技術(shù)的一種延伸，其主要是采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，涉及計算機(jī)圖形學(xué)、科學(xué)計算可視化和醫(yī)學(xué)影像等多個領(lǐng)域。虛擬內(nèi)窺鏡基于上述二維醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)直接重建出人體管狀或帶腔器官(如胃腸道、呼吸道、血管等器官)的三維實體模型，然后模擬傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡在虛擬3D內(nèi)部空腔組織進(jìn)行漫游觀察，也可以用交互的方式在器官結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行成像和檢查，從而清晰地顯示出人體器官和組織的復(fù)雜特征和整個空間定位關(guān)系，有助于醫(yī)生做出正確的診斷。它無需向病人體內(nèi)插入異物，極大地減輕了病人的痛苦，同時還能對常規(guī)內(nèi)窺鏡無法檢查的區(qū)域進(jìn)行檢查，在醫(yī)療診斷及手術(shù)上有著重要的意義。通過虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)，內(nèi)科醫(yī)生可以獲得更佳的影像化的解剖圖，以全新的視角觀察人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如結(jié)腸、支氣管、血管及其他器官。

虛擬內(nèi)窺鏡通過圖像重建，計算機(jī)顯示連續(xù)的空腔器官內(nèi)腔結(jié)構(gòu)視圖，用戶可以沿一定路徑在這個虛擬的內(nèi)部空腔做漫游觀察，模擬傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡檢查過程，所看到的景象與用視頻內(nèi)窺鏡觀察到的一樣，甚至還可以顯示解剖結(jié)構(gòu)的三維外觀圖像以及各個方位的切片圖像。除此之外，虛擬內(nèi)窺鏡還可以提供傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡所不具備的對視向、視角、視野、轉(zhuǎn)換、照明等的觀測、控制和選擇功能，其視覺反饋定位和導(dǎo)航系統(tǒng)能確定操作者相對于實際的解剖結(jié)構(gòu)的距離和位置。

至今，虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)仍處于初期臨床實驗階段，目前的應(yīng)用僅局限于教學(xué)、培訓(xùn)和設(shè)計治療方案等少數(shù)領(lǐng)域，且處于初級研究階段，但隨著計算機(jī)和醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬內(nèi)窺鏡研究不僅有重要的理論意義，而且有著廣闊的應(yīng)用前景。

如中國專利申請公開第200910048616.5號揭示的一種三維心臟超聲虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包含：數(shù)據(jù)采集單元，通過超聲對心臟進(jìn)行二維圖像數(shù)據(jù)采集；圖像預(yù)處理單元，對采集到的二維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理和圖像分割；三維視圖重建單元，對經(jīng)過預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維視圖重建；導(dǎo)航單元，設(shè)置一虛擬內(nèi)窺鏡視點，并允許該虛擬內(nèi)窺鏡視點在重建的三維視圖中進(jìn)行任意角度的觀察；以及測量單元，對所觀察的特定部位的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和分析。然而，該專利申請的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)僅僅是針對心臟超聲重建，不適合對器官組織進(jìn)行多深度、多角度的觀察，同時也沒有公開其虛擬漫游觀察器官的效果。

又如中國專利申請公開第201010575814.X號揭示的一種虛擬內(nèi)窺鏡成像的數(shù)據(jù)處理方法，在該方法中，通過CT、MRI對人體進(jìn)行掃描獲得的成像數(shù)據(jù)，對圖像進(jìn)行分割，分離需要觀察的圖像，在此基礎(chǔ)上運用遞進(jìn)網(wǎng)格算法進(jìn)行三維重建，得到觀察對象的空間數(shù)據(jù)。然而，該專利申請中公開的數(shù)據(jù)處理方法并未揭示虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體組成和運行，同時也沒有公開虛擬漫游的具體過程。