[发明专利]全视野三维表面测量

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月14日提交的美国专利申请序列号No.13/830,477的优先权，该申请的公开内容以引用的方式被整体并入此处。

背景技术

外部和内部人体表面的精确三维图对于许多医疗过程是必需的。例如，对于面部整形手术或假体的装配，外部人体表面可能需要被扫描。对于各种内窥镜过程或基于导管的过程（诸如，虚拟活检、支架术、切除、支气管镜检查、esophogastrodenoscopy、腹腔镜检查、结肠镜检查、cyctoscopy、或关节镜检查），内部人体表面可能需要被映像。此外，一些内部过程可能在气态介质中进行，诸如支气管镜检查，并且其他过程可能在液态介质中进行，诸如关节镜检查或心血管可视化。

当前的用于三维扫描外部和内部人体表面的技术具有许多缺点。基于激光的扫描（诸如激光线扫描）典型地需要病人保持不动，其中甚至微小的移动也会影响所述扫描的精度。典型的激光扫描可能需要病人在许多二维切片被收集时静止地坐着10至15秒。所述二维切片稍后被重新编译成表面的三维表示。所述病人在此时间段期间的移动（包括呼吸、震颤、或肌肉反射）可能不利地影响所述扫描的精度。此外，激光扫描设备自身可能由于激光的固有运动而将不期望的振动引入到所述系统中。

用于内部器官测量的通常使用的技术遭受相似的感应误差，这些方法包括：计算机断层扫描（CT）、光学相干断层扫描（OCT）、磁共振成像（MRI）、以及各种超声方法（US和IVUS）。

因此，存在对可以被快速地执行并且可以消除由病人和设备引入的不准确性的三维表面测量技术的需要。

附图说明

图1示出了本发明的实施例。

图2示出了根据本发明的实施例的逻辑流程图。

图3示出了根据本发明的实施例的测量包。

图4A示出了根据本发明的实施例的内窥镜。

图4B示出了根据本发明的实施例的内窥镜。

图4C示出了根据本发明的实施例的内窥镜。

图5示出了根据本发明的实施例的末端。

图6示出了根据本发明的实施例的胶囊。

图7A示出了根据本发明的实施例的导管插入探针。

图7B示出了根据本发明的实施例的导管插入探针。

具体实施方式

本发明涉及实时的、全视野的三维（“3-D”）表面复制。本发明的实施例可以被用于以全视野和3-D的方式执行表面（诸如人体的外部表面和内部表面）的测量。全视野可以例如指的是设备的传感器捕捉和计算包含正被测量的对象的整个场景的3-D信息的能力。实时可以例如指的是使用足够快的传感器曝光或帧速率来最小化或消除可察觉到的目标表面运动。

本发明的实施例可以包括电磁辐射源，其可以被配置为将电磁辐射投射到表面上。所述电磁辐射源可以被配置为以对应于空间信号调制算法的图案投射所述电磁辐射。所述电磁辐射源也可以被配置为以适合于传输通过所述辐射在其中被投射的介质的频率投射所述电磁辐射。图像传感器可以被配置为捕捉表示所投射的图案的图像数据。图像处理模块可以被配置为从所述图像传感器接收所捕捉的图像数据并且使用所捕捉的图像数据和所述空间信号调制算法计算所述表面的全视野3-D表示。显示装置可以被配置为显示所述表面的所述全视野3-D表示。

本发明的实施例可以进一步被集成至探针、诊断或治疗导管、内窥镜或胶囊中以允许人体的内部表面上的全视野3-D表面复制。这样的设备可以在内部或外部被引导、转向或推进以便被前进至腔或心血管系统或者被导航通过腔或心血管系统。

图1示出了根据本发明的实施例的实时全视野3-D表面复制系统100。系统100可以包括测量包102、目标表面104、控制器系统106、以及显示系统108。系统100可以实现在1995年2月27日提交的美国专利No.5,581,352（其全部内容由此以引用的方式被并入）中描述的空间信号调制（SSM）技术，以复制人体的外部和内部表面的即时的、可量化的3-D图。

测量包102可以包括照相机装置110和辐射源112。所述辐射源112可以通过在辐射发射装置和透镜（未示出）之间以期望的图案放置滑块或格栅（未示出）而被制造。所述照相机装置110可以是能够捕捉从所述目标表面104反射的图像数据的装置（例如，电荷耦合装置（CCD）照相机）。