[发明专利]基于三角测量的深处和表面可视化

说明书

技术领域

本发明涉及用于特别是利用基于X射线的方法可视化患者身体中和由此是“深处的”医学结构(例如骨、器官或植入物)，和用于可视化身体表面的表面结构的手术中的可视化技术领域。本发明优选地可以应用在手术中的介入。

背景技术

在现有技术中公知导航系统，以便能够在执行医学介入的情况下有针对地在空间中引导医生。然而为此，除了成像装置之外还需要提供其他模块，所述模块在导航系统的范围内是所需的。这特别地涉及提供具有相应的电源线和网络连接线的单独的照相机。然而所述电源线和网络连接线可能在介入期间不利地限制医生的可动性并且常常导致明显的时间损耗。标记(例如红外或无源标记)的使用也证明是不利的；因为它们必须首先也被安装并且利用其他设备读出。由此值得期望的是，能够提供可视化系统，其在不使用附加部件(诸如单独的照相机和标记系统)的情况下就够用。

公知在表面上应用或使用结构化的光来采集表面的三维形状。为此将光图案投射到对象，在此也就是：投射患者或其身体部位，并且借助照相机观察图案变形。在此可以说，患者身体的几何(三维的)表面结构按照光编码和由此可以被采集。

从虚拟现实的研究领域中也公知使用头戴式可视化装置，即所谓的头盔式显示器(简称HMD)。它们是眼镜，其镜片既可以用于透视也可以作为对于数字图像的投射面而被连接和使用。在US 2013/0021373 A1中详细描述了对于HMD装置的例子。

然而在医学领域中重要的是，执行介入的外科医生或医生不需要将视线离开相关的身体结构，以获得关于待检查的身体结构的其他所需信息(例如X射线图像)。例如非常不便的是，医生必须将视线离开手术区域，以分析在单独的监视器上显示的X射线图像。

在医学技术中目前缺少具体的系统，其将以三维形式的图形表面信息和身体区段的图形深处信息以合适的方式组合和位置分辨地融合。

发明内容

由此本发明要解决的技术问题是，提供一种克服现有技术的缺陷可视化系统。可视化系统应当在处于手术室中的医生或使用者方面没有附加麻烦的情况下可以实施。此外，应当改善使得所提供的信息分别可用的时间和质量。

上述技术问题通过按照本发明的可视化系统和方法和控制程序解决。

以下关于要求保护的装置或系统描述技术问题的解决方案。在此提到的特征、优点或替换实施方式也可以应用于其他要求保护的内容，并且反之亦然。换言之，物的(例如针对系统的)权利要求也可以利用关于方法所描述或要求保护的特征来扩展，并且反之亦然。方法的相应的功能特征在此通过相应的物的模块、特别是通过微处理器或硬件模块构造。

按照一个方面，本发明涉及一种在对患者进行介入的范围内借助成像装置，例如利用C形臂将三维结构可视化的可视化系统，包括：

-C形臂投射模块，其被确定为，将结构化的光投射到患者的身体表面的第一选出区域上，其中，C形臂投射模块被集成在成像装置中并且成像装置为了采集图像而运动，

-可视化眼镜，其包括HMD投射模块，其被确定为，根据开始信号将结构化的光投射到患者的身体表面的第二选出区域上，

-照相机系统，其被确定为，采集从C形臂投射模块和从HMD投射模块投射的结构化的光，以便利用处理器计算三维表面结构的至少一个数字图像数据组，并且其中照相机系统被集成在成像装置中和/或可视化眼镜中，

-同步化装置，其被确定为，当其自动采集到，由C形臂投射模块投射的第一选出区域与由HMD投射模块投射的第二选出区域一致或利用照相机系统所采集的各自的数字图像数据组一致时，则输出触发信号，

-融合单元，其被确定为，响应于同步化单元的触发信号，产生组合的图像数据组并且在可视化眼镜上输出，其中，组合的图像数据组将由成像装置所采集的图像和照相机系统的身体表面的数字图像数据组相关。

以下详细解释在该申请的范围内使用的概念。

可视化系统包括多个物理部件并且优选地在手术中，也就是在外科介入期间被使用。替换地，其也可以在没有外科介入的情况下采集图像数据时被使用，例如在规划外科介入或在用于对患者进行检查的纯成像措施情况下。可视化系统是无标记的，即，其不使用并且也不需要采用标记，以采集位置或运动数据。这是相对于公知系统的重要优点，因为不必定位和维护标记。特别是在介入期间必须注意，也能够无干扰地接收标记信号并且不会例如通过在空间中的其他医学物品中断。

“结构”可以是患者身体中的器官或身体区段或人工的医学对象，诸如植入物或外科材料，诸如螺钉、销钉等。