[发明专利]手术植入物的定量三维成像和打印

说明书

本申请涉及手术植入物的定量三维成像和打印。一种产生置换解剖结构的系统，其包括：定量三维(Q3D)内窥镜，其被设置成对视野内的包括目标组织的结构进行成像；至少一个处理器，其经配置：产生包括目标组织的解剖结构的第一Q3D模型；产生包括剩余组织的解剖结构的第二Q3D模型，剩余组织处于已经将目标组织从中去除的位置中；并且至少部分地基于第一Q3D模型和第二Q3D模型产生置换结构的第三Q3D模型。

本申请为申请日为2015年03月28日、发明创造名称为“手术植入物的定量三维成像和打印”的中国专利申请201580024438.6(PCT/US2015/023213)的分案申请。

相关申请

本申请要求于2014年3月28日提交的名称为“手术场景的定量三维成像(QUANTITATIVE THREE-DIMENSIONAL IMAGING OF SURGICAL SCENES)”的美国临时专利申请No.61/971,749；以及于2014年12月23日提交的名称为“手术植入物的定量三维成像和打印(QUANTITATIVE THREE-DIMENSIONAL IMAGING AND PRINTING OF SURGICAL IMPLANTS)”的美国临时专利申请No.62/096,518的优先权的权益，所述专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明总体涉及具有相关联的图像传感器的手术内窥镜检查系统，并且更具体地涉及确定显示在手术图像中的物理结构的三维坐标。

背景技术

定量三维(Q3D)视觉提供关于真实世界场景中的目标点的实际物理(x、y、z)3D坐标的数值信息。借助定量3D视觉，人不仅可以获得真实世界场景的三维感知，而且可以获得关于该场景中的对象的物理尺寸和该场景中的对象之间的物理距离的数值信息。以往，已经提出了一些Q3D系统，其使用飞行时间(time-of-flight)相关的信息或相位信息以确定关于场景的3D信息。其他Q3D系统已经使用结构光来确定关于场景的3D信息。

飞行时间信息的使用在名称为“CMOS兼容的三维图像传感器IC(CMOS-compatiblethree-dimensional image sensor IC)”的美国专利No.6,323,942中有所公开，该专利公开了三维成像系统，该系统包括使用CMOS制造技术在普通IC上制造的二维像素阵列光感测检测器。每个检测器具有相关联的高速计数器，该计数器累积在数量上与系统发出的脉冲的飞行时间(TOF)成正比的时钟脉冲，以从物点反射并且通过聚焦在该点上的像素检测器来检测。TOF数据提供从特定像素到反射所发出的光脉冲的对象上的点的距离的直接数字测量。在第二实施例中，计数器和高速时钟电路被省略，并且作为替代，每个像素检测器具有电荷积聚器和电子快门。快门在光脉冲发出时打开并且在其后关闭，使得每个像素检测器根据落在相关联的像素检测器上的返回光子能累积电荷。累积的电荷量提供来回TOF的直接测量。

延时信息的使用在名称为“用于内窥镜3D数据收集的装置和方法(Apparatus andmethod for endoscopic 3D data collection)”的美国专利No.8,262,559中有所公开，除了光成像机构以外，该专利公开了经调节的测量光束和光传送机构，用于将测量光束传导至要观察的区域上，其中光传送机构包括照明透镜，光成像机构用于将来自要观察区域的信号光束至少成像到相敏图像传感器上。可对应毫米范围内的深度差异的时间延迟导致相位信息，相位信息使描绘深度信息和距离信息的图像的产生成为可能。