專利名稱：利用醫(yī)學(xué)診斷成像工作站整合三維和二維監(jiān)視器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性涉及用于改進(jìn)醫(yī)療成像的系統(tǒng)和方法。具體地，本發(fā)明涉及用于配置和解釋醫(yī)療圖像的更有效的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)包括多種成像形式，諸如X線系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)、超聲系統(tǒng)、電子束體層攝影(EBT)系統(tǒng)、磁共振(MR)系統(tǒng)等等。醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)例如通過在能量源下暴露，諸如X線穿過患者，來產(chǎn)生諸如患者的對(duì)象的圖像。所產(chǎn)生的圖像可用于許多目的。例如，可探測(cè)對(duì)象的內(nèi)在缺損。另外，也可確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的改變或定位。還可表現(xiàn)對(duì)象內(nèi)流體的流動(dòng)。此外，該圖像可顯示對(duì)象內(nèi)目標(biāo)的存在或缺失。從醫(yī)學(xué)診斷成像中所獲得的信息已經(jīng)應(yīng)用在許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)和制造業(yè)。
醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)的一個(gè)例子是圖片存檔通訊系統(tǒng)(PACS)。PACS是用于允許對(duì)諸如象X-線、超聲、CT、MRI、EBT、MR或核醫(yī)學(xué)的圖像進(jìn)行電子獲取、保存和傳送以便觀看的裝備和軟件的術(shù)語。來自檢查的圖像可立即進(jìn)行觀察或保存，或傳送。該圖像可由用戶，例如放射科醫(yī)師在診斷工作站上進(jìn)行觀看。除了觀看圖像，用戶還可觀看與圖像有關(guān)的患者信息，例如患者的姓名或患者的性別。
用于PACS系統(tǒng)的所采集的數(shù)據(jù)通常是二維的。然而，該二維數(shù)據(jù)通常由用戶作為一系列的二維圖像進(jìn)行觀看。用戶可觀看患者解剖(anatomy)的二維“切片”。接著用戶可在思想上試圖重建患者解剖的三維模型。由于每個(gè)患者都是不同的，閱讀并理解二維數(shù)據(jù)的工作會(huì)是耗時(shí)且艱巨的。
由于計(jì)算機(jī)和醫(yī)療成像技術(shù)已經(jīng)變得更加成熟，PACS診斷工作站已經(jīng)變得能夠顯示醫(yī)療圖像的三維投影。典型地，三維醫(yī)療圖像的顯示以與二維圖像同樣的方式進(jìn)行顯示。另外，三維醫(yī)療圖像可象二維圖像一樣顯示在同樣類型的平面的二維能力的顯示器中。對(duì)用戶來說，患者解剖的三維數(shù)據(jù)的二維投影可允許用戶對(duì)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)以及執(zhí)行其他操作以便于數(shù)據(jù)對(duì)用戶的顯示。然而，這些類型的信息三維顯示不是真正的三維，因?yàn)樗鼈儽伙@示在了二維平面屏幕上。因此，將三維圖像投影成二維顯示限制了用戶充分利用關(guān)于患者解剖所采集的數(shù)據(jù)的能力。
在為了更好地利用各種各樣的三維數(shù)據(jù)的努力中，與將三維數(shù)據(jù)投影到二維顯示單元相對(duì)的是，已經(jīng)開發(fā)了按照真正的三維模式將三維數(shù)據(jù)顯示在三維顯示單元(三維監(jiān)視器，而非立體監(jiān)視器)上的產(chǎn)品。三維顯示單元是與平面屏幕3D不同的，因?yàn)槿S顯示單元提供真正占據(jù)空間體積的三維圖像。這種三維顯示單元顯示與平面屏幕3D相對(duì)的空間3D。作為一個(gè)例子，目前已經(jīng)開發(fā)的其中一種空間顯示單元是由位于Bedford市，Burlington大街213號(hào)Actuality Systems公司研制的PerspectaTM3D系統(tǒng)，MA01730，http://www.actuality-systems.com。
目前的空間顯示單元能夠顯示許多類型的三維數(shù)據(jù)?？稍诳臻g顯示單元上顯示的一種類型的數(shù)據(jù)是三維醫(yī)療數(shù)據(jù)。然而，在空間顯示單元上三維醫(yī)療數(shù)據(jù)的顯示通常與醫(yī)生或放射科醫(yī)師可利用的其他工具相獨(dú)立地執(zhí)行。因此，用戶可利用空間顯示單元來觀看三維醫(yī)療數(shù)據(jù)，但是該用戶就與可輔助診斷和治療的其他工具隔離。用戶的工作進(jìn)程會(huì)因此受到阻礙并且耗費(fèi)不必要的時(shí)間。從而，對(duì)能在空間顯示單元與醫(yī)生或放射科醫(yī)師可利用的其他工具之間提供關(guān)系的系統(tǒng)和方法存在一種需求。這種系統(tǒng)和方法使得用戶能夠在診斷和治療醫(yī)療狀況中更加有效和得力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明某些實(shí)施例包括醫(yī)療診斷成像系統(tǒng)。該醫(yī)療診斷成像系統(tǒng)包括用于操縱三維數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)單元。該計(jì)算機(jī)單元具有運(yùn)行顯示協(xié)議的計(jì)算機(jī)軟件，以便配置三維數(shù)據(jù)來進(jìn)行顯示。該醫(yī)療診斷成像系統(tǒng)還至少包括用于顯示第一三維數(shù)據(jù)集的第一空間三維顯示單元。該醫(yī)療診斷成像系統(tǒng)可以是圖片存檔通訊系統(tǒng)。另外，該系統(tǒng)可包括用于顯示第二三維數(shù)據(jù)集的第二空間三維顯示單元?？蓪⒌谝蝗S數(shù)據(jù)集與第二三維數(shù)據(jù)集聯(lián)合(link)。該系統(tǒng)還可包括用于顯示至少一個(gè)二維數(shù)據(jù)集的第一二維顯示單元?？蓪⒌谝蝗S數(shù)據(jù)集和第一二維數(shù)據(jù)集聯(lián)合。
該系統(tǒng)可包括用于顯示一個(gè)二維數(shù)據(jù)集的第一二維顯示單元、用于顯示一個(gè)二維數(shù)據(jù)集的第二二維顯示單元以及用于顯示一個(gè)二維數(shù)據(jù)集的第三二維顯示單元。第一二維數(shù)據(jù)集可對(duì)應(yīng)于軸向(axial)視圖。第二二維數(shù)據(jù)集可對(duì)應(yīng)于矢狀(sagittal)視圖。第三二維數(shù)據(jù)集可對(duì)應(yīng)于用于所選的興趣點(diǎn)的冠狀(coronal)視圖。
本發(fā)明的某些實(shí)施例可包括利用醫(yī)療圖像來回顧(review)手術(shù)路徑的方法。該方法包括操縱在空間顯示單元上所顯示的第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)。其次，記錄所述第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)，并記錄對(duì)應(yīng)的二維圖像，作為手術(shù)路徑中的一個(gè)幀。接著，該方法包括重復(fù)上述操縱和記錄的步驟直到手術(shù)路徑在所需的持續(xù)時(shí)間為止。該所需持續(xù)時(shí)間可由用戶來確定。接著，將第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)映射到第二三維數(shù)據(jù)集上。最后，在空間顯示單元上顯示第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑以及第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑。
可將第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑與第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑聯(lián)合。對(duì)每一幀以及對(duì)于每一幀的感興趣點(diǎn)可記錄軸向、矢狀和冠狀視圖。另外，對(duì)每個(gè)幀記錄斜視圖。第一數(shù)據(jù)集可以是歷史數(shù)據(jù)集而第二數(shù)據(jù)集可以是當(dāng)前的數(shù)據(jù)集。
本發(fā)明某些實(shí)施例可包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其包括一組用于計(jì)算機(jī)的指令。這組用于計(jì)算機(jī)的指令可包括用于操縱在空間顯示單元上所顯示的第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)的操縱程序。該組指令還包括用于記錄第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)和記錄作為手術(shù)路徑中的幀的對(duì)應(yīng)二維圖像的記錄程序。這組指令還可包括用于重復(fù)上述操縱和記錄步驟直到手術(shù)路徑在所需持續(xù)時(shí)間的重復(fù)程序。手術(shù)路徑的所需持續(xù)時(shí)間可由用戶確定。這組指令還包括用于將第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)映射到第二三維數(shù)據(jù)集上的映射程序。這組指令還包括用于在空間顯示單元上顯示第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑和第二數(shù)據(jù)的手術(shù)路徑的顯示程序。
關(guān)于上述計(jì)算機(jī)指令，可將第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑與第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑進(jìn)行聯(lián)合。而且，可以對(duì)于每一幀以及對(duì)于每一幀的感興趣點(diǎn)可記錄軸向、矢狀和冠狀視圖。另外，可以對(duì)每一幀記錄斜視圖。第一數(shù)據(jù)集可以是歷史數(shù)據(jù)集而第二數(shù)據(jù)集可以是當(dāng)前的數(shù)據(jù)集。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以使用的系統(tǒng)的例子。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可在顯示單元上，諸如象圖1中所示出的顯示單元上顯示的多個(gè)二維圖像。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例將三維圖像映射到二維空間中。
圖4示出了作為本發(fā)明的實(shí)施例的計(jì)劃和回顧手術(shù)路徑的一種應(yīng)用。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例利用二維和三維圖像回顧手術(shù)路徑的方法。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于控制三維數(shù)據(jù)與其他三維數(shù)據(jù)以及三維數(shù)據(jù)與二維數(shù)據(jù)的顯示和同步的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括計(jì)算機(jī)單元110。計(jì)算機(jī)單元110可以是允許對(duì)諸如象X線、超聲、CT，MRI，EBT，MR或核醫(yī)學(xué)的電子醫(yī)療圖像進(jìn)行電子獲取、保存和傳送以便觀看和操作的任何裝備和軟件。計(jì)算機(jī)單元110可接收來自用戶的輸入。計(jì)算機(jī)單元110可作為電子網(wǎng)絡(luò)的一部分連接到其他設(shè)備上。在實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)單元110可以是圖片存檔通訊系統(tǒng)(PACS)或者是其一部分。
系統(tǒng)100還包括五個(gè)顯示單元120、130、140、150以及160。在實(shí)施例中，顯示單元120、130和140是二維平面顯示單元。顯示單元150和160是三維空間顯示單元。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以使用的顯示單元150和160的例子是如上面所討論的由Actuality Systems公司所研制的PerspectaTM3D系統(tǒng)。雖然在圖1的實(shí)施例中示出了五個(gè)顯示單元，但是可使用任何數(shù)量的顯示單元，包括任何數(shù)量的二維顯示單元或任何數(shù)量的空間顯示單元。
在實(shí)施例中，系統(tǒng)100是具有顯示120-160的PACS，這些顯示單元表示PACS的顯示單元。計(jì)算機(jī)單元110可表示除了顯示單元之外的PACS系統(tǒng)的裝備和組件。計(jì)算機(jī)單元110和顯示單元120-160可以是分離的單元或者是單一單元的部分。在分離單元的情況下，顯示單元120-160可與計(jì)算機(jī)單元110電子通訊。系統(tǒng)100的組件可以是單一單元、分離單元，可以各種形式整合，并且可以在硬件和/或軟件中實(shí)施。
在實(shí)施例中，顯示協(xié)議可允許用戶在空間顯示單元150和160中同時(shí)觀看多個(gè)三維體積醫(yī)療圖像。為了更加容易導(dǎo)航和使用，計(jì)算機(jī)單元110可具有能聯(lián)合三維圖像的計(jì)算機(jī)軟件。例如，在空間顯示單元150上所顯示的三維圖像可以與在空間顯示單元160上所顯示的三維圖像聯(lián)合。允許用戶同時(shí)觀看多個(gè)三維圖像或體積圖像以使用戶能夠方便地對(duì)圖像進(jìn)行比較。例如，用戶可利用顯示協(xié)議來指示將當(dāng)前研究對(duì)象(study)的體積圖像顯示在空間顯示單元150上。用戶還可以利用顯示協(xié)議來指示將比較研究對(duì)象的體積圖像顯示在空間顯示單元160上。以這種方式，能更方便地將目前研究對(duì)象和比較研究對(duì)象進(jìn)行比較，給用戶提供有效的觀看。
在一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)行中，目前研究對(duì)象的體積圖像可以是用戶意欲檢查的圖像。比較研究對(duì)象的體積圖像可以是用戶意欲與目前圖像進(jìn)行比較的任何圖像。例如，目前研究對(duì)象的體積圖像可含有來自患者A的目前檢查的一組器官。用戶可能希望觀看來自以前檢查的患者A的同一組器官。用戶可從計(jì)算機(jī)單元110中獲取比較研究對(duì)象，并將該比較研究對(duì)象顯示在空間顯示單元160上。在這種實(shí)施例中，空間顯示單元160正顯示存檔的研究對(duì)象。另外，比較研究對(duì)象可以是來自不同患者的體積圖像。上面的僅僅是例子，并且任何體積醫(yī)療圖像都可進(jìn)行比較。
一旦顯示協(xié)議已經(jīng)在適當(dāng)?shù)奈恢蔑@示了所需的三維圖像，則計(jì)算機(jī)單元110可以與顯示單元150和160上所顯示的體積醫(yī)療圖像聯(lián)合。在本發(fā)明的實(shí)施例中，顯示協(xié)議將體積醫(yī)療圖像聯(lián)合在一起，這樣在一個(gè)體積內(nèi)的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)其他體積內(nèi)的相似移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。對(duì)于用戶來說，體積圖像的觀看角度與所表示的對(duì)象通常保持一致。例如，如果在空間顯示單元150上顯示患者心臟目前的體積圖像而在空間顯示單元160上顯示患者心臟歷史體積圖像，則心臟的相似特征將分別占據(jù)每個(gè)空間顯示單元150和160內(nèi)相似的空間?？臻g單元150中所表示的心臟前端將與在空間顯示單元160上已經(jīng)顯示的心臟前端占據(jù)同樣的空間。當(dāng)用戶在第一空間圖像上執(zhí)行操作，諸如旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、縮放或其他操作時(shí)，其他空間圖像改變它們的觀看特征以便與用戶所控制的圖像一致。
在系統(tǒng)100的實(shí)施例中，用戶可用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)在顯示單元150或顯示單元160上選擇三維圖像，并利用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)來旋轉(zhuǎn)該圖像。所選擇的圖像可以是驅(qū)動(dòng)器圖像。該驅(qū)動(dòng)器圖像中的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)可驅(qū)動(dòng)其他三維圖像中的旋轉(zhuǎn)。例如，用戶可選擇顯示單元150上的目前研究對(duì)象作為驅(qū)動(dòng)器圖像。接著用戶用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)目前研究對(duì)象的觀看角度。由于顯示協(xié)議已經(jīng)聯(lián)合了顯示單元160上的比較研究對(duì)象，該比較研究對(duì)象可移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)以便呈現(xiàn)與目前研究對(duì)象所顯示的觀看角度相類似的觀看角度。以這種方式，用戶可從相同的觀看角度觀看目前研究對(duì)象和比較研究對(duì)象。而且，用戶可操縱屏幕上的指針來指向驅(qū)動(dòng)器圖像上的特定位置。接著顯示協(xié)議可操縱其他圖像上的指針來指向?qū)?yīng)的位置。當(dāng)用戶在驅(qū)動(dòng)器圖像內(nèi)移動(dòng)指針時(shí)，在其他圖像內(nèi)的指針對(duì)應(yīng)地移動(dòng)以指向同一位置。以這種方式，用戶能夠在多幅圖像中更力便地比較相似的結(jié)構(gòu)。將體積醫(yī)療圖像聯(lián)合在一起的能力增強(qiáng)了用戶診斷和治療的效率和精度。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，二維圖像可聯(lián)合到驅(qū)動(dòng)器體積圖像上。因此，在系統(tǒng)100中，在顯示單元120-140上可顯顯示二維圖像而在空間顯示單元150和160上可顯示三維圖像。由于系統(tǒng)100是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可使用任何數(shù)量的顯示單元。在上面所討論的實(shí)施例中，存在兩個(gè)體積數(shù)據(jù)集，在空間顯示單元150上顯示目前數(shù)據(jù)集，而在空間顯示單元160上顯示比較數(shù)據(jù)集。這兩個(gè)數(shù)據(jù)集都有對(duì)應(yīng)的二維圖像。在實(shí)施例中，用戶通過在驅(qū)動(dòng)器三維圖像上選擇感興趣點(diǎn)可顯示驅(qū)動(dòng)器三維圖像的二維圖像。圖2和3示出了感興趣點(diǎn)的概念以及二維顯示單元120-140與三維空間顯示單元150-160之間的關(guān)系。
圖2示出了在系統(tǒng)100的實(shí)施例中可在顯示單元120、130或140上顯示的多個(gè)二維圖像200。圖2包含四個(gè)二維圖像，軸向圖像210、矢狀圖像220、冠狀圖像230以及斜視圖像240。在顯示單元120-140上可顯示圖像210-240的任何組合。
圖3示出了三維圖像到二維空間的映射300。圖3包含了可在圖1中的三維顯示單元150或160上顯示的三維模型310。圖3還包含用戶的觀看區(qū)域320和感興趣點(diǎn)330的表示。用戶的觀看區(qū)域表示在用戶已經(jīng)對(duì)三維圖像進(jìn)行操縱后由三維監(jiān)視器150或160所顯示的觀看角度。如上面所提到的，顯示單元150和顯示單元160可分別顯示目前檢查和比較檢查，并且當(dāng)目前檢查和比較檢查聯(lián)合時(shí)，顯示單元150和顯示單元160應(yīng)該有相似的(若非相同的)觀看區(qū)域320。
感興趣點(diǎn)330可以是三維模型310內(nèi)的用戶特別感興趣的點(diǎn)。用戶可利用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或其他輸入設(shè)備來選擇感興趣點(diǎn)330。一旦用戶在三維模型上選擇了感興趣點(diǎn)330，則感興趣點(diǎn)330的二維圖像210-230可顯示在顯示單元120-140上。如果對(duì)于所選的感興趣點(diǎn)存在傾斜二維視圖，則斜視圖240也可顯示在顯示單元120-140上。例如，如果對(duì)于特定感興趣點(diǎn)可得到觀察區(qū)域斜視圖240的二維圖像，則該斜視圖還可顯示在二維監(jiān)視器120-140的其中一個(gè)上。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，用戶可操縱顯示單元150或160上的三維圖像的參數(shù)得到特定的觀察區(qū)域320。接著用戶可在顯示單元150 或者顯示單元160上選擇特定的感興趣點(diǎn)330。在其中一個(gè)三維監(jiān)視器上進(jìn)擇了特定的感興趣點(diǎn)330后，來自該特定研究對(duì)象的該特定感興趣點(diǎn)的軸向視圖210、失狀視圖220和冠狀視圖230可顯示在顯示單元120-140上。例如，如果用戶在空間顯示單元150上所顯示的目前研究時(shí)象中選擇感興趣點(diǎn)，則目前檢查的軸向視圖210、矢狀視圖220和冠狀視圖230可分別顯示在顯示單元120-140上。如果用戶在顯示單元160上所示的歷史研究對(duì)象或比較研究對(duì)象中選擇感興趣點(diǎn)，則歷史研究對(duì)象或比較研究對(duì)象的軸向視圖210、矢狀視圖220和冠狀視圖230可分別顯示在顯示單元120-140上。因此，用戶可驅(qū)動(dòng)特定的三維視圖320，選擇感興趣點(diǎn)330并觀看三維圖像和感興趣點(diǎn)的二維圖像。
在實(shí)施例中，用戶可利用系統(tǒng)100以及圖200和300的相關(guān)組件來計(jì)劃和回顧手術(shù)路徑。手術(shù)路徑可包含手術(shù)期間醫(yī)師可以采取的器械或切割的路徑。外科醫(yī)生希望在手術(shù)前回顧手術(shù)路徑以便使侵入患者身體的切口盡可能小或者為該手術(shù)創(chuàng)作一幅“藍(lán)圖”。在手術(shù)之前或其間進(jìn)行手術(shù)路徑的回顧可使手術(shù)更加有效和得力。而且，在手術(shù)之后，用戶可比較不同時(shí)期的手術(shù)路徑。例如，用戶可在手術(shù)之前和手術(shù)之后比較手術(shù)路徑來監(jiān)視由手術(shù)造成的干擾程度。當(dāng)然，用戶在手術(shù)后可比較不同時(shí)期的手術(shù)路徑以監(jiān)視恢復(fù)。
圖4示出了利用系統(tǒng)100和圖200和300的相關(guān)組件來計(jì)劃和回顧手術(shù)路徑的實(shí)施例。圖4包含可在圖1的三維單元150和160上顯示的兩個(gè)三維模型410和420。模型410示出了可表示來自歷史研究對(duì)象的體積圖像的三維模型。模型420示出了可表示來自目前研究對(duì)象的體積圖像的三維模型。每個(gè)三維模型410和420可顯示在空間顯示單元150和160上。每個(gè)三維模型410和420顯示了表示一系列二維“快照”的一系列陰影橢圓。每個(gè)二維快照可表示一個(gè)獨(dú)立的感興趣點(diǎn)，從而表示一組獨(dú)立的二維圖像。因此，每個(gè)快照可具有相關(guān)的軸向、矢狀和冠狀視圖以及可能的斜視圖。以這種方式，用戶可在二維和三維中逐步通過手術(shù)路徑。
用戶可通過體積圖像利用一系列“快照”來創(chuàng)建手術(shù)路徑。通過改變圖像內(nèi)的感興趣點(diǎn)、觀看區(qū)域、縮放比例、深度水平以及用戶可得到的其他參數(shù)可創(chuàng)建這些快照。一旦用戶選擇了適合的參數(shù)，這些參數(shù)可作為幀被捕獲和記錄。在圖4中所示的模型410的例子中，每一陰影橢圓，例如橢圓411-417表示幀。當(dāng)將這些三維圖像聯(lián)合二維圖像時(shí)，每一幀可表示一組三維參數(shù)和一組二維參數(shù)因此，用戶可捕獲幀，例如幀411，重新調(diào)整圖像的參數(shù)并捕獲新的一幀。當(dāng)捕獲一幀時(shí)，記錄該幀的參數(shù)和在系列中的位置。在圖4所示的模型410的例子中，用戶可捕獲幀411，重新調(diào)整模型410的參數(shù)并捕獲幀412。用戶可重復(fù)這一過程直到用戶對(duì)幀的數(shù)量滿意為止。以這種方式，用戶可創(chuàng)建包含通過患者解剖路徑的一系列二維和三維圖像。
一旦手術(shù)路徑411-417已經(jīng)創(chuàng)建，用戶可在手術(shù)期間回顧該手術(shù)路徑411-417作為實(shí)施手術(shù)的一種引導(dǎo)。該手術(shù)路徑可以二維或三維的方式進(jìn)行回顧。例如，外科醫(yī)生可在二維空間中一幀接一幀回顧手術(shù)路徑。另外，外科醫(yī)生可在三維空間中回顧該手術(shù)路徑。在三維空間中的回顧可包括一幀接一幀的手術(shù)路徑的回顧或通過外推觀看來進(jìn)行。外推觀看輔以能“填充”幀之間距離的計(jì)算機(jī)軟件使得能象視頻一樣流暢地示出該三維回顧。
如上面所提到的，圖4還示出了模型420。模型420示出了第一三維模型，該三維模型可表示不同于由模型410所表示的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)集。例如，模型410可表示手術(shù)前所成像的特定解剖區(qū)域的數(shù)據(jù)集。模型420可表示同一解剖區(qū)域但是在手術(shù)后成像的數(shù)據(jù)集。在這一實(shí)施例中，每一圖像集具有同一手術(shù)路徑是非常有用的。如果圖像集具有同一手術(shù)路徑，則用戶可比較患者同一解剖特征的但是在不同時(shí)間點(diǎn)上的圖像。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，用戶可將以前創(chuàng)建的手術(shù)路徑映射到一個(gè)新的數(shù)據(jù)集上。為了在新的數(shù)據(jù)集上回顧以前創(chuàng)建的手術(shù)路徑，可將該手術(shù)路徑的參數(shù)映射到該新的數(shù)據(jù)集上。例如，為了在模型420的數(shù)據(jù)集中回顧模型410的手術(shù)路徑411-417，可映射手術(shù)路徑411-417以創(chuàng)建手術(shù)路徑421-427。在實(shí)施例中，映射數(shù)據(jù)集410的單個(gè)幀的參數(shù)以便在數(shù)據(jù)集420中創(chuàng)建相似的幀。例如，映射幀411的參數(shù)來創(chuàng)建幀421。映射幀412的參數(shù)來創(chuàng)建幀422?？芍貜?fù)進(jìn)行將以前數(shù)據(jù)集的參數(shù)映射到新數(shù)據(jù)集中的過程以便在兩個(gè)數(shù)據(jù)集中創(chuàng)建相似的手術(shù)路徑。
例如，模型410可表示手術(shù)前所生成的具有手術(shù)路徑411-417的歷史研究對(duì)象。模型420可表示手術(shù)后所采集的目前的數(shù)據(jù)集?？捎成錃v史研究對(duì)象中的手術(shù)路徑411-417以便在目前研究對(duì)象中創(chuàng)建手術(shù)路徑421-427。由于兩個(gè)手術(shù)路徑411-417和421-427具有相似的觀看參數(shù)，手術(shù)路徑的圖像應(yīng)當(dāng)示出在不同時(shí)間點(diǎn)上的同一解剖結(jié)構(gòu)。用戶可在顯示單元150上顯示手術(shù)路徑411-417，以及在顯示單元160上顯示手術(shù)路徑421-427。與每一手術(shù)路徑相關(guān)的二維圖像可顯示在二維顯示單元120-140上。由于三維圖像可以被聯(lián)合，通過其中一個(gè)手術(shù)路徑的移動(dòng)可創(chuàng)建通過其他手術(shù)路徑的相關(guān)的移動(dòng)。例如，由于歷史研究對(duì)象410可以聯(lián)合到目前研究對(duì)象420，每一研究對(duì)象中結(jié)構(gòu)的顯示通常是一致的。每一研究對(duì)象的顯示可基于其他研究對(duì)象中的顯示被調(diào)整。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例利用二維和三維圖像以回顧手術(shù)路徑的方法500。在步驟510中，用戶可操縱顯示單元上所顯示的三維圖像的顯示參數(shù)，包括選擇感興趣點(diǎn)。例如，用戶可使用鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球或其他輸入設(shè)備來更改顯示參數(shù)。這些顯示參數(shù)可包括觀看角度、感興趣點(diǎn)、觀看深度、縮放比例或其他觀看參數(shù)。在步驟520中，可記錄三維圖像的顯示參數(shù)并且所記錄的二維圖像作為手術(shù)路徑中的幀。在實(shí)施例中，手術(shù)路徑可對(duì)應(yīng)系列411-417，如圖4中所顯示的。另外，手術(shù)路徑中的幀可對(duì)應(yīng)元素411-417之一。在步驟530中，重復(fù)步驟510和520直到手術(shù)路徑是所需長(zhǎng)度。該手術(shù)路徑的所需長(zhǎng)度可由用戶確定。
在步驟540中，可將來自第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑的顯示參數(shù)映射到第二數(shù)據(jù)集上。通過將第一數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)映射到第二數(shù)據(jù)集上，第二數(shù)據(jù)集可具有與第一數(shù)據(jù)集基本相同的手術(shù)路徑。例如，為了在模型420的數(shù)據(jù)集中回顧模型410的手術(shù)路徑411-417，可映射手術(shù)路徑411-417以創(chuàng)建手術(shù)路徑421-427。在實(shí)施例中，映射數(shù)據(jù)集410的單個(gè)幀的參數(shù)以便在數(shù)據(jù)集420中創(chuàng)建相似的幀。例如，映射幀411的參數(shù)以創(chuàng)建幀421。映射幀412的參數(shù)以創(chuàng)建幀422?？芍貜?fù)將以前數(shù)據(jù)集的參數(shù)映射到新數(shù)據(jù)集中的過程以便在兩個(gè)數(shù)據(jù)集中創(chuàng)建相似的手術(shù)路徑。
在步驟550中，可將第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑和第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑顯示在諸如顯示單元150和160的空間顯示單元上。例如，如果第一數(shù)據(jù)集是手術(shù)前的歷史數(shù)據(jù)集，歷史數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑示出了手術(shù)前患者的狀況。用戶可將歷史數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑映射到目前數(shù)據(jù)集上，使得歷史數(shù)據(jù)集和目前數(shù)據(jù)集具有基本相同的手術(shù)路徑。因此，用戶可沿手術(shù)路徑比較手術(shù)前后的解剖結(jié)構(gòu)。
上述系統(tǒng)和方法可作為包括一組用于計(jì)算機(jī)的指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的一部分來實(shí)現(xiàn)。這組指令包括一操縱程序以操縱在顯示單元上所顯示的三維圖像的顯示參數(shù)，包括選擇感興趣點(diǎn)。這組指令還包括記錄程序以記錄三維圖像的顯示參數(shù)和記錄二維圖像作為手術(shù)路徑中的幀。這組指令還包括重復(fù)程序以重復(fù)操縱程序和記錄程序直到手術(shù)路徑是所需的長(zhǎng)度。這組指令還包括映射程序以將手術(shù)路徑的顯示參數(shù)從第一數(shù)據(jù)集映射到第二數(shù)據(jù)集。這組指令還包括顯示程序以顯示第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑和第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑。
雖然已經(jīng)參考特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可進(jìn)行各種改變以及用等同物進(jìn)行替代。另外，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可進(jìn)行許多修改以使特定的情形或物質(zhì)適于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明旨在不限于所公開的特定實(shí)施例，而是將包括落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
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權(quán)利要求
1.一種醫(yī)療診斷成像系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)包含用于操縱三維數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)單元(110)，所述計(jì)算機(jī)單元(110)具有運(yùn)行顯示協(xié)議的計(jì)算機(jī)軟件，以便配置三維數(shù)據(jù)來進(jìn)行顯示；和至少一個(gè)用于顯示第一三維數(shù)據(jù)集的第一空間三維顯示單元(150)。
2.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是圖片存檔通訊系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于顯示第二三維數(shù)據(jù)集的第二空間三維顯示單元(160)。
4.如權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述第一三維數(shù)據(jù)集聯(lián)合到所述第二三維數(shù)據(jù)集。
5.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于顯示至少一個(gè)二維數(shù)據(jù)集的第一二維顯示單元(120)。
6.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中將所述第一三維數(shù)據(jù)集和所述第一二維數(shù)據(jù)集進(jìn)行聯(lián)合。
7.如權(quán)利要求3的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于顯示一個(gè)二維數(shù)據(jù)集的第一二維顯示單元(120)、用于顯示一個(gè)二維數(shù)據(jù)集的第二二維顯示單元(130)和用于顯示一個(gè)二維數(shù)據(jù)集的第三二維顯示單元(140)。
8.一種使用醫(yī)療圖像來回顧手術(shù)路徑的方法(500)，所述方法包含操縱在空間顯示單元上所顯示的第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)(510)；記錄所述第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)，并記錄對(duì)應(yīng)的二維圖像，作為手術(shù)路徑中的幀(520)；重復(fù)上述操縱和記錄步驟直到所述手術(shù)路徑是所需持續(xù)時(shí)間，所述所需持續(xù)時(shí)間由用戶來確定(530)；將所述第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)映射到第二三維數(shù)據(jù)集上(540)；以及在空間顯示單元上顯示第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑和第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑(550)。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中將所述第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑聯(lián)合到第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑。
10.一種包括一組用于計(jì)算機(jī)的指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，這組指令包含操縱程序，用于操縱在空間顯示單元上所顯示的第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)；記錄程序，用于記錄所述第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)，并記錄對(duì)應(yīng)的二維圖像，作為手術(shù)路徑中的幀；重復(fù)程序，用于重復(fù)上述操縱和記錄步驟直到所述手術(shù)路徑是所需的持續(xù)時(shí)間，所述所需持續(xù)時(shí)間由用戶來確定；映射程序，用于將所述第一三維數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)映射到第二三維數(shù)據(jù)集上；以及顯示程序，用于在空間顯示單元上顯示第一數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑和第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑。
全文摘要
公開了一種利用具有醫(yī)療診斷成像系統(tǒng)的空間三維顯示單元(150，160)的系統(tǒng)(100)和方法(500)。該醫(yī)療診斷成像系統(tǒng)可以是圖片存檔通訊系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括至少一個(gè)二維顯示單元(120，130，140)和一個(gè)附加的空間三維顯示單元(150，160)。因此，用戶可觀看相似解剖對(duì)象的二維和三維圖像?？蓪⒃摱S和三維圖像聯(lián)合，給用戶提供一致的觀看角度。該系統(tǒng)可用于回顧手術(shù)路徑?？蓪⒌谝蝗S數(shù)據(jù)集的顯示參數(shù)映射(300)到第二三維數(shù)據(jù)集上。第一數(shù)據(jù)集和第二數(shù)據(jù)集的手術(shù)路徑可顯示在空間顯示單元(150，160)上。因此，可在不同的時(shí)間點(diǎn)上，例如手術(shù)前和手術(shù)后觀看沿手術(shù)路徑的解剖對(duì)象。
文檔編號(hào)G09G5/00GK1981717SQ20061006411
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者W·M·斯托瓦爾三世, M·K·卡里亞圖恩加爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司