用于圖像顯示的裝置和方法
【專利摘要】借助本裝置和有關(guān)的方法，基于便攜式顯示器相對于與患者相對應(yīng)的3D數(shù)據(jù)集的取向，在便攜式顯示器上的針對患者的圖像顯示成為可能。
【專利說明】用于圖像顯示的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種裝置和一種相關(guān)的方法，用于在可視化單元上的源自3D數(shù)據(jù)集的圖像顯示。
【背景技術(shù)】
[0002]在以可預(yù)給定的距離例如沿著扇形或圓弧形的軌跡對對象進(jìn)行X射線拍攝之后，X射線拍攝的多個2D數(shù)據(jù)集能夠被計算為一個3D數(shù)據(jù)集?；?D數(shù)據(jù)集，可以在3D數(shù)據(jù)集內(nèi)計算出對象的層圖像或任意截面圖。借助在輸入掩膜(Eingabemaske)中切割類型、切割方向以及例如切割傾斜的預(yù)給定值，醫(yī)生或外科醫(yī)生可以在固定的屏幕上對穿過對象的截面進(jìn)行成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供另一種裝置和一種相關(guān)的方法以用于圖像的可視化。
[0004]通過權(quán)利要求1或8的特征來解決所述技術(shù)問題。
[0005]借助所述裝置和相關(guān)的方法，能夠計算源自與對象相對應(yīng)的3D數(shù)據(jù)集的截面圖像或虛擬的X射線圖像，并且在便攜的可視化單元上進(jìn)行成像。為此目的，通過至少一個在可視化單元上的傳感器來確定其關(guān)于布置在診斷單元上的標(biāo)記單元的取向和位置。借助可視化單元的取向，導(dǎo)出截面圖像在3D數(shù)據(jù)集中的位置和/或虛擬的X射線拍攝的視向，并且計算截面圖像的或數(shù)字重建的X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)，并且在虛擬化單元上進(jìn)行成像。
[0006]本發(fā)明帶來這樣的優(yōu)勢，即，手術(shù)中使用移動顯示器以便顯示通過3D數(shù)據(jù)集的截面或數(shù)字重建的X射線圖像，其中，分別根據(jù)患者的、重建體積的位置和可視化單元的位置和地點，來對顯示的截面或數(shù)字重建的X射線圖像進(jìn)行定向。
[0007]本發(fā)明帶來這樣的優(yōu)勢，即，依據(jù)3D數(shù)據(jù)集的位置坐標(biāo)以及在診斷裝置和可視化單元之間的關(guān)系來得出針對待顯示的截面的定向。
[0008]本發(fā)明帶來這樣的優(yōu)勢，即，治療醫(yī)生迅速且全面地獲得對其重要的區(qū)域的、與3D數(shù)據(jù)集的取向相符合的顯示。
[0009]本發(fā)明帶來這樣的優(yōu)勢，即，能夠在可視化單元或手術(shù)室內(nèi)部或外部由高性能計算單元實施用于圖像計算的密集計算的算法。
[0010]本發(fā) 明帶來這樣的優(yōu)勢，即，截面圖像的數(shù)據(jù)可以以帶有高數(shù)據(jù)傳輸速率的WLAN(無線網(wǎng)絡(luò))連接被傳輸至移動顯示器的接收單元。
[0011]本發(fā)明帶來這樣的優(yōu)勢，即，能夠現(xiàn)場地直接在患者旁邊以合適的位置和方向來觀察截面圖像顯示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面借助附圖依據(jù)實施例來解釋本發(fā)明。其中，[0013]圖1示出概視圖，
[0014]圖2示出第一截面顯示，
[0015]圖3示出第二截面顯示，
[0016]圖4示出第三截面顯示，以及
[0017]圖5示出另一概視圖。
【具體實施方式】
[0018]借助所述裝置和相關(guān)的方法，基于3D數(shù)據(jù)集在便攜式顯示器上的面向患者的截面圖像顯示成為可能。
[0019]在概視圖中示例性地示出用于對截面圖像進(jìn)行成像的布置。圖示的是布置在C型支撐部件C上的X射線裝置，其也可以稱作診斷單元。診斷單元在此也可以是計算機斷層造影設(shè)備、磁共振設(shè)備或超聲設(shè)備。對于該診斷單元，提供了計算設(shè)備RE。如圖5中在方框圖中表明的那樣，在計算設(shè)備中布置各個模塊或單元，用于確定位置分量、用于對移動顯示器進(jìn)行相對取向和用于根據(jù)同樣在計算單元RE中存在的3D數(shù)據(jù)集進(jìn)行所屬的截面圖像顯
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[0020]在此針對實施例示意性地描繪的由X射線源RQ和探測器D組成的X射線裝置，總是對準(zhǔn)待X射線照射的對象O。通過在此未具體示出的控制單元，相應(yīng)于可預(yù)給定的關(guān)于對象O或在對象O的部分區(qū)域上的軌跡，來引導(dǎo)該X射線裝置。在此可以例如在C型臂形狀裝置的軌道運動期間，對身體的部分區(qū)域進(jìn)行多次X射線拍攝。除了軌道運動OB之外，角運動(Angulationsbewegung)也可以是C型臂的橫向運動。在軌跡期間，對待診斷的或待判斷的對象區(qū)域或身體區(qū)域進(jìn)行多次X射線拍攝。分別通過在此未詳盡示出的計算單元從探測器單元D中讀取2D的X射線拍攝，并且借助重建算法計算為3D數(shù)據(jù)集。該3D數(shù)據(jù)集可以保存在與X射線裝置C相對應(yīng)的移動單元中，或者暫存在數(shù)據(jù)服務(wù)器上。從暫存的3D數(shù)據(jù)集KO中可以計算出任意的截面圖或虛擬的X射線投影，其也被稱為數(shù)字重建的X射線圖像DRR。在數(shù)字重建的X射線圖像中，可以分別從可視化單元的視角來觀察整個3D數(shù)據(jù)集。可以在固定的或便攜的圖像屏幕單元上附加地觀察這些截面圖或截面圖像或數(shù)字重建的X射線圖像。在此處所考慮的實施例中，便攜的圖像屏幕單元或可視化單元可以被構(gòu)造為移動的顯示器DP，其具有相應(yīng)的計算能力以便生成截面圖像的分別的圖像數(shù)據(jù)。借助對位于在手術(shù)臺OPT上的對象O的事先配準(zhǔn)，將所提供的3D數(shù)據(jù)集的方向添加到其。為了配準(zhǔn)而所需的、例如布置在圖像生成單元的探測器D上的標(biāo)記單元0M，可以通過在移動顯示器DP中集成的光學(xué)傳感器來識別。如在圖5中表明的那樣,對象O對應(yīng)于第一坐標(biāo)系KSl,標(biāo)記單元OM對應(yīng)于第二坐標(biāo)系KS2，并且移動顯示器DP對應(yīng)于第三坐標(biāo)系KS3。標(biāo)記單元OM可以由光學(xué)標(biāo)記所構(gòu)成。標(biāo)記單元OM可以例如由四個不位于一個平面內(nèi)的標(biāo)記所構(gòu)成?？梢砸訡XD攝像頭或分別具有對象識別單元的光學(xué)攝像頭K、KU K2的形式來構(gòu)造顯示器邊緣所布置的光學(xué)傳感器。診斷裝置就位置和方向來說在數(shù)據(jù)拍攝和可視化之間不發(fā)生變化。
[0021]通過在移動顯示器DP的邊緣區(qū)域內(nèi)布置例如至少一個第一和/或一個第二光學(xué)系統(tǒng)Kl、K2，可以采集相對于光學(xué)標(biāo)記OM的位置和方向。對此，可以在定位模塊ODP內(nèi)在與移動顯示器DP相對應(yīng)的計算單元RE中對計算進(jìn)行確定。為此，數(shù)據(jù)傳輸可以無線地進(jìn)行。
[0022]在3D數(shù)據(jù)集KO和例如布置在探測器D上的光學(xué)標(biāo)記OM之間的局部關(guān)系，通過第一變換規(guī)則(Tmk)的調(diào)查來被預(yù)先給定并且在第一模塊ET中的計算單元RE中被確定。
[0023]第二變換規(guī)則Tn/描述在光學(xué)標(biāo)記OM和移動顯示器DP之間的局部關(guān)系，并且在第二模塊ZT被確定。
[0024]所得到的在3D數(shù)據(jù)集KO和移動顯示器DP之間的變換規(guī)則T1/是通過將第一和第二變換規(guī)則Tn/和Tmk相關(guān)聯(lián)而在第三模塊DT中確定的，以及通過3D數(shù)據(jù)集來算出顯示器DP的相對位置和各個截面?？梢越柚嬎銌卧猂E來實施用于截面圖像SB1、…、SBn的計算操作。在便攜的顯示器DP中相應(yīng)的計算容量的情況下，在其中計算出截面圖像SB1、…、SBn0所得到的變換規(guī)則即本發(fā)明帶來這樣的優(yōu)勢，即，能夠以相對于患者的幾何外形準(zhǔn)確的關(guān)系來觀察手術(shù)前或手術(shù)中獲得的圖像數(shù)據(jù)。截面圖像SB1、…、SBn的當(dāng)前數(shù)據(jù)能夠附加地或者顯示在監(jiān)視車的圖像屏幕上或者顯示在獨立的圖像屏幕上。可以通過相對于當(dāng)前3D數(shù)據(jù)集，例如圍繞便攜顯示器DP的重心的對準(zhǔn)、傾斜、旋轉(zhuǎn)和/或偏移來選擇特定的層或截面圖像SB1、…、SBn以及數(shù)字重建的X射線圖像DRR。如果特定的圖像SBn.SBx或DRR是特別感興趣的，則其可以例如通過操作在顯示器邊緣的功能鍵來選擇，并且保存或者提供用于視圖。
[0025]借助所述裝置和相關(guān)的方法將移動顯示器的地點和位置列入當(dāng)前3D數(shù)據(jù)集KO之內(nèi)。在此示出的內(nèi)容和相關(guān)的方法考慮，重建的3D數(shù)據(jù)集KO相對于固定點和/或例如在X射線裝置上的標(biāo)記或標(biāo)記裝置而言的地點?？梢酝ㄟ^光學(xué)標(biāo)記、超聲傳感器或電磁傳感器來構(gòu)造固定點和/或 標(biāo)記或標(biāo)記單元。
[0026]便攜顯示器DP相對于患者或者相對于布置在X射線裝置RQ、D上的標(biāo)記單元或固定點而言的位置可以通過例如第一和/或第二攝像頭的在便攜顯示器DP上布置的識別部件K、K1、K2來確定。
[0027]如果攝像頭移動顯示器DP由至少兩個攝像頭構(gòu)造，則可以分別確定相對于標(biāo)記單元OM的標(biāo)記而言的距離和其方向。如果在便攜顯示器DP的所有四個邊或角區(qū)域內(nèi)集成光學(xué)傳感器，則總是可以有至少兩個攝像頭Κ、Κ1、Κ2采集光學(xué)標(biāo)記OM或固定點。然后例如可以通過三角測量來計算移動顯示器DP相對于標(biāo)記單元OM或固定點的位置或方向。
[0028]如果移動顯示器DP僅配備一個傳感器或攝像頭，則通過具有至少四個不在一個平面內(nèi)的標(biāo)記的光學(xué)標(biāo)記單元OM來確定移動顯示器的方向。
[0029]如果便攜顯示器DP在第一和第二拍攝之間移動一段路程，則可以通過借助在便攜顯示器DP的邊緣區(qū)域內(nèi)布置的攝像頭K對標(biāo)記單元OM的第一和第二拍攝來確定移動顯示器DP的方向。分別可以通過便攜顯示器中集成的傳感技術(shù)來采集便攜顯示器DP的位置，并且確定路程。借助對于第一和第二拍攝所保存的位置數(shù)據(jù)，然后可以通過所提供的計算單元、借助三角測量來計算便攜顯示器DP的位置和方向。
[0030]然后根據(jù)3D數(shù)據(jù)集KO的方向和便攜顯示器DP、DP'、DP"的取向，在便攜顯示器上顯示層圖像和/或截面圖像或虛擬的X射線投影。也可以固定便攜顯示器DP的取向，移開顯示器，并且在另一位置觀察截面圖像或虛擬的X射線投影。計算過程的部分或全部段落可以在外部計算單元RE中執(zhí)行，并且通過數(shù)據(jù)傳輸被在線傳輸至移動顯示器DP。相應(yīng)層或數(shù)字重建的X射線圖像的全部計算也可以在外部計算機上進(jìn)行，其中移動顯示器DP的實際位置和方向分別用作輸入。
[0031]在圖2至4中，分別示出便攜顯示器DP、DP^、DP"相對于與其相對應(yīng)的第三坐標(biāo)系KS3的位置。
[0032]在圖2中，在z方向上水平地或沿著在xy平面中的角等分線來對準(zhǔn)便攜顯示器DP0總是與作為3D數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)的第二坐標(biāo)系KS2平行地來對準(zhǔn)3D數(shù)據(jù)集。在實施例中，第二和第三坐標(biāo)系KS2、KS3具有相同的取向。用不連續(xù)的跡線來示出3D數(shù)據(jù)集K0。經(jīng)過在此直角平行六面體形狀示出的3D數(shù)據(jù)集KO的截面得到截面圖像SB1。該截面圖像SBl在便攜顯示器DP上以陰影線示出。
[0033]在圖3中，便攜顯示器DP'在向后傾斜期間保持具有一個在坐標(biāo)系KS3的xy平面的角等分線上的邊。由此帶來的影響是，現(xiàn)在從3D數(shù)據(jù)集KO中僅還對梯形形狀的截面進(jìn)行成像。以陰影線示出截面圖像SB2。
[0034]在圖4中，平行于y坐標(biāo)對準(zhǔn)的便攜顯示器DP、DP'、DP"沿著x坐標(biāo)移動。相應(yīng)地，從3D數(shù)據(jù)集KO中計算出不同的截面圖像SB3、SB4、SBn。
[0035]在圖5中詳細(xì)示出了便攜顯示器DP所配備的計算單元RE。在計算單元RE中，為了數(shù)據(jù)分析以及為了計算必要的坐標(biāo)和截面圖像，描繪必要的3D、0DP、DT、ET、ZT、SBM、DRRM單元。便攜顯示器DP的可能的取向被描繪。在方向模塊ODP中，確定移動顯示器DP、DP'、DP"的取向。在第一存儲單元3D中，暫存3D數(shù)據(jù)集K0。在第一、第二和第三模塊ET、ZT和DT中，實施所描述的變換規(guī)則，并且在截面圖像模塊中分別計算出截面圖像SBn，以及暫存所計算出的截面圖像SB1、…、SBn。在X射線圖像模塊DRRM中確定和暫存數(shù)字重建的X射線圖像DRR。在計算單元RE中布置的3D、ODP、DT、ET、ZT、SBM、DRRM單元也可以對應(yīng)于便攜顯示器DP中集成的處理器，并且現(xiàn)場計算截面圖像。
[0036]附圖標(biāo)記列表
[0037]CC 型臂
[0038]PiPad
[0039]DP顯示器
[0040]K攝像頭
[0041]OM 標(biāo)記單元
[0042]O對象
[0043]KO 立方體/3D數(shù)據(jù)集
[0044]OPT 手術(shù)臺
[0045]D檢測器
[0046]RQX射線源
[0047]Tmi 選擇標(biāo)記/iPad的第一變換規(guī)則
[0048]Tmk 選擇標(biāo)記/立方體的第二變換規(guī)則
[0049]Tki 變換立方體/iPad
[0050]K光學(xué)傳感器
[0051]Kl 第一攝像頭
[0052]K2 第二攝像頭
[0053]3D第一存儲單元[0054]ODP方向模塊
[0055]ET第一模塊
[0056]ZT第二模塊
[0057]DT第三模塊
[0058]SBU...> SBn 截面圖像
[0059]DRR數(shù)字重建的X射線圖像
[0060]DRRMX射線圖像模塊
[0061]SBM截面圖像模塊
[0062]KSl第一坐標(biāo)系
[0063]KS2第二坐標(biāo)系
[0064]KS3第三坐標(biāo)系
【權(quán)利要求】
1.一種用于根據(jù)與對象(O)相對應(yīng)的3D數(shù)據(jù)集(KO)在可視化單元(DP)上對圖像(SB1, -,SBn)進(jìn)行可視化的裝置，其特征在于， 在診斷單元(C，D, RQ)上設(shè)置標(biāo)記單元(0M), 所述可視化單元(DP)具有至少一個傳感器(K，Kl，K2)，借此來采集所述可視化單元(DP)相對于在所述診斷單元(C，D, RQ)上所布置的標(biāo)記單元(OM)的取向和位置，并且從中導(dǎo)出截面圖像(SBn)的位置和/或根據(jù)3D數(shù)據(jù)集(KO)被數(shù)字重建的X射線圖像(DRR)的位置，并且計算所述圖像(SBn，DRR)的數(shù)據(jù)并且在所述可視化單元(DP)上成像。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 設(shè)置定位模塊(0DP)，以確定所述可視化單元(DP)相對于所述標(biāo)記單元(OM)的取向。
3.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于， 設(shè)置截面圖像模塊(SBM)，以基于所述可視化單元(DP)相對于所述與對象(O)相對應(yīng)的3D數(shù)據(jù)集的取向來計算所述截面圖像(SBn)的數(shù)據(jù)。
4.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于， 設(shè)置X射線圖像模塊(DRRM)，以基于所述可視化單元(DP)相對于所述與對象(O)相對應(yīng)的3D數(shù)據(jù)集的取向來計算所述數(shù)字重建的X射線圖像(DRR)的數(shù)據(jù)。
5.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于， 設(shè)置第一模塊(ET)，以實現(xiàn)在標(biāo)記單元(OM)和所述3D數(shù)據(jù)集(KO)之間的第一變換規(guī)貝 ΙΚ--)， 設(shè)置第二模塊(ΖΤ)，以實現(xiàn)在所述標(biāo)記單元(OM)和顯示器之間的第二變換規(guī)則(Tmk)， 設(shè)置第三模塊(DT)，以將所述第一和第二變換規(guī)則(TkO相關(guān)聯(lián)。
6.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于， 所述可視化單元(DP )在至少兩個邊上具有光學(xué)傳感器(K，KI，K2 )。
7.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于， 所述可視化單元(DP)是便攜式顯示器(DP)， 所述可視化單元(DP)具有計算單元(RE)，用于確定截面圖像(SB1，"^SBn)和虛擬的X射線圖像(DRR)的圖像數(shù)據(jù)。
8.一種用于根據(jù)與對象(O)相對應(yīng)的3D數(shù)據(jù)集(KO)對截面圖像(SB1，- ,SBn)進(jìn)行可視化的方法，其特征在于， 采集可視化單元(DP)的取向，并且從中導(dǎo)出源自3D數(shù)據(jù)集(KO)的截面圖像(SBn)的和/或數(shù)字的X射線圖像(DDR)的位置，并且計算所述截面圖像(SBn)的和/或數(shù)字的X射線圖像(DRR)的圖像數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G06F1/16GK103841895SQ201280046614
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】R.格勞曼, S-A.尼古 申請人:西門子公司