專利名稱：在醫(yī)學中用于光學儀器的導航附加部和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于示出影像數(shù)據(jù)的方法和設備，其中光學儀器檢測方位，并且于是獲得方位信息，并且借助方位信息確定并且顯示或繼續(xù)處理影像數(shù)據(jù)。在此，方位信息理解為光學儀器相對于參考坐標系、即方位檢測裝置的坐標系的位置和取向。方位信息可以借助具有相應的測量系統(tǒng)的方位檢測裝置來檢測。
背景技術：
在許多外科手術中，對于外科醫(yī)生存在在手術期間在患者中定向的問題。通常將患者的影像數(shù)據(jù)、例如計算機斷層成像影像用作計劃基礎。在手術期間，醫(yī)生以直接看手術區(qū)域的方式來工作。為此，為其提供諸如內(nèi)窺鏡或顯微鏡的光學可視化系統(tǒng)/光學儀器。醫(yī)生必須為了實現(xiàn)其計劃而在術前影像數(shù)據(jù)與手術中的可視信息之間建立聯(lián)系。這會由于定向問題而導致手術持續(xù)時間延長或手術中的錯誤。已知醫(yī)學導航系統(tǒng)作為在手術期間的定向輔助。這些系統(tǒng)在手術期間檢測在患者與一個或多個器械之間的坐標變換信息，并且將其在術前計劃數(shù)據(jù)中可視化。為此，為患者和器械裝配有定位器，這些定位器的位置和取向由作為方位檢測裝置的測量系統(tǒng)檢測。尤其將具有相應傳感器 的電磁、光學或超聲系統(tǒng)用作方位檢測裝置的測量系統(tǒng)，如這也對于確定實施形式中根據(jù)本發(fā)明的裝置設計那樣?？梢韵鄳貥嫿ǜ鶕?jù)本發(fā)明的設備。根據(jù)本發(fā)明的設備可以為此具有相應的裝置。已知的是，不同的器械設有用于這種測量系統(tǒng)的定位器例如指示器械、吸入裝置、鉗子、針等，以及測量該器械，使得在參考點(通常為器械尖端)的坐標變換已知。手術期間在監(jiān)控器上的患者放射學影像數(shù)據(jù)中顯示參考點相對于患者解剖結構的位置。除了直接保持在結構上的器械之外，還已知例如為內(nèi)窺鏡的光學輔助裝置，該光學輔助裝置設有定位器和用于距離測量的設備并且用其進行測量。由此，通過導航系統(tǒng)檢測內(nèi)窺鏡的方位，并且通過用于距離測量的設備檢測內(nèi)窺鏡的參考點到結構的距離。兩種信息的組合允許計算和在影像數(shù)據(jù)中示出無接觸地檢測的測量點的位置。已知的是，可以將具有軟鐵芯的線圈用作具有交變場的電磁測量系統(tǒng)中的定位器。這些線圈在測量系統(tǒng)所謂的場生成器的交變場中感應特征電壓，從特征電壓中可以得出線圈相對于場生成器的位置。因為這種線圈作為傳感器在電磁測量系統(tǒng)中用于方位檢測，所以其也稱作傳感器線圈。在示出導航器械的位置時，通常使用(例如以計算機斷層成像方式獲得的)體數(shù)據(jù)集，并且將位置作為點、叉等繪入層中。通常顯示三個正交的層。許多測量系統(tǒng)的已知的定位器基于安裝空間或者基于測量原理而必須安裝在其位置應被檢測的器械的保持在患者外部的部分上。由此，器械必須剛性地實施，以便保證用于導航的明確變換。即，不能以位置測量技術對不能安裝在器械尖端上的柔性器械進行導航。安裝在患者外部的原因可以是所使用的測量方法、所使用的傳感器的安裝空間、通過安裝傳感器導致的不足夠的人體工學、或者不衛(wèi)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是說明一種用于導航光學可視化設備或光學儀器的簡單設備，和一種用于相對于該光學可視化裝置配準和/或顯示患者數(shù)據(jù)的方法。根據(jù)本發(fā)明，該目的一方面通過一種用于示出影像數(shù)據(jù)的方法實現(xiàn)，另一方面通過用于示出影像數(shù)據(jù)的設備實現(xiàn)，并且最后如權利要求限定那樣通過醫(yī)學治療設備、數(shù)字存儲介質(zhì)、計算機產(chǎn)品和計算機程序?qū)崿F(xiàn)。由此，為了實現(xiàn)該目的而提出了一種用于示出影像數(shù)據(jù)的方法，其中光學儀器檢測方位，并且于是獲得方位信息，并且借助方位信息確定以及顯示或繼續(xù)處理影像數(shù)據(jù)。在此，待顯示的影像數(shù)據(jù)至少部分地基于虛擬的影像數(shù)據(jù)，而非直接由光學儀器檢測的真實影像數(shù)據(jù)。這些虛擬影像數(shù)據(jù)代表位于光學儀器的視野中的對象或身體部分。在本方法的范圍中:-借助光學儀器采集真實的影像數(shù)據(jù)；-同時檢測光學儀器的位置和/或取向，并且由此導出方位信息；-在考慮方位信息的情況下，將由光學儀器采集的真實影像數(shù)據(jù)處理成虛擬影像數(shù)據(jù)和/或?qū)⑦@些真實影像數(shù)據(jù)與虛擬影像數(shù)據(jù)一起處理成待顯示的影像數(shù)據(jù)。由此，從真實影像數(shù)據(jù)中生成虛擬影像數(shù)據(jù)、例如從真實影像數(shù)據(jù)中建立對象或身體部分的三維模型，或者將真實的、 即由光學儀器檢測的影像數(shù)據(jù)與相應對象或身體部分的之前生成的虛擬影像數(shù)據(jù)關聯(lián)，其方式例如為將真實影像數(shù)據(jù)混合到從虛擬影像數(shù)據(jù)中導出的示圖中，或者反之將通過虛擬影像數(shù)據(jù)代表的結構混合到成像的真實影像數(shù)據(jù)中。同樣地兩者還可以均適用，即從真實影像數(shù)據(jù)中生成虛擬影像數(shù)據(jù)，并且將真實影像數(shù)據(jù)與虛擬影像數(shù)據(jù)組合地處理成待成像的影像數(shù)據(jù)。在此，虛擬影像數(shù)據(jù)理解為并非直接由光學儀器記錄的、而是例如之前已經(jīng)借助斷層成像方法生成或者以相應對象或身體部分的三維模型的形式存在的影像數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，虛擬影像數(shù)據(jù)以體數(shù)據(jù)集的形式存在，將影像數(shù)據(jù)與體積、即虛擬空間的坐標相關地存儲在該體數(shù)據(jù)集中。優(yōu)選地，在考慮光學儀器的視向的情況下從虛擬影像數(shù)據(jù)中確定待示出的影像數(shù)據(jù)，即例如將通過虛擬影像數(shù)據(jù)代表的結構顯示為位于光學儀器的視向中的待示出影像數(shù)據(jù)。影像數(shù)據(jù)的處理可以包括選擇待顯示的影像數(shù)據(jù)和/或變換影像數(shù)據(jù)。當虛擬影像數(shù)據(jù)例如代表完整的身體部分，然而僅應顯示位于光學儀器的視向中的影像數(shù)據(jù)時，需要選擇影像數(shù)據(jù)。此外，當應使光學儀器所位于其中的真實對象或身體部分的組合與虛擬影像數(shù)據(jù)所基于的坐標系一致時，需要影像數(shù)據(jù)的變換。當應將通過虛擬影像數(shù)據(jù)集表示的結構立體正確地示出時，如與光學儀器帶有其相應的當前位置和定向的成像特性相應那樣,也需要變換。在一個特別優(yōu)選的情況中，光學儀器是內(nèi)窺鏡。然而基本上也可以將其他光學儀器考慮為本方法的意義下的光學儀器。在此，光學儀器是采集光學影像的儀器，其中不必在可見波長范圍中采集這些影像。例如，對于采集血管中的真實影像提供有:借助血液在其中具有高透明度的波長范圍中的紅外光獲得真實影像數(shù)據(jù)。
根據(jù)方法的一個優(yōu)選實施變型方案，方法對于所采集的真實影像數(shù)據(jù)包括以攝影測量的方式評估真實影像數(shù)據(jù)，用于獲得對象或身體部分的三維模型。以該方式可以從真實影像數(shù)據(jù)中獲得體數(shù)據(jù)集。該方法的優(yōu)選實施細節(jié)在本文的其他位置闡述。附加地或替選地，該方法可以設計為使得影像數(shù)據(jù)的處理包括將虛擬影像數(shù)據(jù)或通過虛擬影像數(shù)據(jù)代表的結構、特征、標記等混合到相應地通過真實影像數(shù)據(jù)代表的影像中。在此，特別優(yōu)選的是，將通過虛擬影像數(shù)據(jù)代表的對象或身體結構的輪廓混合到真實影像數(shù)據(jù)中。在此，作為示例在本文的另一位置描述從空心脈管分支的脈管的顯示。該方法還可以完全一般化地將選擇虛擬影像數(shù)據(jù)和將其處理為待顯示的影像數(shù)據(jù)包括為使得待顯示的影像數(shù)據(jù)反映對象或身體部分的結構邊界。優(yōu)選通過如下方式在考慮光學儀器的方位信息的情況下在虛擬影像數(shù)據(jù)中找到這種結構邊界:通過由例如體數(shù)據(jù)集形式的虛擬影像數(shù)據(jù)代表的空間來設置沿光學儀器的視向延伸的向量，并且分析沿著各個向量的密度梯度。在此，高密度梯度、即快速的明暗或暗明過渡分別判讀為各個所代表的對象或身體部分的結構邊界。一般來說，高密度梯度意味著通過虛擬數(shù)據(jù)代表的參量(例如影像亮度)在例如通過體數(shù)據(jù)集代表的虛擬空間的狹小的空間區(qū)段中或者在短的路徑區(qū)段上的較強變化。根據(jù)本發(fā)明的用于示出影像數(shù)據(jù)的設備包括光學儀器、用于檢測光學儀器方位的方位檢測裝置、與光學儀器和方位檢測裝置連接的影像數(shù)據(jù)處理裝置、和與影像數(shù)據(jù)處理裝置連接的顯示單元。影像數(shù)據(jù)處理裝置在此優(yōu)選配置為使得其實施根據(jù)權利要求1至9之一所述的方法。優(yōu)選地，影像數(shù)據(jù)處理裝置包括用于虛擬影像數(shù)據(jù)的存儲器，由此影像數(shù)據(jù)處理裝置能夠直接采用在根據(jù)本發(fā)明的方法的范圍中需要的虛擬影像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明還設計有醫(yī)療技術治療設備，其與根據(jù)權利要求10至12之一所述的設備連接或待連接，并且相應地優(yōu)選在根據(jù)權利要求1至9所述的方法的范圍中使用。同樣，根據(jù)本發(fā)明設計有例如磁盤、CD、DVD或其他已知存儲介質(zhì)形式的數(shù)字存儲介質(zhì)，其中存儲介質(zhì)包含可以電學方式讀出的控制信號，這些控制信號配置為使得數(shù)字存儲介質(zhì)與可編程計算機系統(tǒng)協(xié)助為使得通過自動步驟開始執(zhí)行根據(jù)權利要求1至9之一所述的根據(jù)本發(fā)明的方法。在相同的意義下，根據(jù)本發(fā)明還設計有計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品具有存儲在機器可讀載體上的程序代碼，用于當計算機程序產(chǎn)品在計算機上運行時于開始執(zhí)行根據(jù)權利要求1至9之一所述的根據(jù)本發(fā)明的方法。最后根據(jù)本發(fā)明還在該意義下設計有計算機程序。該設備的、該方法的其他有利擴展方案如下:磁盤、CD或DVD形式的、具有以電學方式可讀的控制信號的根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字存儲介質(zhì)可以與可編程計算機系統(tǒng)協(xié)作為使得開始執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的自動步驟。在此，可以開始執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的所有、數(shù)個或一些自動執(zhí)行的步驟。根據(jù)本發(fā)明的計算機程序產(chǎn)品具有存儲在機器可讀載體上的程序代碼，用于當計算機程序產(chǎn)品在計算機上運行時開始執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的自動步驟。根據(jù)本發(fā)明的改進方案分別是從屬權利要求和實施形式的主題。

獨立并且與影像數(shù)據(jù)的示出無關地可保護的方面涉及用于光學儀器的導航、或者更確切說用于光學儀器的方位檢測的設備，其例如由定位器支承體、尤其是線圈支承體構成，或者具有至少一個支承體、尤其是線圈支承體。定位器支承體優(yōu)選具有與儀器匹配的橫截面，在確定實施形式中是空心的并且優(yōu)選具有小的壁厚。定位器支承體在一些根據(jù)本發(fā)明的實施形式中具有合適的內(nèi)直徑，使得其可以套到儀器上并且又取下。這有利地在不用工具的情況下發(fā)生。在確定的實施形式中圍繞作為線圈支承體的定位器支承體繞制空心線圈。線圈的尺寸和線直徑確定線圈的電感。電感確定測量系統(tǒng)中的敏感度。線圈通過沿著線圈支承體鋪設的線纜的纜線來接觸。本發(fā)明同樣包括無線實施形式。在線圈、或根據(jù)本發(fā)明以其他方式構建的定位器和纜線(只要存在)上施加或拉上外套，用于相對于環(huán)境進行封裝?！熬€圈”在此并不理解為用于定位器或傳感器線圈的限制性示例。線圈支承體因此理解為根據(jù)本發(fā)明的定位器支承體的并非限制性的、特殊的示例。外套具有合適的、優(yōu)選空心圓形的橫截面。外套在一些實施形式中具有小的壁厚。線圈和外套與線圈支承體持久連接為使得從外部對線圈和間隙進行封裝。這對于設備的衛(wèi)生預備是有利的。下面也用特殊術語內(nèi)窺鏡描述光學可視化系統(tǒng)/光學儀器。然而，光學儀器不必限制于狹義的內(nèi)窺鏡。該方法的有利改進方案包括用于所有類型的系統(tǒng)和尤其光學儀器的導航附加部，醫(yī)生在手術期間借助導航附加部朝手術區(qū)域之上`或之中看去(例如喉鏡、胃窺鏡，然后還有顯微鏡等)。定位器支承體是尤其用于內(nèi)窺鏡的簡單可用的附加部。在一些確定的實施形式中僅需推開該附加部，以便例如將內(nèi)窺鏡擴展為被導航的(例如裝配有方位檢測設備或定位器的)儀器。在一些實施形式中，定位器同心地圍繞儀器設置，使得在無需校準并且沒有因無校正而降級的效果的情況下檢測儀器軸線。定位器(例如線圈支承體上的線圈)可以直接位于儀器尖端上。該設備實現(xiàn)在尖端上的定位器與所有其它已知定位器相比更緊湊的構型。具有導航附加部的儀器在一些實施形式中僅稍微較厚。在其他有利的實施形式中，(在橫截面中封閉或部分打開的)管或套用作線圈支承體(或者完全通用地稱作定位器支承體)。管例如可以由金屬或塑料制成。外套例如可以是管。管例如可以由金屬或塑料制成。外套和/或線圈支承體例如可以是覆層，其例如以對于本領域技術人員已知的方法CVD (化學氣相淀積)、PVD (物理氣相淀積)、流化床等來產(chǎn)生。外套和/或可以例如是可熱成型的材料(例如熱縮套管)。線圈支承體和/或外套可以兩者或者單個地由柔性材料制成(例如套管)。根據(jù)本發(fā)明，可以在線圈支承體上施加一個或多個線圈。在確定的實施形式中，線圈開口的表面法線與其儀器軸線或線圈支承體軸線并不一致。由此可以有利地用線圈以測量技術檢測并不與線圈軸線或者與線圈支承體軸線共線的向量。光學儀器、器械的表面就可以用作線圈支承體或定位器支承體。在一個有利實施形式中，附加部可以鎖止在光學儀器上。附加部例如可以具有標準連接元件，該標準連接元件的配合件在器械上(例如魯爾鎖緊連接)。附加部在一個有利實施形式中可以用于除了光學儀器之外的其他器械。例如，對于具有引導通道的導管或吸入裝置的應用是有利的。借助設備、S卩定位器支承體或附加部以簡單有利的方式使相應的光學可視化系統(tǒng)/光學儀器成為被導航的光學器械。由此，如在導航中常見那樣可以實現(xiàn)將儀器位置在虛擬影像數(shù)據(jù)中可視化。已知的是，在患者坐標系或通過被導航器械形成的坐標系中的患者斷面(數(shù)據(jù)集)中示出被導航器械。本發(fā)明的方法允許在一些根據(jù)本發(fā)明的實施形式中有利地將可視化匹配于手術方法，并且借助光學系統(tǒng)的影像信息提供新的可視化可能性。在虛擬影像數(shù)據(jù)中、即在通過虛擬影像數(shù)據(jù)代表的虛擬空間中將導航信息通過下述方法可視化。通過計算方法將導航信息提供給用戶，即器械在“視向”上最前方的區(qū)段的軸線虛擬地延長。沿著該如此形成的向量(也稱作視向量(Blickvektor))計算與患者的虛擬影像數(shù)據(jù)的第一交點，并且由此在虛擬影像數(shù)據(jù)中找到并且可視化該點，其中手術醫(yī)生向該點上看去。在虛擬數(shù)據(jù)集的像素沿著所形成的向量的梯度中找到交點。在從空氣到組織過渡時，出現(xiàn)強梯度(亮度區(qū)別)。同樣，例如可以通過梯度閾值關聯(lián)從軟組織到骨骼的過渡。在本發(fā)明的一個有利實施形式中，將多個向量用于檢測并未位于內(nèi)窺鏡中央的多個點或線或面或?qū)ο?。例如可?使用具有兩個至有限多個虛擬射線(視向量)的射束，這些射線例如形成從內(nèi)窺鏡出發(fā)的、與視錐類似的椎體。射線(視向量)也可以全都位于一個平面中。內(nèi)窺鏡的虛擬射線與虛擬空間中的虛擬影像數(shù)據(jù)的交點例如借助考慮梯度的方法來計算。可視化可以有利地在不同的截面式剖視圖中進行，使得手術醫(yī)生具有對輻射錐中的對象的所有邊界層的縱覽。根據(jù)本發(fā)明，剖視圖(尤其是三個彼此正交的斷面)可以分別朝著輻射法線定向。剖視圖(尤其是三個彼此正交的斷面)可以全都朝著器械的軸來定向。剖視圖(尤其是三個彼此正交的斷面)可以全都朝著模型的坐標限定來定向?？梢栽谏渚€平面中顯示層析圖，并且將射線作為線畫出。所找到的線的可視化可以在已知的剖視圖中進行(2.5D示圖)。示圖可以實現(xiàn)為所檢測的結構的3D模型。在另一實施形式中可以探測對象。在此，使用各個射線的深度信息(即虛擬的輻射源頭沿著射線到對象的距離，其例如由在虛擬影像數(shù)據(jù)中通過高密度梯度而顯然的邊界層來代表)，以便識別對象。如果相鄰射線的深度信息緊密并排，則射線射到對象上。如果距離很大，則一個射線射到對象上并且另一射線射到其他對象上。由此辨識對象邊界。從而可以在虛擬模型中識別對象。在之前描述的虛擬影像數(shù)據(jù)的可視化的意義下，深度信息也可以理解為視向量從其源頭到“交點”、即直至密度梯度在梯度閾值以上的位置的長度。
在另一實施形式中，通過光學可視化系統(tǒng)在真實影像數(shù)據(jù)中檢測對象。為此將這些數(shù)據(jù)數(shù)字化(內(nèi)窺鏡攝像機、顯微鏡攝像機)。對于這些對象中的每個于是均可生成并顯示剖視圖。剖視圖例如可以相對于影像數(shù)據(jù)集、器械、或?qū)ο蟊旧淼闹鲬T性軸線來定向。通過沿著運動軌跡的多個彼此相繼的影像數(shù)據(jù)可以檢測和區(qū)分對象。為此使用攝影測量方法?？稍O想的是辨識各個影像中的特征(例如邊緣)。通過多個影像之間的特征關聯(lián)可以基于特征的不同運動而推斷不同的對象。為了闡明:較近的對象比較遠的對象更快地改變其參量。這些識別出的對象可以基于導航附加部的導航信息來與方位信息關聯(lián)。基于對象的3D模型由真實影像數(shù)據(jù)構成。在另一實施形式中，可以彼此相關地使用在真實和虛擬模型中辨識出的對象。例如根據(jù)所關聯(lián)的對象的比較來匹配虛擬模型。如果由于手術進展而在真實模型中缺少對象，則在虛擬模型中移除相應對象(手術間的模型匹配)。然而，如果一個對象在兩個模型中存在卻彼此不同，則可以借助該變換信息匹配虛擬模型的方位(適配性患者配準)。如果期待的是真實對象在空間中可以朝彼此運動(軟組織)，則可以從模型的方位偏差中辨識出柔軟部分的運動?？梢韵鄳仄ヅ涮摂M模型。通過所描述的方法將被導航器械、即例如通過使用附加部形成的、帶有方位檢測裝置的光學儀器(具有導航附加部的光學可視化系統(tǒng))用于患者數(shù)據(jù)的配準。在此將真實影像數(shù)據(jù)中的多個對象與虛擬對象關聯(lián)。例如為此適用鼻孔、眼眶(Augenhohlen )、外耳。在此，在兩個模型中已知的對象 在真實影像中必須總是可見并且被識別出。為此適用所謂的患者定位器。該方法也可以用于確定虛擬模型到真實模型的變換。由此例如可以在真實的視頻影像或在真實模型中示出在視頻影像中根本不存在的對象、例如在虛擬數(shù)據(jù)集中計劃的(用于重建、植入物等的)計劃數(shù)據(jù)。同樣可以以疊置方式在真實視頻影像中示出被覆蓋的結構(例如血管的分支、目標區(qū)域)，例如通過以立體正確的方式將被覆蓋結構的輪廓(例如以亮或暗線)“繪出”到真實影像中。在本發(fā)明的另一有利實施方案中，通過所有可見點進行虛擬的表面采樣，并且然后按照例如從地圖建立中已知的方法將信息投影到合適的參考對象上。由此得出新類型的示圖。該方法也借助作為圓柱形投影的變型方案的線條來應用。合適的參考對象例如可以是簡單的幾何對象，例如圓柱體。然而，參考對象也可以是由光學儀器檢測的對象的虛擬三維模型。在兩種情況中，在評估方位信息的情況下將由光學儀器檢測的影像數(shù)據(jù)與虛擬的影像數(shù)據(jù)聯(lián)系。也可以在視頻內(nèi)窺鏡或顯微鏡的對應的視頻影像中進行檢測到的點的可視化。之前必須在采集視頻影像時已經(jīng)檢測了成像特性。通過所描述的投影方法形成完全新穎的信息示出可能性(例如隧道修正(Tunnelentzerrung))ο在此，通過例如圓形的、線形的或完全在脈管中的合適的向量設置從患者影像數(shù)據(jù)集中提取合適的虛擬像素。然后將結果投影到例如為圓柱體、球體、橢球體的預定目標結構上。由此，根據(jù)本發(fā)明在一些實施形式中可以有利地、即與手術方式相匹配地示出被導航器械的導航信息。


根據(jù)本發(fā)明的方法和其變型方案、以及根據(jù)本發(fā)明的設備、以及方法和設備的其他有利擴展方案從下面對實施例的描述中得出。附圖示例性地使出根據(jù)本發(fā)明的設備的方面，即其中:圖1示出了影像數(shù)據(jù)處理裝置和與影像數(shù)據(jù)處理裝置連接的顯示單元；圖2示出了用于檢測光學儀器的方位的方位檢測裝置；圖3示出了光學儀器和用于檢測光學儀器的方位的方位檢測裝置。
具體實施例方式圖1至3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于示出影像數(shù)據(jù)的設備的部件。該設備包括影像數(shù)據(jù)處理裝置10，在其輸出側(cè)連接有顯示單元12。在輸入側(cè)，在影像數(shù)據(jù)處理裝置10上連接有方位檢測裝置14 (見圖2和3)以及光學儀器16 (見圖3)、例如內(nèi)窺鏡。方位檢測裝置可以以已知方式具有用于電磁交變場的場生成器14a以及固定在其方位應被檢測的儀器上的傳感器線圈。在該情況下，傳感器線圈并未可辨識地安裝在內(nèi)窺鏡16上，并且更確切而言優(yōu)選安裝在內(nèi)窺鏡的遠端附近。優(yōu)選地，傳感器線圈很小并且具有軟磁性芯。兩個或三個傳感器線圈相對于內(nèi)窺鏡16的縱軸線偏心地設置在內(nèi)窺鏡的遠端，并且具有不同的取向。以該方式，可以以就其本身而言已知的方式不僅檢測在由場生成器14a產(chǎn)生的電磁交變場中的各個線圈的方位，而且也可以檢測其取向、即定向。以該方式，借助方位檢測裝置14不僅可以在相應時刻精確確定例如內(nèi)窺鏡16的遠端的位置，而且可以確定其定向。傳感器線圈是方位檢測裝置的一部分，并且在本文的其他位置不僅稱作定位器，而且還與其支承體一起稱作方位檢測裝置。 為了使涉及患者18的方位信息有說服力，將其他傳感器線圈14b位置牢固地固定在患者的相關身體部分(在該情況下為頭部)上。為了使虛擬影像數(shù)據(jù)、即例如以斷層成像方式獲得的患者頭部的剖視圖與由方位檢測裝置14檢測的瞬時位置一致，首先進行患者的身體部分、例如即頭部的配準，如這同樣基本上已知那樣。接下來，可以將相應地借助方位檢測裝置14獲得的方位信息與虛擬影像數(shù)據(jù)中的、即例如在患者頭部的相應斷層影像中的位置關聯(lián)。最后，通過在以斷層成像方式獲得的身體部分剖視圖中示出儀器位置而實現(xiàn)儀器的就其本身而言已知的導航。與就其本身而言已知的導航不同或?qū)ζ溥M行補充地，影像處理裝置10允許同時檢測由光學儀器16采集的真實影像數(shù)據(jù)和分別與其相關的方位信息。這意味著，對于由內(nèi)窺鏡16采集的單個影像也相應地采集方位信息，該方位信息描述光學儀器16在采集相應的單個影像的瞬間的位置和定向。以該方式，影像處理裝置例如能夠?qū)⒂晒鈱W儀器16采集的真實影像數(shù)據(jù)與虛擬影像數(shù)據(jù)聯(lián)系。這種虛擬影像數(shù)據(jù)可以是以斷層成像方式采集的影像數(shù)據(jù)。然而，虛擬影像數(shù)據(jù)也可以是相應的身體部分的三維模型的數(shù)據(jù)。以該方式例如可能的是，影像處理裝置10將否則在以光學方式采集的影像上不能辨識的結構繪出到例如長形空腔器官的真實的、由光學儀器10采集的影像中。如果由光學地采集的影像示出的空腔器官示出例如在隱藏位置上的空腔器官，則可以立體正確地、例如通過亮或暗的線在光學地采集的影像中繪出該空腔器官的輪廓。這例如將允許手術醫(yī)生容易地找到分支的脈管，盡管該脈管基于真實的、由光學儀器采集的影像數(shù)據(jù)根本不能辨識，或難以辨識。在一個替選情景中，可以用根據(jù)本發(fā)明的用于示出影像數(shù)據(jù)的設備通過如下方式獲得代表身體部分的3D模型的虛擬影像數(shù)據(jù):在考慮相應相關的方位信息的情況下處理采集的真實影像數(shù)據(jù)。為此可以將光學儀器16移動通過例如空腔器官，并且在此連續(xù)地采集空腔器官的一系列單個影像。因為采集了光學儀器10的分別不同、然而基于相關方位信息已知的位置和定向的單個影像，所以這些影像借助空腔器官的在相繼的單個圖中可再辨識的特征點而從不同的透視圖中示出空腔器官的結構。于是，在考慮相應方位信息的情況下能夠以攝影測量途徑僅基于真實圖像數(shù)據(jù)和相關的方位信息構造空腔器官的三維模型。在另一步驟中，圖像處理裝置也可以構建用于:可以考慮以該方式在手術間獲得的圖像處理裝置10的三維模型，用于實時修正空腔器官或身體部分的通過虛擬圖像數(shù)據(jù)代表的、之前建立的三維模型，并且將其匹配于實際情況。由此，圖像處理裝置的一個有利的實施變型方案是實時的手術間模型匹配。由圖像處理裝置10根據(jù)實施變型方案可以實現(xiàn)的、對虛擬的圖像數(shù)據(jù)和真實的、即由光學儀器10采集的圖像數(shù)據(jù)進行的處理在于，將真實數(shù)據(jù)在一定程度上投影到這些虛擬圖像數(shù)據(jù)的壁上，使得在顯示單元上可以示出例如身體部分或空腔器官的三維模型，這些三維模型的表面顯現(xiàn)為使得其恰好在外表上符合由光學儀器16檢測的真實圖像數(shù)據(jù)。由此，可以在顯示單元12上示出相應的身體部分或空腔器官的、具有完全實際的外觀的三維模型。顯示單元12 可以出于該目的而以特別有利的方式是3D監(jiān)控器。
權利要求
1.一種用于示出影像數(shù)據(jù)的方法，其中光學儀器檢測方位并且于是獲得方位信息，并且借助所述方位信息確定并且顯示或繼續(xù)處理影像數(shù)據(jù)，其特征在于，待顯示的所述影像數(shù)據(jù)至少部分地基于虛擬的、并非直接由所述光學儀器檢測的影像數(shù)據(jù)，所述影像數(shù)據(jù)代表位于所述光學儀器的視野中的對象或身體部分，其中在所述方法的范圍中: -借助光學儀器采集真實影像數(shù)據(jù)， -同時檢測所述光學儀器的位置和/或定向，并且由此導出方位信息， -在考慮所述方位信息的情況下，將由所述光學儀器采集的真實影像數(shù)據(jù)處理成虛擬影像數(shù)據(jù)，和/或?qū)⑺龉鈱W儀器所采集的真實影像數(shù)據(jù)與所述虛擬影像數(shù)據(jù)一起處理成待顯示的影像數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，借助斷層成像方法獲得所述虛擬影像數(shù)據(jù)，和/或所述虛擬影像數(shù)據(jù)是對象或身體部分的三維模型的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光學儀器具有視向，并且在考慮所述光學儀器的視向的情況下從所述虛擬影像數(shù)據(jù)中確定待示出的影像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述影像數(shù)據(jù)的處理包括選擇待顯示的影像數(shù)據(jù)和/或變換所述影像數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述光學儀器是內(nèi)窺鏡。
6.根據(jù)權利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所采集的影像數(shù)據(jù)的處理包括以攝影測量的方式評估所述真實影像數(shù)據(jù)，用于獲得所述對象或身體部分的三維模型。
7.根據(jù)權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述影像數(shù)據(jù)的處理包括將虛擬影像數(shù)據(jù)混合到相應的所述真 實影像數(shù)據(jù)中。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，將通過虛擬影像數(shù)據(jù)代表的對象結構或身體部分結構的輪廓混合到真實影像數(shù)據(jù)中。
9.根據(jù)權利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在考慮斷層影像形式的虛擬影像數(shù)據(jù)的情況下和在考慮所述光學儀器的視向的情況下通過如下方式確定待顯示的影像數(shù)據(jù):將所述虛擬影像數(shù)據(jù)中與所述光學儀器的視向?qū)囊曄蛄糠治鰹槭沟脤⒀刂鄳囊曄蛄康膹娒芏忍荻扰凶x為相應地被代表的對象或身體部分的結構邊界。
10.一種用于示出影像數(shù)據(jù)的設備，具有:光學儀器；用于檢測所述光學儀器的方位的方位檢測裝置；與所述光學儀器和所述方位檢測裝置連接的影像數(shù)據(jù)處理裝置；和與所述影像數(shù)據(jù)處理裝置連接的顯示單元。
11.根據(jù)權利要求10所述的設備，其特征在于，所述影像數(shù)據(jù)處理裝置配置為執(zhí)行根據(jù)權利要求1至9所述的方法。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的設備，其特征在于，所述影像數(shù)據(jù)處理裝置具有用于虛擬影像數(shù)據(jù)的存儲器。
13.—種醫(yī)療技術治療設備，設計用于與至少一個根據(jù)權利要求10至12之一所述的設備連接，和/或用于執(zhí)行至少一個根據(jù)權利要求1至9之一所述的方法。
14.一種數(shù)字存儲介質(zhì)、尤其是磁盤、CD或DVD形式的數(shù)字存儲介質(zhì)，所述數(shù)字存儲介質(zhì)具有能夠以電學方式讀出的控制信號，所述數(shù)字存儲介質(zhì)配置成與可編程計算機系統(tǒng)協(xié)作為使得開始執(zhí)行根據(jù)權利要求1至9之一所述的根據(jù)本發(fā)明的方法的自動步驟。
15.一種計算機程序產(chǎn)品，具有存儲在機器可讀載體上的程序代碼，所述程序代碼用于當所述計算機程序產(chǎn)品在計算機上運行時開始執(zhí)行根據(jù)權利要求1至9之一所述的根據(jù)本發(fā)明的方法的自動步驟。
16.一種計算機程序產(chǎn)品，具有程序代碼，所述程序代碼用于當所述計算機程序在計算機上運行時開 始執(zhí)行根據(jù)權利要求1至9之一所述的根據(jù)本發(fā)明的方法的自動步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于示出影像數(shù)據(jù)的方法，其中光學儀器檢測方位并且于是獲得方位信息，并且借助方位信息確定并且顯示或繼續(xù)處理影像數(shù)據(jù)。在此，待顯示的影像數(shù)據(jù)至少部分地基于虛擬的圖像數(shù)據(jù)，而非由光學儀器直接檢測的真實影像數(shù)據(jù)。這些虛擬影像數(shù)據(jù)代表位于光學儀器視野中的對象或身體部分。在本方法的范圍中，借助光學儀器采集真實影像數(shù)據(jù)，同時檢測光學儀器的位置和/或定向，并且由此導出方位信息；并且在考慮方位信息的情況下將光學儀器采集的真實影像數(shù)據(jù)處理成虛擬影像數(shù)據(jù)，和/或?qū)⑦@些真實影像數(shù)據(jù)與虛擬影像數(shù)據(jù)一起處理成待顯示的影像數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B17/00GK103237518SQ201180058696
公開日2013年8月7日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權日2010年10月28日
發(fā)明者A.羅斯, T.克魯格 申請人:菲亞戈股份有限公司