[发明专利]具有改良漫游效果的虚拟内窥镜系统

说明书

本发明公开一种具有改良漫游效果的虚拟内窥镜系统，包括：用于将二维的医学图像进行重建以得到三维重建图像的三维重建模块、与三维重建模块通信连接以确定三维重建图像的中心线的中心线提取模块、以及与三维重建模块及中心线提取模块通信连接以控制虚拟相机于三维重建图像中以中心线为轨迹进行移动的漫游模块，漫游模块包括参数设定单元、数据记录单元以及透视成像单元，其中，参数设定单元用于设定虚拟相机的漫游参数以控制虚拟相机的漫游过程；数据记录单元用于记录虚拟相机沿着中心线移动的若干个体数据；透视成像单元用于将若干个体数据投影至平面坐标系中以得到相对应的构成虚拟内窥镜图像的若干个平面投影点。

技术领域

本发明涉及一种医学影像处理系统，特别涉及一种医学影像三维可视化系统。

背景技术

随着现代医学成像技术的发展，现代医疗设备可以帮助医生不通过手术就能够对患者的内部器官或组织病变做出诊断。计算机X光断层扫描(computed tomography CT)、磁共振成像(magnetic resonance MR)可以产生出代表人体内部器官信息的数据。但是，这些数据往往不是以连续的三维形式给出的，它们形成的只是一系列的组织或器官的断面，因此只有经验丰富的医生才能够正确的重构出病人的内部器官和组织，这给诊断带来了很大的主观性。

虚拟内窥镜(Virtual endoscopy,VE)技术是随着医学影像技术计算机图像图形学及虚拟现实等学科的交叉与融合而逐步形成的一种独特的技术，是传统内窥镜技术的一种延伸，其主要是采用虚拟现实技术，涉及计算机图形学、科学计算可视化和医学影像等多个领域。虚拟内窥镜基于上述二维医学影像数据直接重建出人体管状或带腔器官(如胃肠道、呼吸道、血管等器官)的三维实体模型，然后模拟传统的内窥镜在虚拟3D内部空腔组织进行漫游观察，也可以用交互的方式在器官结构内部进行成像和检查，从而清晰地显示出人体器官和组织的复杂特征和整个空间定位关系，有助于医生做出正确的诊断。它无需向病人体内插入异物，极大地减轻了病人的痛苦，同时还能对常规内窥镜无法检查的区域进行检查，在医疗诊断及手术上有着重要的意义。通过虚拟内窥镜技术，内科医生可以获得更佳的影像化的解剖图，以全新的视角观察人体内部结构，如结肠、支气管、血管及其他器官。

虚拟内窥镜通过图像重建，计算机显示连续的空腔器官内腔结构视图，用户可以沿一定路径在这个虚拟的内部空腔做漫游观察，模拟传统的内窥镜检查过程，所看到的景象与用视频内窥镜观察到的一样，甚至还可以显示解剖结构的三维外观图像以及各个方位的切片图像。除此之外，虚拟内窥镜还可以提供传统的内窥镜所不具备的对视向、视角、视野、转换、照明等的观测、控制和选择功能，其视觉反馈定位和导航系统能确定操作者相对于实际的解剖结构的距离和位置。

至今，虚拟内窥镜技术仍处于初期临床实验阶段，目前的应用仅局限于教学、培训和设计治疗方案等少数领域，且处于初级研究阶段，但随着计算机和医学成像技术的飞速发展，虚拟内窥镜研究不仅有重要的理论意义，而且有着广阔的应用前景。

如中国专利申请公开第200910048616.5号揭示的一种三维心脏超声虚拟内窥镜系统，包含：数据采集单元，通过超声对心脏进行二维图像数据采集；图像预处理单元，对采集到的二维图像数据进行滤波处理和图像分割；三维视图重建单元，对经过预处理的图像数据进行三维视图重建；导航单元，设置一虚拟内窥镜视点，并允许该虚拟内窥镜视点在重建的三维视图中进行任意角度的观察；以及测量单元，对所观察的特定部位的数据进行测量和分析。然而，该专利申请的虚拟内窥镜系统仅仅是针对心脏超声重建，不适合对器官组织进行多深度、多角度的观察，同时也没有公开其虚拟漫游观察器官的效果。

又如中国专利申请公开第201010575814.X号揭示的一种虚拟内窥镜成像的数据处理方法，在该方法中，通过CT、MRI对人体进行扫描获得的成像数据，对图像进行分割，分离需要观察的图像，在此基础上运用递进网格算法进行三维重建，得到观察对象的空间数据。然而，该专利申请中公开的数据处理方法并未揭示虚拟内窥镜系统的整体组成和运行，同时也没有公开虚拟漫游的具体过程。