專利名稱：用于確定第一對象在第二對象中的位置的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于確定第一對象在第二對象中的位置的裝置、方法和計 算機程序。
背景技術：
例如，將用于確定第一對象在第二對象中的位置的裝置應用在心臟電 生理學領域，從而定位導管頂端在患者心臟內的三維位置。采用這些經定 位的導管頂端的三維位置記錄感興趣的位置，諸如，三維空間中的解剖學 界標和/或消融位置。這種已知的定位基于電磁或超聲實時(低潛伏時間) 三維定位技術。例如，用于對導管頂端的三維位置進行定位的裝置包括三 個靠近患者布置的磁場發射線圈和位于導管的頂端的對應傳感器，其中， 通過三角測量確定導管頂端的三維位置。
這些用于確定諸如導管頂端的第一對象在諸如患者心臟的第二對象中 的位置的已知技術是復雜的，需要大量的硬件，尤其是專用的導管，因此 價格昂貴。
發明內容
本發明的目的在于提供用于確定第一對象在第二對象內的位置的裝
置、方法和計算機程序，它們具有更低的復雜性，需要的硬件數量更少，
因而價格更加低廉。
在本發明的第一方面，提供了一種用于確定第一對象在第二對象內的
位置的裝置，其中，所述第一對象在接觸區與所述第二對象接觸，其中，
所述裝置包括
_用于提供第二對象的三維模型的提供單元，
_用于生成第一對象和第二對象的二維投影圖像的投影單元，
-用于將三維模型與二維投影圖像進行配準的配準單元，
5-用于根據第一對象在二維投影圖像和經配準的第二對象的三維模型 上的位置確定接觸區的位置的確定單元，所述接觸區的位置是第一對象在 第二對象內的位置。
本發明基于這樣的理念，目卩，可以采用第一對象在二維投影圖像上的 位置確定所述第一對象，進而確定接觸區在第二對象內的二維位置，而且， 能夠優選地使用所述第一對象位于經配準的三維模型的表面上的信息根據 所述接觸區在第三維的位置確定所述第一對象在第三維內的位置，所述接 觸區優選地為所述第一對象和所述第二對象之間的接觸點。因此，能夠在 不需要復雜的定位布置，如上述現有技術中的三個磁場發射線圈和位于導 管頂端的傳感器的情況下，確定第一對象在第二對象內的位置。因而，降 低了確定第一對象在第二對象內的位置所需的硬件的數量，進而降低了這 樣的裝置的成本。
提供單元優選地是用于根據從檢測數據生成單元獲取的第二對象的檢 測數據的生成所述第二對象的三維模型的三維模型生成單元，例如，所述 檢測數據生成單元可以是計算機層析成像系統、磁共振成像系統、三維旋
轉x射線系統或超聲成像系統。三維模型生成單元優選適于采用用于根據
所獲取的檢測數據對第二對象進行重構的已知重構技術生成所述第二對象 的三維模型，其方式為，在重構圖像內對所述第二對象分段，并對經分段 的第二對象進行表面繪制。
第一對象優選地是定位于作為第二對象的患者心臟內的導管。投影單
元優選是x射線熒光檢査單元。
優選地，投影單元適于在不同的投影方向上生成二維投影圖像，并且 配準單元適于將三維模型與不同的二維投影圖像進行配準，從而在不同投 影方向上的每者均將所述三維模型與對應的二維投影圖像進行配準。由于 將不同的二維投影圖像在不同投影方向上的每者與三維模型進行配準，因 而，在每一任意選擇的方向上，均將所述二維投影圖像與所述三維模型進 行配準。因而，能夠在具有任意選定的投影方向的二維投影圖像上顯示所 述三維模型。此外，能夠通過采用任意選定投影方向的投影圖像執行第一 對象的位置的確定，而不必將三維模型再次與這一二維投影圖像進行配準。 如果用戶想要在改變第一對象的位置和投影方向之后確定所述第一對象在第二對象內的位置，那么其縮短了用于確定第一對象在第二對象內的位置 所需的時間。
在實施例中，確定單元適于通過確定第一對象的視線與三維模型相交 的位置來確定接觸區的位置。所述視線是由第一對象在二維投影圖像上的
位置和投影單元的源的位置定義的，其中，所述投影單元的源優選地為x
射線源，具體而言是x射線源的焦斑。能夠容易地確定這一視線和這一視
線與三維模型之間的交點，其允許以低計算成本確定第一對象在第二對象 內的位置。
優選地，裝置還包括選擇單元，其用于選擇視線與三維模型的兩個或 更多交點中的哪一個對應于接觸區的位置。進一步優選地，裝置包括用于 通過側視圖使三維模型、視線以及兩個或更多交點可視化的可視化單元， 并且選擇單元包括允許用戶選擇所述兩個或更多交點之一作為所述接觸區 的位置的輸入單元。此外，優選地，投影單元適于在少兩個投影方向上生 成第一對象和第二對象的至少兩個二維投影圖像，所述確定單元適于確定 接觸區的位置，在該位置上所述第一對象相對于二維投影圖像之一的投影 方向的視線與三維模型相交，所述選擇單元適于采用其他二維投影圖像的 至少其中之一選擇所述視線與所述三維模型的兩個或更多交點中的哪一個 對應于所述接觸區的位置。這些用于確定第一對象在第二對象內的位置的 優選實施例能夠容易地在計算機系統上實現，而且只需要非常低的計算成 本。
所述視線通常在兩個交點上與三維模型相交，尤其是在所述三維模型 不是非常復雜的情況下。但是，就所述第二對象的，進而就所述三維模型 的更為復雜的三維形態而言，可能存在兩個以上的交點。
在另一實施例中，投影單元適于在至少兩個投影方向上生成第一對象 和第二對象的至少兩個二維投影圖像，其中，確定單元適于針對至少兩個 投影方向確定所述第一對象的至少兩條視線，其中，所述確定單元還適于 確定所述至少兩條視線的交點，其中，所述確定單元還適于使所述交點移 動到三維模型的表面上，其中，經移動的交點是所確定的接觸區的位置。 理論上，由于第一對象接觸第二對象，因而至少兩條視線的交點應當被定 位于第二對象的表面上，但實際上，由于用于確定第一對象在第二對象內的位置的裝置的可能存在的不準確性以及由于第一對象和/或第二對象的 可能的移動，所述交點往往并非被定位于第二對象的表面上。因此，將所 述交點移動到第二對象的三維模型的表面上。其允許以提高的準確度確定 所述接觸區，進而確定第一對象在第二對象內的位置，同時所需的計算成 本仍然很低。
優選地，裝置包括用于在二維投影圖像上對三維模型可視化的可視化 單元，其中，所述可視化單元適于同時顯示三維模型、二維投影圖像和所 確定的第一對象的位置。進一步優選地，可視化單元適于在投影單元生成 二維投影圖像的同時，對三維模型和二維投影圖像同時進行可視化。此外， 優選地，可視化單元適于通過三維模型上的圖形指示對所確定的第一對象 的位置進行可視化。其允許顯示第一對象在第二對象內的位置，從而使用 戶能夠容易地理解。此外，優選地，如果使第一對象移動到第二對象的表 面上的不同位置，那么確定這些位置中的每者，通過圖形指示在三維模型 上指示所述位置，并將其記錄在所述三維模型上，這樣所確定的不同位置， 即，例如叉號或球的不同圖形指示將形成第一對象沿第二對象的表面移動 所遵循的路徑。如果第一對象是消融導管的頂端，并且如果第二對象是患 者的心臟，那么所記錄的位置能夠示出例如心壁上的消融點。
此外，優選地，可視化單元包括用于在二維投影圖像之上使三維模型 可視化的成像區。這允許在成像區上顯示所有可用信息，即，二維投影圖 像、第二對象的三維模型以及優選地第一對象在第二對象內的位置。此外，
優選地，例如X熒光檢查系統的投影單元包括顯示單元，或者可視化單元
包括另一成像區，所述成像區用于在不受三維模型的干擾的情況下顯示二 維投影圖像或對其進行可視化。
此外，優選地，提供單元適于提供第二對象的移動的三維模型，其中， 裝置還包括用于在通過投影單元生成第一對象和第二對象的二維投影圖像 的過程中檢測所述第二對象的運動的運動檢測單元，其中，配準單元適于 將移動的三維模型與二維投影圖像進行配準。這樣即使第二對象正在移動， 也能夠準確地確定第一對象在第二對象內的位置。
在本發明的另一方面，提供了一種用于確定第一對象在第二對象內的 位置的方法，其中，所述第一對象在接觸區與所述第二對象接觸，其中，所述方法包括下述步驟
_提供第二對象的三維模型，
-生成第一對象和第二對象的二維投影圖像，
-將三維模型與二維投影圖像進行配準，
_根據第一對象在二維投影圖像和經配準的第二對象的三維模型上的 位置確定至少一個接觸區的位置，所述至少一個接觸區的位置就所述第一 對象在所述第二對象內的位置。
在本發明的另一方面，提供了一種采用能量發射的第一對象經由第二 對象的表面向所述第二對象施加能量的裝置，其中，所述能量發射的第一 對象在接觸區與所述第二對象的表面接觸，并且其中，用于施加能量的裝 置包括根據本發明的用于確定第一對象在第二對象內的位置的裝置。例如， 用于施加能量的裝置是用于患者心臟的消融治療的消融裝置。在這種情況 下，第一對象是在能量施加過程中接觸心臟內表面的消融導管的頂端。
在本發明的另一方面，提供了一種用于確定第一對象在第二對象內的 位置的計算機程序，其中，所述計算機程序包括當在控制根據權利要求1 所述的裝置的計算機上運行所述計算機程序時，使所述裝置執行根據權利 要求13所述的方法的步驟的程序代碼模塊。
應當理解，根據權利要求1所述的裝置、根據權利要求12所述的方法 和根據權利要求13所述的計算機程序具有與從屬權利要求中界定的類似和 /或等同的優選實施例。應當理解，本發明的優選實施例還可以是從屬權利 要求的任何組合。
通過下文中描述的實施例，本發明的這些和其他方面將變得顯而易見， 并參考其進行闡述。在下述附圖中
圖1示意性地示出了采用能量發射的第一對象經由第二對象的表面向 所述第二對象施加能量的裝置的實施例；
圖2示意性地示出了二維投影圖像的生成；
圖3示意性地示出了沿不同的取向依次顯示第二對象的三維模型的可 視化單元的成像區；
9圖4a示意性地示出了在第一投影方向上的第一二維投影圖像的生成； 圖4b示意性地示出了在第二投影方向上的第二二維投影圖像的生成； 圖5示意性地示出了顯示第二對象的三維模型上的不同確定位置的成 像區；
圖6示意性地示出了說明用于確定第一對象在第二對象中的位置的方 法的實施例的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了用于確定第一對象14在第二對象13內的位置的裝置1 ，其 中，所述第一對象14與所述第二對象13在接觸區發生接觸。在這一實施 例中，第一對象是導管4的頂端14，例如，其用于使患者15的在這一實施 例中作為第二對象的心臟13的內壁消融。患者位于患者臺16上。因而， 在這一實施例中，裝置1能夠確定導管頂端14在心臟13的內表面上的位 置。優選地將導管4連接至消融和感測單元3。導管頂端14、導管4以及 消融和感測單元3的組合是公知的，因此不再對其進行詳細說明。
裝置1包括用于發射X射線17的X射線源5、用于檢測穿越了第二對 象13之后的X射線17的檢測單元6以及用于控制所述X射線源5和檢測 單元6的控制單元7。 X射線源5、檢測單元6和控制單元7形成投影單元, 在這一實施例中，所述單元為熒光檢查設備。投影單元5、 6、 7生成第一 對象14和第二對象13的二維投影圖像，并將這些二維投影圖形發送至配 準單元8。配準單元8還接收來自提供單元2的第二對象13的三維模型。 提供單元2可以是存儲了第二對象13的三維模型的存儲器。可替代地或此 外，投影單元2可以包括用于生成第二對象13的三維模型的三維模型生成 單元。三維模型生成單元可以包括檢測數據生成單元，如計算機層析成像 系統、磁共振成像系統、三維旋轉X射線系統或超聲成像系統。三維模型 生成單元通過使用檢測數據生成第二對象13的三維圖像，所述檢測數據優 選地由檢測數據生成單元提前獲取，即，在將第一對象14定位于第二對象 13之前。優選地，在三維圖像內對第二對象13分段，并通過例如表面繪制 使所述經分段的第二對象13可視化，從而得到所述第二對象13的三維模 型。同樣，根據本發明還可以采用用于生成第二對象13的三維模型的其他方法。
配準單元適于將第二對象13的三維模型與從投影單元5、 6、 7接收的 二維投影圖像進行配準。配準單元8利用特征執行二維投影圖像與第二對 象13的三維模型的配準，所述特征可能被定位于二維投影圖像和第二對象 13的三維模型兩者內。例如，針對這一2D-3D配準，可以使用在Circulation 2005 112: 3769-3776或在Lancet 2003 362: 1877-82中描述的方法。
例如，可以采用在不同投影方向上生成的兩個二維投影圖像執行所述 2D-3D配準。可以借助于已知的圖形技術對第二對象13的三維模型進行尺 寸調節、旋轉和平移，從而利用以下方式使所述三維模型與所述二維投影 圖形進行對準，即通過使用"基準點"(指示某些解剖學結構的圖像特征 或者在所述二維投影圖像和三維投影圖像二者中均可視的圖像特征)，或者 通過使用用于勾勒所研究的(在這一實施例中)心室的形狀的X射線造影 劑注射，或者通過將(在這一實施例中)導管放到已知位置，或者利用能 夠在所述二維投影圖像和所述第二對象13的三維模型二者中能夠容易地看 到的(在這一實施例中)脊骨或肋骨。現在所述對準在兩維內是正確的， 所述兩維是所述二維投影圖像的兩維。沿垂直于這兩維的維的對準在最初 是未知的。為了找到這一第三維，優選使投影單元旋轉大約90° ，并使所 述三維模型相應地旋轉。兩個二維投影圖像中的第二個對應于這一經旋轉 的投影方向，即，第二二維投影圖像是在這一經旋轉的投影方向內生成的， 并使所述三維模型相對于這一第二二維投影圖像進行對準。通過這種方式， 能夠在所有三維空間內建立二維投影圖像和三維模型之間的對準。如果對 投影單元進行旋轉以獲取新的投影方向，那么所述三維模型優選地自動隨 之旋轉，這是由于所述投影單元將其位置參數自動發送至配準單元8。優選 地在可視化單元12上將二維投影圖像和經配準的第二對象13的三維模型 可視化。
裝置1優選還包括用于在生成第一對象14和第二對象13的二維投影 圖像的過程中檢測第二對象的運動的運動檢測單元23。在這一實施例中， 運動檢測單元23為檢測心臟13的運動的心電圖儀。在其他實施例中，運 動檢測單元23可以是用于實時(低潛伏時間)熒光檢查的分析第二對象13 的運動的圖像處理軟件，或者用于同樣目的的實時超聲成像系統。此外，所提供的第二對象13的三維模型優選地是移動的三維模型，例如，其可以 由包括檢測數據生成單元、圖像重構單元、分段單元和表面繪制單元的三 維模型生成單元生成，其中，在用于重構第二對象13的圖像的檢測信號的 檢測過程中，通過運動檢測單元23檢測第二對象13的運動。如果提供了 移動的三維模型，并且如果在生成二維投影圖像的過程中檢測到了第二對 象13的運動，那么配準單元8還用于相對于第二對象13的移動將移動的 三維模型與二維投影圖像進行配準。
可視化單元12包括成像區22。在成像區22上，優選地將第二對象13 的三維模型20連同經配準的二維投影圖像一起顯示。此外，投影單元包括 用于顯示二維投影圖像的顯示單元21。
裝置1還包括用于確定第一對象14和第二對象13之間的接觸區的確 定單元9，其中，所述接觸區是所述第一對象14在所述第二對象13內的位 置。
現在將參考圖2描述接觸區的確定的實施例。圖2示出了發出X射線 輻射17的X射線源5，所述X射線輻射穿過第一對象14和第二對象13， 并生成第一對象14和第二對象13的投影圖像26。確定單元9確定視線25， 所述視線25將二維投影圖像26上的第一對象，即這一實施例中的導管頂 端與X射線源5，即，發出射線的區域，進行連接。確定單元9將這一視 線25發送至可視化單元12，并且在使三維模型20連同視線25 —起旋轉以 允許通過側視圖觀看貫穿三維模型20的視線25之后，將第二對象13的三 維模型和視線25顯示在可視化單元12的成像區22上。確定單元9還確定 視線25與三維模型20的交點27、 28。還將所述交點27、 28顯示在成像區 22上。圖3的左側部分示出了在三維模型20旋轉之前顯示三維模型20和 經配準的二維投影圖像26的成像區22。圖3的中間部分示出了顯示經旋轉 的三維模型20、經旋轉的視線25、兩個所確定的交點27、 28以及兩個假 想導管和導管頂端的成像區22。用于確定第一對象在第二對象內的位置的 裝置1還包括選擇單元10，其用于選擇視線25與三維模型20的兩個交點 27、 28中的哪一個對應于接觸區的位置。選擇單元優選包括諸如鼠標或鍵 盤的輸入單元11，其允許用戶向選擇單元10內輸入信號，以選擇交點27、 28中的一個作為接觸區。gp:將由用戶選擇的交點作為接觸區，從而，將
12其視為是第一對象14在第二對象13內的三維位置，即，在本實施例中， 導管頂端14在心臟13的內壁上的位置。將所確定的這一第一對象14在第 二對象13內的三維位置29連同三維模型20 —起顯示在成像區22上(圖3 的右側部分)。
在另一實施例中，確定單元9可以適于如下文中參考圖4a和4b所述 確定接觸區。在圖4a中，相對于第一投影方向生成第一二維投影圖像26a, 確定單元9確定第一視線25a。在圖4b中，使投影單元發生旋轉，例如， 旋轉90。角，并生成第二二維投影圖像26b，并且確定單元9確定第二視 線25b。為了旋轉投影單元，優選地將所述投影單元安裝到C臂上。確定 單元9確定第一視線25a和第二視線25b的交點，并將這一交點移動到與 第一對象14接觸的第二對象13的三維模型20的表面上。由于測量的欠準 確性、非精確對準以及第二對象13的可能的運動的原因，所述交點并被定 位于第二對象13的三維模型20的表面上。因而，只有在移動到第二對象 13的三維模型20的表面上之后，兩條視線25a、 25b的經移動的確定交點 才被定位于三維模型20的表面上。這一經移動的交點對應于第一對象14 和第二對象13的接觸區的位置，因此對應于第一對象14在第二對象13內 的位置，即，所述經移動的交點的位置是所確定的第一對象14在第二對象 13內的三維位置。可以將第二對象13的三維模型20連同所確定的第一對 象14的三維位置一起顯示在成像區22上。優選地沿所確定的交點和三維 模型的表面之間的最短距離執行向所述三維模型的表面上的移動。
如上文所述，在這一實施例中，第一對象14是導管頂端，第二對象13 是患者的心臟。導管頂端14可以在不同的接觸區依次接觸心臟13的內壁， 從而例如使處于所述不同接觸區上的心臟組織變性，以實施消融過程。裝 置1能夠適于確定這些接觸區的每一位置，即，這一實施例中，導管頂端 14在心臟13的內壁上的三維位置，并且通過叉號或球在心臟的三維模型 20上對所確定的三維位置中的每者進行標記。圖5示出了在成像區22上連 同三維模型20、導管4和導管頂端14的叉號18。圖5還示意性地示出了 肺靜脈口 19，其被所確定的位置18包圍，在這一實施例中，所確定的位置 18對應于消融點。
如果投影單元為X射線熒光檢查單元，可以執行第一對象在第二對象內的三維位置的確定，使由x射線熒光檢査所提供的總皮膚劑量明顯地保
持在針對確定性的輻射作用的任何閾值之下，即，顯著低于2Gy。
為了確定視線，必須確定第一對象在二維投影圖像上的位置。例如， 可以通過閾值設定(thresholding)或者采用圖像處理實施的圖案識別自動 執行這一確定。在這一實施例中，如果第一對象14是包括金屬的導管頂端， 那么可以通過閾值設定容易地確定導管頂端14在二維投影圖像中的位置。 此外，出于校正目的或者出于其他目的，用戶可以入二維投影圖像內的位 置，其中，為了實現下述相應視線的確定，將這一輸入位置視為第一對象 14在二維投影圖像上的位置。
可視化單元12優選適于通過所謂的"反透視法"顯示第二對象13的 三維模型20，所述方法將三維模型20顯示為就像其是由優選地為錐形的相 同X射線射束形狀所投射的，其實際上生成關于第二對象13的二維投影圖 像。
在下文中，將參考圖6所示的流程圖說明根據本發明的用于確定第一 對象在第二對象中的位置的方法。
在步驟101中，提供第二對象13的三維模型20。此外，在步驟102中， 生成第一對象14和第二對象13的二維投影圖像。在步驟103中，使第二 對象13的三維模型20與二維投影圖像配準。在步驟104中，確定單元將 第一對象14和第二對象13之間的接觸區確定為第一對象14在第二對象13 內的三維位置。在步驟105中，將三維模型20連同所確定的第一對象14 在第二對象13內的三維位置顯示在可視化單元12上。
上述實施例描述了每次只在一個接觸區上與第二對象接觸的第一對 象。但是，本發明不限于這樣的布置。例如，第一對象可以包括幾個同時 接觸第二對象的部分。例如，如果第一對象是消融導管以及如果第二對象 是患者的心臟，那么所述消融導管可以包括能夠同時接觸心臟的內壁的幾 個電極或其他導管位點，其中，所述的用于確定第一對象在第二對象內的 位置的裝置適于針對所述消融導管的這些部分中的每者確定心臟內壁上的 三維位置。
盡管主要以患者的心臟作為第二對象描述了本發明，但是本發明不限 于患者心臟內的位置的確定。例如，第二對象還可以是諸如管線的技術對象，其中，例如，出于治療目的必須向所述技術對象的內側部分施加能量， 其中，在所述技術對象內采用了用于施加能量的能量發射元件，并且其中， 必須確定所述能量發射元件在所述技術對象內的位置。
在上述實施例中，可視化單元包括一個成像區。但是，本發明不限于 可視化單元只具有一個成像區。例如，可視化單元還可以包括兩個以上的 成像區。此外，根據本發明，在其他實施例中，所述或者每一成像區都能 夠顯示二維投影圖像和/或第二對象的三維模型和/或所確定的第一對象在 第二對象內的位置。
例如，還可以在從不同方向生成二維投影圖像的過程中確定第二對象 的圖像，由此由二維投影圖像的生成提供三維模型。
可以通過一個或幾個單元實現上述單元的一些或全部。此外，例如， 所述確定單元、配準單元或重構單元的執行計算和/或確定的單元，可以是 運行于計算機系統上的執行相應的功能的程序代碼模塊或者執行相應功能 的專用硬件。
可以將用于確定第一對象在第二對象內的位置的裝置1與導管頂端14、 導管4以及消融和感測單元3的組合視為根據本發明的通過采用能量發射 的第一對象經由第二對象的表面向所述第二對象施加能量的裝置，其中， 能量發射的第一對象是可以為電極的導管頂端，其用于經由諸如患者的心 臟的內壁的第二對象的表面向所述第二對象施加能量。
盡管在上述實施例中，已經確定了經由導管4連接至消融和感測單元3 的導管頂端14在第二對象13中的位置，但是，同樣可以采用用于確定第 一對象在第二對象內的位置的裝置確定定位于任意選擇的第二對象的表面 上的一個或多個其他的任意選擇的第一對象的位置。
通過研究說明書的附圖和權利要求，本領域技術人員能夠在實踐所要
求保護的本發明的^:程當中理解并實施針對所公開的實施例的其他變型。
盡管已經在附圖和上述說明中詳細示出和描述了本發明，但是應當將 這樣的圖示和說明看作是示意性或示例性的，而非限定性的。本發明不限 于所公開的實施例。
在權利要求中，詞語"包括"不排除其他元件或步驟，不定冠詞"一" 或"一個"不排除復數。例如，在權利要求1中，也可以采用兩個或更多二維投影圖像確定接觸區的位置。
可以將計算機程序存儲/分布在適當的介質當中，例如，所述介質可以 是光存儲介質或者與其他硬件一起提供的或者作為其他硬件的部分的固體 介質，但是，也可以使所述計算機程序通過其他形式分布，諸如，因特網 或者其他有線或無線電信系統。
不應將權利要求中的附圖標記理解為限制本發明的范圍。
權利要求
1、一種用于確定第一對象(14)在第二對象(13)內的位置的裝置，其中，所述第一對象(14)在接觸區與所述第二對象(13)接觸，所述裝置包括-用于提供所述第二對象(13)的三維模型(20)的提供單元(2)，-用于生成所述第一對象(14)和所述第二對象(13)的二維投影圖像(26)的投影單元(5、6、7、21)，-用于將所述三維模型(20)與所述二維投影圖像(26)進行配準的配準單元(8)，-用于根據所述第一對象(14)在所述二維投影圖像(26)和所述第二對象(13)的經配準的三維模型(20)上的位置確定所述接觸區的位置的確定單元(9)，所述接觸區的所述位置是所述第一對象(14)在所述第二對象(13)內的位置。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述投影單元(5、 6、 7、 21) 適于在不同的投影方向上生成二維投影圖像(26)，并且其中，所述配準單 元(8)適于將所述三維模型(20)與不同的二維投影圖像(26)進行配準， 從而在所述不同投影方向中的每者上使所述三維模型(20)與對應的二維 投影圖像(26)相配準。
3、 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述確定單元(9)適于通過 確定所述第一對象(14)的視線(25)與所述三維模型(20)相交的位置 確定所述接觸區的位置。
4、 根據權利要求3所述的裝置，其中，所述裝置(1)還包括選擇單 元(10)，所述選擇單元(10)用于選擇所述視線(25)與所述三維模型(20) 的兩個或更多交點(27、 28)中的哪個對應于所述接觸區的所述位置。
5、 根據權利要求4所述的裝置，其中，所述裝置包括用于通過側視圖使所述三維模型(20)、所述視線(25)以及所述兩個或更多交點(27、 28) 可視化的可視化單元(12)，并且其中，所述選擇單元(10)包括允許用戶 選擇所述交點(27、 28)之一作為所述接觸區的所述位置的輸入單元(11)。
6、 根據權利要求4所述的裝置，其中，所述投影單元(5、 6、 7、 21) 適于在至少兩個投影方向上生成所述第一對象(14)和第二對象(13)的 至少兩個二維投影圖像，其中，所述確定單元(9)適于確定所述接觸區的 所述位置，在所述位置上所述第一對象(14)的相對于所述二維投影圖像 之一的投影方向的視線與所述三維模型(20)相交，其中，所述選擇單元 適于采用其他二維投影圖像的至少其中之一選擇所述視線與所述三維模型(20)的兩個或更多交點中的哪一個對應于所述接觸區的所述位置。
7、 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述投影單元(5、 6、 7、 21) 適于至少兩個投影方向生成所述第一對象(14)和第二對象(13)的至少 兩個二維投影圖像(26a、 26b)，其中，所述確定單元(9)適于針對所述 至少兩個投影方向確定所述第一對象(14)的至少兩條視線(25a、 25b)， 其中，所述確定單元(9)還適于確定所述至少兩條視線(25a、 25b)的交 點，其中，所述確定單元(9)還適于將所述交點移動到所述三維模型(20) 的表面上，其中，經移動的交點就是所確定的所述接觸區的位置。
8、 根據權利要求1所述的裝置，其中，所述裝置包括用于使所述三維 模型(20)在所述二維投影圖像(26)之上可視化的可視化單元(12)，其 中，所述可視化單元(12)適于同時顯示所述三維模型(20)、所述二維投 影圖像(26)和所確定的所述第一對象(14)的位置。
9、 根據權利要求8所述的裝置，其中，所述可視化單元(12)適于通 過所述三維模型(20)上的圖形指示使所確定的所述第一對象(14)的位 置可視化。
10、 根據權利要求8所述的裝置，其中，所述可視化單元(12)包括 用于使所述三維模型(20)在所述二維投影圖像(26)之上可視化的成像區(22)。
11、 根據權利要求l所述的裝置，其中，所述提供單元(2)適于提供所述第二對象(13)的移動的三維 模型(20)，其中，所述裝置還包括用于在通過所述投影單元(5、 6、 7、 21)生成所述第一對象(14)和所述第二對象(13)的二維投影圖像(26) 的過程中檢測所述第二對象(13)的運動的運動檢測單元(23)，其中，所 述配準單元(8)適于將所述移動的三維模型(20)與所述二維投影圖像(26) 進行配準。
12、 一種采用能量發射的第一對象(14)經由第二對象(13)的表面 向所述第二對象(13)施加能量的裝置，其中，所述能量發射的第一對象(2)在接觸區與所述第二對象(13)的所述表面接觸，所述裝置包括根據 權利要求1所述的用于確定第一對象(14)在第二對象(13)內的位置的 裝置。
13、 一種用于確定第一對象(14)在第二對象(13)內的位置的方法， 其中，所述第一對象(14)在接觸區與所述第二對象(13)接觸，所述方 法包括下述步驟-提供所述第二對象(13)的三維模型(20)，-生成所述第一對象(14)和所述第二對象(13 )的二維投影圖像(26)， -將所述三維模型(20)與所述二維投影圖像(26)進行配準， -根據所述第一對象(14)在所述二維投影圖像(26)和經配準的所 述第二對象(13)的三維模型(20)上的位置確定至少一個接觸區的位置， 所述至少一個接觸區的所述位置是所述第一對象(14)在所述第二對象(13 ) 內的位置。
14、 一種用于確定第一對象(14)在第二對象(13)內的位置的計算 機程序，所述計算機程序包括當在控制根據權利要求1所述的裝置的計算 機上運行所述計算機程序時使所述裝置執行根據權利要求13所述的方法的 步驟的程序代碼模塊。
全文摘要
本發明涉及一種用于確定第一對象(14)在第二對象(13)內的位置的裝置，其中，所述第一對象(14)在接觸區與所述第二對象(13)接觸。所述裝置(1)包括用于提供第二對象(13)的三維模型(20)的提供單元(2)。投影單元(5、6、7、21)生成第一對象(14)和第二對象(13)的二維投影圖像(26)，配準單元(8)將三維模型(20)與二維投影圖像(26)進行配準。確定單元(9)根據第一對象(14)在二維投影圖像(26)和經配準的第二對象(13)的三維模型(20)上的位置確定接觸區的位置，其中，所述接觸區的位置是所述第一對象(14)在所述第二對象(13)內的位置。
文檔編號A61B19/00GK101553182SQ200780044088
公開日2009年10月7日 申請日期2007年11月21日 優先權日2006年11月28日
發明者G·H·M·海斯貝斯, R·H·P·貝特拉姆斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司