[发明专利]基于三维模型的手术规划的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像技术领域，尤其涉及一种基于三维模型的手术规划的方法及其系统。

背景技术

模拟手术是利用计算机生产虚拟手术场景，医务人员通过仿真手术进行术前模拟，制定手术计划的过程。随着计算机技术、图像处理技术与虚拟现实技术的发展，近年来，模拟手术已经成为研究的热点，它可以提高手术的安全性与准确性，引起了人们的广泛关注。传统的手术切入单纯依靠的是医生的手感和经验，在计算机上实现的手术规划，切入点和切入位置可精确选择，可以大大降低手术的风险。模拟手术规划对于熟练手术操作步骤、减少手术风险具有重要意义和使用价值。对有可能再带有很大风险的手术过程，通过手术模拟规划获得实际动手经验成为可能。

2011年7月6号公开的申请号为2009102735162，发明名称为“一种基于三维多模影像的肝肿瘤综合手术规划模拟方法及其系统”的中国专利中，公开了一种基于三维多模影像的肝肿瘤综合手术规划模拟方法及其系统，该系统采用一个或多个平面肝切除、边界肝肿瘤挖除、以及形变曲面的灵活不规则肝切除等方式，模拟肝脏肿瘤切除，该专利并未给出模拟切除过程的二维鼠标交互方案，其具体的操作不便。

2009年7月8号公开的申请号为2008101542505，发明名称为“基于医用图像的模拟手术规划方法”中国专利申请中，公开了一种基于医用图像的模拟手术规划方法。该方法是先在三维空间内生成一条曲线，通过调节曲线上的操作点来调整曲线，然后根据曲线确定切割面的点法式平面方程，然后通过确定的切割面的法向量来计算手术刀的切割面的切割角度。重复此过程，从而确定所有切割点处的切割平面，这种交互方式不能直观的显示切割的效果，并且比较难调整到理想的切割效果，由于是用一系列的切割平面去进行切割的，层次感会比较明显，切割结果不够平滑。

2008年11月19号公开的申请号为2006800412128，发明名称为“用于肝叶分割和术前手术规划的方法和系统”的中国专利申请中，提供了用于肝叶分割和术前手术规划的方法，该方法中用户通过鼠标控制切割的方向，并且可以调节切割的深度，但是这种交互方式在实际操作中会比较难操作。并且只能对肝脏肿瘤切除进行模拟。

模拟手术技术虽已得到国内外相关研究领域的关注和重视，也出现了应用于特殊领域的模拟手术模型，但仍然存在很多需要解决的问题，如无法进行灵活的手术规划、无法交互、适应性差等。

综上可知，现有模拟手术规划技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于三维模型的手术规划的方法及其系统，以建立方便操作者操作且精准的模拟手术虚拟平台，使手术或治疗对位置的选择更精确。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于三维模型的手术规划的方法，其特征在于，包括：

图像生成步骤：生成包含患者手术部位的三维模型；

切割曲面构建步骤：根据所述手术部位中的病变部分与周围血管的位置关系，在所述三维模型中构建切割曲面；

显示步骤：根据所述切割曲面，将所述手术部位切割成至少两部分，并将切割结果输出显示。

根据所述的方法，所述图像生成步骤包括：

生成包含患者手术部位的器官和/或血管的三维模型；

查看所述患者手术部位中的病变部位与周围各个血管的位置关系。

根据所述的方法，所述切割曲面构建步骤包括：

根据所述病变部位与周围血管的关系，沿所述病变部位的器官表面画出一条曲线或直线，并根据所述曲线或直线生成一个切割面；

通过鼠标拖曳生成的所述切割面进行变形，调整变形区域的大小，获得需要的切割曲面。

根据所述的方法，所述显示步骤包括：

使用变形后的所述切割曲面的边界点构建切割盒，采用所述切割盒对待切割的所述三维模型进行布尔差运算和交运算，将待切割的所述三维模型切成至少两部分；

计算所述至少两部分的切割结果的体积，以及在整个器官体积重所占的百分比，输出显示结果。

根据所述的方法，所述方法还包括：

重新执行所述切割曲面构建步骤和显示步骤；或者

保存步骤：保存所述显示结果。

为了实现本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种基于三维模型的手术规划的系统，包括：

图像生成模块，用于生成包含患者手术部位的三维模型；