[发明专利]一种基于3D人体的手术辅助系统及方法

说明书

本发明提出了一种基于3D人体的手术辅助系统及方法，其中，该系统包括：医学影像数据获取模块，用于获取患者的医学影像数据；三维模型重构模块，用于将所述医学影像数据进行三维重构，获得三维模型；模拟手术系统，用于将所述三维模型导入，查看模型影像，进行病灶部位的观察诊断，并通过手术刀在影像模型上进行手术规划与模拟手术。利用本系统及方法进行三维重建的模型，包含有神经血管、软组织硬组织等所有CT或核磁图像可以显示的内容，而且在后续的模拟手术系统中，可以进行一系列的模拟手术操作，方便医生进行详细诊断的同时，还可以通过模拟手术进行更好的手术路径规划和手术方案制定。

技术领域

本发明涉及医学手术领域，尤指一种基于3D人体的手术辅助系统及方法。

背景技术

目前在医学方面，3D打印器官的病灶组织模型、假肢模型的技术已经日渐成熟，该技术的产生与发展促使医学领域正向微创化，精准化方向发展，使得手术安全得到了更好的保障。该项技术的主要过程是通过CT扫描得到DICOM图像，采用高性能的图形处理服务器以及相关软件进行数据处理，三维重建，再通过工业的3D打印机采用合适的材料，精确3D打印制作，得到等比例的三维模型。医生通过对3D打印的模型进行观察分析，进一步进行病情的诊断和后续治疗方案的制定。

上述技术主要存在以下缺陷和不足：

1、制作模型类型单一，精细程度不够是3D打印医学模型的通病。例如，打印肿瘤生长的膝关节，目前只能打印出膝关节骨头及肿瘤的大概情况，并没有在模型上体现膝关节肿瘤附近神经、肌腱、血管等复杂组织的分布状况以及细节情况。

2、单纯的3D打印技术造价高，速度慢，打印材料种类少。

3、模型使用功能有限，现有的3D打印医疗模型制作技术，制作出的模型只能辅助医生进行病情分析，并不能进行手术规划与模拟等进一步操作。

分析造成缺陷和不足的原因：

1、通常用于3D打印的模型，是通过对DICOM数据进行读取分析，在相关软件下制作出stl格式模型，然后进行3D打印，该方案的主要缺点是，制作模型只能是完整的病灶模型，不能进行各个组织的分解，且有3D打印的技术误差限制，模型精度有损。

2、3D打印由于需要特制的复合材料，打印材料种类有限，所以打印成本高，通常一组关节模型收费都在数千元不等区间。而且3D打印操作流程复杂，对模型进行打印、校准等，制作周期长。

3、传统的3D打印医疗模型，由于是符合材料打印出的标准模型，只能提供给医生帮助其进行病情分析和病情诊断，并不能再模型上进行其他的模拟手术等操作，而且模型内容有限，大多是打印出骨骼模型，对于神经、血管和其他软组织内容则不能打印显示出来。

发明内容

为克服现有技术的缺陷和不足，本申请提出了一种基于3D人体的手术辅助系统及方法；利用本系统及方法进行三维重建的模型，包含有神经血管、软组织硬组织等所有CT或核磁图像可以显示的内容，而且在后续的模拟手术系统中，可以进行一系列的模拟手术操作，方便医生进行详细诊断的同时，还可以通过模拟手术进行更好的手术路径规划和手术方案制定。

具体的，该系统包括医学影像数据获取模块，用于获取患者的医学影像数据；三维模型重构模块，用于将所述医学影像数据进行三维重构，获得三维模型；模拟手术系统，用于将所述三维模型导入，查看模型影像，进行病灶部位的观察诊断，并通过手术刀在影像模型上进行手术规划与模拟手术。

另外，本申请还提出了一种基于3D人体的手术辅助方法，包括：S1，获取患者的医学影像数据；S2，将所述医学影像数据进行三维重构，获得三维模型；S3，将所述三维模型导入至模拟手术系统，利用该模拟手术系统，查看模型影像，进行病灶部位的观察诊断，并通过手术刀在影像模型上进行手术规划与模拟手术。

本发明提出的基于3D人体的手术辅助系统及方法具有以下优点及效果：