[发明专利]基于医用图像的模拟手术规划方法

摘要

本发明属于图像处理和模式识别领域，涉及一种基于医用图像的模拟手术规划方法，该方法首先在三维空间内生成一条可以变化的曲线，曲线上有几个操作点，然后通过操作点来控制调整曲线，并且可以在曲线上增加和减少操作点，最后根据规划好的曲线计算手术刀的切割角度，合理布置手术刀，方便以后的手术切割过程。本发明与现有的医学图像处理系统相比，创造性的添加了模拟手术规划系统，在三维CT成像基础上，对病变部位进行虚拟的手术路径规划，对于熟练手术操作步骤、减少手术风险具有十分重要的意义和使用价值。

主权项

1. 一种基于医学图像的模拟手术规划方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：生成包含患者手术部位的三维医学图像；步骤2：在三维空间内生成一条曲线，在曲线上选取多个操作点；步骤3：通过改变操作点的位置来控制调整曲线，若调整后的曲线不符合手术规划，则继续改变操作点的位置，并允许增加和减少操作点，重新执行本步骤，直至调整后的曲线符合手术规划，得到规划好的曲线；步骤4：将规划好的曲线投影在需要做手术的部位，根据投影线，确定每一个切割点M(x0，y0，z0)；步骤5：设手术刀平面的法向量为N(nx，ny，nz)，则过切割点M(x0，y0，z0)的平面方程为：nx(x-x0)+ny(y-y0)+nz(z-z0)＝0，将手术刀置于手术刀平面之后，计算手术刀平面绕X、Y、Z轴的角度，并按照下列方法对其绕X、Y、Z轴旋转来调整手术刀的正确切割位置：设绕X轴的旋转为α度，那么变化矩阵Tx如下式所示：绕Y轴旋转为β度，则变换矩阵Ty如下式所示：绕Z轴旋转为γ度，则变化矩阵Tz如下式所示：根据公式N2＝Tx·Ty·Tz，计算得到手术刀旋转后平面的法向量矩阵N2＝(nx，ny，nz，1)T，从而根据方程nx(x-x0)+ny(y-y0)+nz(z-z0)＝0确定旋转后的平面，得到本切割点的切割平面；步骤6：对于投影线上的每个切割点，重复执行步骤5，确定切割时的切割平面；步骤7：使用平面切割方法进行手术切割。