CN108158804B - 一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了供一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具及制作方法。用静脉显示装置获取人体目标和体表静脉共同显示的图片作为模型。用透明材料按照与人体(0.9‑1.1)∶1的尺寸比例打印模型，制成体表静脉模具，需要定位时再利用静脉显示装置和体表静脉模具实现了人体目标的准确定位。本发明结构简单、使用方便，操作简单，准确性高；在任何角度下都可以使用，使用范围广泛；受周围环境干扰小，可以在任意角度和位置进行定位；安装及拆卸方便，可根据人体的不同目标选择合适的模具；定位精准，减少反复调整的时间和精力。

Description

一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具及制作 方法

技术领域

本发明涉及一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具及制作方法。

背景技术

中医作为我国的传统医术，博大精深，其除了采用中草药进行药物治疗以外，还可以通过针灸和按摩等方式对某些疾病进行治疗，在针灸和按摩过程中除了医生的针灸和按摩的经验和手法之外，找准病人的腧穴也显得尤为重要。只有找到腧穴的具体位置才能运用中医的治疗手段进行相应的治疗和保健，如针刺、艾灸、拔罐等。常用的腧穴定位方法包括体表标志定位法、手指同身寸法、简便定位法、骨度分寸定位法。其中骨度分寸定位法最为常用，这需要以使用者的手指作为骨度分寸的标准，但对于经验不足的医生，往往是以其个人的骨度分寸来定位，造成定位的准确性大打折扣。

随着科技的发展，人们发明了很多现代化的治疗设备，如申请号为201310598440.7的一种腧穴探测仪，是基于人体的非腧穴点和腧穴点呈现的电阻差异，利用电阻测量仪的原理来定位。但此方法受使用者皮肤表面的理化性质影响较大，出汗、污渍、瘢痕都会造成较大的影响，且由于需要探测很多点的电阻，速度也很慢。

人体血液中的血红蛋白对红外光线有较强的吸收能力，而周围组织对红外光线吸收能力较弱，因此排除可见光干扰，在红外成像上，静脉血管和周围组织就产生了光学反差，从而使皮下静脉血管的位置清晰地显示出来。通过分析人体血液的光谱可以进一步得到确切的红外线波段。因此利用这一特定波段近红外线制作人体表层血管显示仪，使用者可以使用显示仪对人体表层皮肤下的血管进行扫描成像，进而精确定位血管。体表静脉血管形态不会随着年龄增长发生根本性的变化，在体表的位置也是相对固定的，所以腧穴和体表静脉的位置关系也是固定的。

临床上的射频治疗、组织活检、体内引流等许多诊疗都需要开展人体穿刺操作。目前大部分穿刺操作都是基于医生的既往经验开展。

3D打印个性化导航系统可以实现微创治疗个体化和精准化，较其他定位技术学习曲线更短、前期费用投入更低、可推广性更强。目前，中国专利文献CN106344127A公开了一种骶神经穿刺导航模板及其制造方法，以上模板利用3D技术打印一个贴合使用者骶部的模板，上有用于穿刺的导柱，该模板的底板下表面与使用者的骶丛的皮肤组织表面匹配。但因为骶部相对于面部较平整，容易移位，尤其是对于皮下脂肪较厚的人而言，移位后必然影响其精准性。

发明内容

本发明提供一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具及制作方法，可实现目标的准确定位，所用装置结构简单、成本低。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具的制作方法，包括如下步骤：

1）获取使用者人体目标和体表静脉共同显示的模型；

2）用透明材料按照与人体（0.9-1.1）:1的尺寸比例打印步骤1）的模型，制成体表静脉模具；

使用该模具时将步骤2）中体表静脉模具方在使用者体表，并调整位置，观察体表静脉并使至少两条体表静脉与所述体表静脉模具中的静脉相重合，则体表静脉模具上的目标所对应的体表位置就是需要定位的目标在体表的投影。

利用上述方法，在第一步的时候先将使用者的目标准确确定，然后得到目标和体表静脉共同显示的模型，可保证在以后的目标定位与步骤1）中的位置是高度一致的；步骤1）中，目标和静脉共同显示的模型是根据待确定目标所在体表建立的，模型的建立，提高了目标再次定位的准确性。

上述步骤2）优选为用透明材料按照与人体1:1的尺寸比例打印步骤1）的模型，并将所体表静脉模具放在目标所在的体表。1:1的尺寸比例指所打印在体表的模型中的静脉与人体相应体表的静脉的尺寸比例是1:1。也即将模型中的静脉等比例的放置在相应的体表上，并将模型中的静脉与体表的静脉完全重合，则模型中的目标位置也即相应体表上的目标位置或投影位置。体表静脉血管形态不会随着年龄增长发生根本性的变化，目标在体表的位置也是相对固定的，所以目标和体表静脉的位置关系也是固定的。

使用该模具时将步骤2）中体表静脉模具放在使用者体表，并调整位置，观察体表静脉并使至少两条体表静脉与所述体表静脉模具中的静脉相重合，则体表静脉模具上的目标所对应的体表位置就是需要定位的目标在体表的投影。静脉显示装置为现有设备。

当需要定位的目标是腧穴时，作为本申请的优选方案，步骤1）为在体表准确找到目标并留下可拍摄的记号，用静脉显示装置获取目标和体表静脉共同显示的图片作为模型。

作为本申请的另一种优选方案，步骤1）为在体表准确地找到腧穴并留下可拍摄的记号，使用3d扫描仪器扫描使用者体表建立3d模型，用静脉显示装置获取腧穴和体表静脉共同显示的图片并融入3d模型中，得到包含腧穴和体表静脉的皮肤3d模型；

作为本申请的另一种优选方案，步骤1）为在体表准确地找到腧穴并留下可拍摄的记号，使用3d扫描仪器扫描使用者体表建立3d模型，用静脉显示装置获取腧穴和体表静脉共同显示的图片并融入3d模型中，得到包含腧穴和体表静脉的皮肤3d模型，将皮肤3d模型展开形成二维模型；

作为本申请的另一种优选方案，步骤1）为按照标准穴位图的姿势用静脉显示装置获取使用者体表静脉图片，需要包括使用者躯体的至少两个边缘，或至少两个骨性标准点；将标准穴位图的腧穴处的躯体伸缩到与所得体表静脉图片相应躯体同等大小，然后将伸缩后的标准穴位图和所得体表静脉图片对应的躯体边缘或骨性标志点进行配准后融合叠加成一张图片，得到腧穴和体表静脉共同显示的模型；

作为本申请的另一种优选方案，步骤1）为在体表准确地找到腧穴并留下可拍摄的记号，用静脉显示装置获取腧穴和体表静脉共同显示的图片；再次需要腧穴定位时，让使用者摆出与获取图片时相同体位，用静脉显示装置在相同角度获取腧穴的静脉图，将腧穴和体表静脉共同显示的图片和腧穴的静脉图进行配准，得到腧穴和体表静脉共同显示的模型。

当需要定位的目标是深层目标时，作为本申请的优选方案，步骤1）为通过CT设备和MRI设备扫描深层目标以及与扫描层面平行的体表层皮下1cm内的体表静脉，用图像处理软件制作成深层目标和体表静脉共同显示的模型。

上述各种方案的步骤1），为了能让体表静脉和目标位置更明显的显示，可对所建立的各模型进行处理，加深体表静脉和目标的显示。图像处理软件的处理方法包括：抠图处理、色阶调整、局部亮度调整、局部色彩调整和在目标上加轮廓线条。优选将模型进行抠图处理。

一种体表静脉模具，包括透明材料，透明材料上设有静脉图。为了方便使用，透明材料的周边嵌合有模型框，模型框为半管型框架。模型框可根据所在的体位进行选择。

为了方便穿刺或针灸，还包括设置在体表静脉模具上的目标孔或穿刺通道。

上述体表静脉模具也即前述方法步骤2）中体表静脉模具。体表静脉模具中的静脉图与待定位部分所在体表的静脉图的大小和形状是一致的。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明基于体表静脉特征实现人体体表静脉模具，结构简单、使用方便，利用静脉显示装置可实现目标的准确定位，操作简单，准确性高；在任何角度下都可以使用，使用范围广泛；受周围环境干扰小，可以在任意角度和位置进行定位；安装及拆卸方便，可根据人体的不同穴位选择合适的模具；定位精准，减少反复调整的时间和精力。

附图说明

图1 为本发明实施例1基于体表静脉特征实现目标定位的方法流程示意图；

图2A为实施例1中脐部右侧体表静脉的断层扫描图像示意图；

图2B为实施例1中图2A处理后的示意图；

图3A为实施例1中脐部左侧体表静脉的断层扫描图像示意图；

图3B为实施例1中图3A处理后的示意图；

图4为实施例1中作为目标的左肾上级囊肿的断层扫描图像示意图；

图5为实施例1中合成的体表静脉与目标共同显示模型的示意图；

图6为实施例1中用于嵌合透明模型的模具框。

图7为实施例2中合成的体表静脉与前臂腧穴共同显示模型的示意图；

图8为实施例2中3d打印的前臂腧穴体表静脉模具；

图9为实施例2中3d打印的前臂腧穴体表静脉模具使用示意图；

图中， 1-体表静脉，2-目标，3-比例尺，4-支架，5-静脉显示装置。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例 1

本实施例为肾囊肿穿刺，包括如下步骤：

本实施例以肾囊肿穿刺为例，图1 为本发明实施例方法流程示意图。

步骤一，为获知肾囊肿与体表之间的空间关系，先通过断层扫描装置扫描人体获取包括体表静脉的断层扫描图像；

常规连续断层扫描设备包括CT和MRI，本实施例为通过CT检查肾脏囊肿。一般扫描时集中在目标2周围扫描，做冠状面和矢状面扫描时一般不包括与扫描层面平行的体表。目前已有体表静脉显示装置可以显示距离体表1cm以内的静脉，直径越粗越容易被观察。摄片时要求操作员专门在与扫描层面平行的体表扫描1~3层，把皮下1cm的包含静脉的结缔组织扫描下来，然后继续按相同的坐标常规扫描目标2。

如果只做水平面扫描，由于此时体表静脉1被横断，可以用Mimics medical 17.0软件重建模拟成冠状面和矢状面扫描。

步骤二，图2A为实施例1中脐部右侧体表静脉1的CT断层扫描图像示意图，下方中间的孔是肚脐的凹陷，肚脐右方的体表层可见不太明显的体表静脉1。通过Photoshop处理时，以原图为背景层，在背景之上复制一个新图层，在新图层上用磁性套索功能沿静脉边缘描绘出只含体表静脉1的选区，删除选区之外的图像。得到图2B，为实施例1中图2A处理后只含体表静脉1的示意图。

在其他的实施例中，还可以使用色阶调整、局部亮度调整、局部色彩调整和在体表静脉1上加轮廓线条的办法与其他部分图像明显区分开。

图3A为实施例1中脐部左侧体表静脉1的CT断层扫描图像示意图。用上述同样的方法处理，得到图3B。

步骤三，将处理后的体表静脉图像和其他解剖目标断层扫描图像的都制成尺寸和坐标一致的体表静脉模型。

在常规连续断层扫描中，所有图像都共同坐标系统，有相同的缩放比例。本实施例取得的多幅断层扫描图像并没有进行大小缩放，所以仍然匹配原有的坐标系统。常规断层扫描时会在图像上留有长度比例尺3。

将图2B、图3B和长度比例尺3共同粘贴到同一张空白背景图中，将3张图片都顶在背景的左上角。即使没有事先标注对齐标志，也仍然可以准确对齐。图4为实施例1中作为目标2的左肾上级囊肿的CT断层扫描图像示意图，用Photoshop反相功能使黑白颜色颠倒，使背景变淡，以突出显示囊肿目标的示意图。将肾囊肿抠图后加入上述包含3张图片的空白背景图中得到图5，为实施例1中合成的体表静脉1模型。

步骤四，如图6所示，将步骤三的模型用透明材料按照与人体（0.9-1.1）:1的尺寸比例打印步骤1）的模型，制成体表静脉模具。通过比较比例尺的标识长度与实际长度来验证打印比例。

步骤五，从静脉显示器中可以同时看见体表静脉及体表静脉模具，但二者未必完全重合，需要调整体表静脉模具位置使二者重合。使至少两条体表静脉模具上的的体表静脉1与实际体表静脉相重合，则体表静脉模具上的目标2所对应的体表位置就是需要定位的目标2在体表的投影。可进一步对目标2穿刺。

目前已有的静脉显示装置包括依次相接的红外光源、红外滤光片、电子摄像头、计算机数据处理组件、控制组件和液晶显示器。本实施例的计算机数据处理组件使用Intel公司的X86构架的计算机系统，运行windows8操作系统。液晶显示器安装在静脉显示装置上。投影仪与静脉显示装置5并排连接在一起。

实施例2

本实施例为腧穴定位针灸，包括如下步骤：

1）为在体表准确找到腧穴并留下可拍摄的记号，用静脉显示装置获取腧穴记号和静脉共同显示的图片作为模型，如图7所示。

2）用透明树脂做3d打印模型，按照与人体1:1的尺寸比例打印步骤1）的模型，并在体表静脉模具的记号点处制孔，然后放在目标所在的体表；

3）通过静脉显示装置显示待确定目标处体表的静脉，然后调整步骤2）中体表静脉模具，使体表至少两条静脉与体表静脉模具中的静脉相重合，则体表静脉模具上的目标点所对应的体表位置就是需要定位的腧穴，便于反复针灸使用。

实施例3

本实施例与实施例2相似，区别在于

步骤1）中使用3d扫描仪器扫描使用者体表建立3d模型，用静脉显示装置获取目标和静脉共同显示的图片并融入3d模型中，得到包含目标和静脉的皮肤3d模型。

Claims (9)

1.一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)获取使用者人体目标和体表静脉共同显示的模型；

2)用透明材料按照与人体(0.9-1.1)∶1的尺寸比例打印步骤1)的模型，制成体表静脉模具。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中目标为腧穴，腧穴和体表静脉共同显示的模型是通过静脉显示装置获取的。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中目标为深层目标，深层目标和体表静脉共同显示的模型是通过CT设备和MRI设备获取的。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤1)获取所述 腧穴和体表静脉共同显示的模型，具体为：在体表找到腧穴并留下可拍摄的记号，最终获取腧穴和体表静脉共同显示的图片作为模型。

5.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于：步骤1)获取所述 深层目标和体表静脉共同显示的模型，具体为：通过CT设备和MRI设备扫描深层目标以及与扫描层面平行的体表层皮下1cm内的体表静脉，用图像处理软件制作成深层目标和体表静脉共同显示的模型。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具制作方法，其特征在于：步骤2)中，用透明材料按照与人体(0.95-1.05)∶1的尺寸比例打印步骤1)所获取的模型。

7.一种基于体表静脉特征实现目标定位的体表静脉模具，其特征在于：包括透明材料，透明材料上设有体表静脉图。

8.如权利要求7所述的体表静脉模具，其特征在于：还包括设置在体表静脉模具上的目标孔或穿刺通道。

9.如权利要求7所述的体表静脉模具，其特征在于：还包括嵌合在透明材料的周边的模型框，模型框为半管型框架。

Images