CN109793578A - 一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法及系统；该方法包括如下步骤：读取以单帧图片形式存储的患者颅脑磁共振影像，并通过投影仪将正中矢状面图片投影至患者头部，使正中矢状面图片中的颅脑轮廓与患者头部轮廓重合，患者头部和投影仪保持不动，将被投影的图片切换为患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片，通过切口划线笔将病变轮廓描记在患者头皮上，从而完成使用投影仪进行颅内病变体表定位过程；该系统包括磁共振工作站、计算机、投影仪、投影幕布及切口划线笔；本发明能够利用现成的投影设备等完成颅内病变体表定位工作，具有定位准确、方便实用、成本低廉、简单易学及适于大面积推广应用等突出优点，便于在基层医院推广。

Description

一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法及系统

技术领域

本发明涉及手术辅助设备技术领域，更为具体地，本发明为一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法及系统。

背景技术

目前，神经外科的发展趋势是精准和微创；比如，对于颅内肿瘤或者脓肿的开颅手术来说，设计头皮和颅骨的切口时既要充分暴露肿瘤的边界以方便肿瘤彻底切除，又要避免正常脑组织的过多暴露以降低损伤机会，所以，在开颅手术之前确定肿瘤的边界就显得尤为重要；对于术前的颅内肿瘤的边界确定，现有技术主要有下述几种方法。

(1)根据患者颅内病变的检测结果，依靠医生的经验对肿瘤的边界进行手工测量和估计，该方法虽然简单，但常常会出现较大偏差，进而会导致开颅切口过大或者过小，无法满足实际开颅手术需要。

(2)利用神经导航系统或者立体定向系统进行肿瘤的边界定位，该方法虽然能够满足实际开颅手术需要，但其不仅操作复杂，而且费用昂贵，基层医院根本无法普及，难以进行大规模推广应用；另外，立体定向系统不适用于浅部肿瘤的定位，且立体定向系统工作过程中使用的头架会妨碍开颅手术的实施。

(3)在开颅手术过程中，将通过智能移动终端实时采集的患者头部图像与预存的颅内病变影像资料进行实时叠加，以辅助医生进行开颅切口设计，该方法虽然简单易用，但手持智能移动终端稳定性较差，需要两人配合才能完成定位过程，而且不断观察手机的过程会分散医生的注意力，导致人为误差较大；另外，智能移动终端摄像头拍摄的图像会产生明显的畸变，往往会导致偏差。

因此，获得一种方便、实用、低成本的颅内肿瘤的边界精准定位方法，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为解决现有颅内病变定位方法存在的误差大或操作复杂或难以进行大规模推广应用等问题，本发明创新提供了一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法及系统，能通过现成的投影设备等完成颅内病变体表准确定位，具有简便易行、成本低廉、准确性高等突出优点，从而较好解决了现有技术存在的诸多问题。

为实现上述的技术目的，本发明公开了一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法，该方法包括如下步骤；

步骤1，读取以多张单帧图片形式存储的患者颅脑磁共振影像，所述多张单帧图片包括至少一张患者颅脑的正中矢状面图片和至少一张患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片；

步骤2，从所述多张单帧图片中筛出患者颅脑的正中矢状面图片；令患者处于投影仪与投影幕布之间，并令患者颅脑的正中矢状面与投影幕布平行，以及令患者颅脑与投影幕布之间的距离小于第一预设值；

步骤3，通过投影仪将所述正中矢状面图片投影至患者头部，并通过调整投影大小和投影位置的方式使正中矢状面图片中的颅脑轮廓与患者头部轮廓重合；

步骤4，令所述患者头部和所述投影仪均保持不动，并令投影仪设置参数保持不变；

步骤5，将被投影的图片切换为患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片，通过切口划线笔将病变轮廓描记在患者头皮上，以完成使用投影仪进行颅内病变体表定位。

基于上述的技术方案，本发明能够通过投影仪将患者头颅磁共振影像投射到患者头皮上，从而确定最大病变轮廓，即实现体表定位，以辅助医生进行切口设计、骨瓣设计等工作，以彻底解决现有技术存在的诸多问题。

进一步地，步骤4中，通过辅助固定装置令患者头部保持不动；其中，所述辅助固定装置包括颌托和额托，通过颌托固定患者下颌的位置和高度，通过额托固定患者头部的俯仰角度。

基于上述改进的技术方案，本发明通过辅助固定装置确定患者头部的基准位置，并将该位置作为后续病变最大面积轮廓投影的基础，从而达到显著提高颅内病变体表定位的精确性和稳定性的目的。

进一步地，步骤3中，令患者存在病灶的一侧半脑朝向投影仪，如果存在病灶的一侧半脑为左半脑，则投影仪投射原始的正中矢状面图片，如果存在病灶的一侧半脑为右半脑，则投影仪投射水平翻转后的正中矢状面图片。

进一步地，步骤3中，投影仪的投射比大于第二预设值；其中，投射比为投影仪、投影幕布之间的距离与画面宽度的比值。

基于上述改进的技术方案，通过选择投影比较大的投影仪，本发明能有效减小投影画面产生的畸变，使投影在患者头皮上的影像越接近其实际情况，进而有效提高颅内病变体表定位的精度。

进一步地，所述颅内病变为肿瘤或脓肿等颅脑浅部病灶。

为实现上述技术目的，本发明还公开了一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的系统，该系统包括磁共振工作站、计算机、投影仪、投影幕布及切口划线笔，所述计算机与所述投影仪连接；

所述磁共振工作站，用于对患者进行磁共振检查，从而得到患者颅脑磁共振影像；

所述计算机，用于读取以多张单帧图片形式存储的患者颅脑磁共振影像，所述多张单帧图片包括至少一张患者颅脑的正中矢状面图片和至少一张患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片；

所述投影仪，用于将所述正中矢状面图片投影至患者头部，并通过调整投影大小和投影位置的方式使正中矢状面图片中的颅脑轮廓与患者头部轮廓重合；

所述投影幕布，其前方为患者，其中，患者颅脑的正中矢状面与投影幕布平行，患者颅脑与投影幕布之间的距离小于第一预设值；

所述投影仪，还用于在令所述患者头部和所述投影仪均保持不动及令投影仪设置参数保持不变时将患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片投影至患者头部；

所述切口划线笔，用于将病变轮廓描记在患者头皮上。

基于上述的技术方案，本发明能够通过投影仪将患者头颅磁共振影像投射到患者头皮上，从而确定最大病变轮廓，即实现体表定位，以辅助医生进行切口设计、骨瓣设计等工作，以彻底解决现有技术存在的诸多问题。

进一步地，该系统还包括用于使患者头部保持不动的辅助固定装置；

所述辅助固定装置，包括弧形杆、额托及颌托，所述额托与弧形杆的上端固定连接，所述颌托与弧形杆的下端活动连接，颌托与弧形杆通过紧固螺丝固定；在所述颌托与所述弧形杆的连接处固定有第一连接杆，第一连接杆的延伸方向与弧形杆所在的平面垂直，第一连接杆的前部或后部固定有沿水平方向上设置的第二连接杆，第二连接杆与弧形杆所在的平面平行，第二连接杆一端与第一连接杆滑动连接，第二连接杆另一端固定有沿竖直方向上设置的标尺。

基于上述改进的技术方案，本发明通过辅助固定装置确定患者头部的基准位置，并将该位置作为后续病变最大面积轮廓投影的基础，从而达到显著提高颅内病变体表定位的精确性和稳定性的目的。

进一步地，在患者存在病灶的一侧半脑为左半脑且朝向投影仪时所述投影仪用于将原始的正中矢状面图片投影至患者头部，在患者存在病灶的一侧半脑为右半脑且朝向投影仪时所述投影仪用于将水平翻转后的正中矢状面图片投影至患者头部。

进一步地，投影仪的投射比大于第二预设值；其中，投射比为投影仪、投影幕布之间的距离与画面宽度的比值。

基于上述改进的技术方案，通过选择投影比较大的投影仪，本发明能有效减小投影画面产生的畸变，使投影在患者头皮上的影像越接近其实际情况，进而有效提高颅内病变体表定位的精度。

进一步地，所述颅内病变为肿瘤或脓肿等颅脑浅部病灶。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明能够利用现成的投影设备等完成颅内病变体表定位工作，具有定位准确、方便实用、成本低廉、简单易学及适于大面积推广应用等突出优点，便于在基层医院推广。

附图说明

图1为使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法的流程示意图。

图2为本发明涉及的辅助固定装置的立体结构示意图。

图3为本发明涉及的辅助固定装置的侧面结构示意图。

图中，

1、弧形杆；2、额托；3、颌托；4、第一连接杆；5、第二连接杆；6、标尺。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明涉及的一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法及系统进行详细的解释和说明。

实施例一：

如图1至3所示，本实施例具体公开了一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法，颅内病变可为肿瘤或脓肿等颅脑浅部病灶，比如，本实施例可为一种使用投影仪进行颅脑浅部肿瘤体表定位的方法。

该方法具体包括如下步骤。

步骤1，首先对待进行手术的患者进行磁共振检查，得到磁共振影像，可将患者的磁共振影像以单帧图片的形式由磁共振工作站导出至计算机，通过计算机读取以多张单帧图片形式存储的患者颅脑磁共振影像，且单帧图片的格式可为.jpeg或.bmp等常用图片格式，在本实施例中，多张单帧图片包括至少一张患者颅脑的正中矢状面图片和至少一张患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片。在实际操作过程中，如果患者的磁共振影像为胶片且无电子版影像资料，则需要将胶片用数码相机或手机翻拍为图片存入电脑，然后将定位所需的正中矢状面和肿瘤所在的截面积最大的层面分别对应的图片，依照其原始边框的大小裁剪为单帧图片，裁剪后的单帧图片用于被投影仪投射。

步骤2，从多张单帧图片中筛出患者颅脑的正中矢状面图片；令患者处于投影仪与投影幕布(即投影屏幕)之间，患者站立在投影仪前、头部尽量靠近投影幕布，并令患者颅脑的正中矢状面与投影幕布平行，以及令患者颅脑与投影幕布之间的距离小于第一预设值；第一预设值可根据实际需要进行合理设置，比如患者头部宽度值的一半，当然，患者颅脑与投影幕布之间的距离越小越好。

步骤3，将投影仪与上述计算机连接，通过投影仪将正中矢状面图片投影至患者头部，并通过调整投影大小和投影位置的方式使正中矢状面图片中的颅脑(即头部)轮廓与患者真实头部轮廓重合；步骤3在具体实施时，令患者存在病灶的一侧半脑朝向投影仪，如果存在病灶的一侧半脑为左半脑，则投影仪投射原始的正中矢状面图片，如果存在病灶的一侧半脑为右半脑，则投影仪投射水平翻转后的正中矢状面图片，本实施例采用Office软件包的Picture Manager对正中矢状面图片进行水平翻转、将窗口取消最大化向下还原、拖动右下角可自由缩放大小、拖到标题栏可随意移动位置，为尽可能地减小投影画面产生的畸变，提高定位精度，本实施例中，采用投影比较大的投影仪，投影仪的投射比大于第二预设值；其中，投射比为投影仪、投影幕布之间的距离与画面宽度的比值；本实施例中，第二预设值为1.5。

步骤4，令患者头部和投影仪均保持不动，并令投影仪设置参数保持不变；作为改进的技术方案，步骤4中通过辅助固定装置令患者头部保持不动；其中，辅助固定装置可包括颌托3和额托2，通过颌托3固定患者下颌的位置和高度，通过额托2固定患者头部的俯仰角度。如图2、图3所示，辅助固定装置包括弧形杆1、额托2及颌托3，额托2与弧形杆1的上端固定连接，颌托3与弧形杆1的下端活动连接，可根据需要调整弧形杆1和额托2的位置，颌托3与弧形杆1通过紧固螺丝固定；在颌托3与弧形杆1的连接处固定有第一连接杆4，且第一连接杆4的延伸方向与弧形杆1所在的平面垂直，第一连接杆4的前部或后部固定有沿水平方向上设置的第二连接杆5，第二连接杆5与弧形杆1所在的平面平行，第二连接杆5一端与第一连接杆4滑动连接，比如，第二连接杆5一端与第一连接杆4套接设置，以可通过滑动方式调节第二连接杆5与第一连接杆4的相对位置，第二连接杆5另一端固定沿竖直方向上设置的标尺6，标尺6用于校准投影后的头部轮廓图像大小与实际患者头部轮廓大小比为1:1。为使患者颅脑的正中矢状面与投影幕布平行，在弧形杆1还可设置有激光投线装置，可用划线笔在患者头皮上划出正中线，通过激光投线装置使其正中矢状面与屏幕保持平行。

步骤5，将被投影的图片切换为患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片，比如，患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片可为颅脑浅部病灶截面积最大的层面的图片，通过切口划线笔将病变轮廓描记在患者头皮上，以完成使用投影仪进行颅内病变体表定位，医生可根据定位结果设计切口位置、切口大小及骨瓣的大小。

实施例二：

与实施例一基于相同的发明构思，本实施例提供了一种实施例一中的使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法对应的产品，具体地，本实施例公开了一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的系统，颅内病变指肿瘤或脓肿等颅脑浅部病灶，比如本实施例可为一种使用投影仪进行颅脑浅部肿瘤体表定位的辅助装置。该系统包括磁共振工作站、计算机、投影仪、投影幕布及切口划线笔，计算机与投影仪连接。

磁共振工作站，用于对患者进行磁共振检查，从而得到患者的颅脑磁共振影像。

计算机，用于读取以多张单帧图片形式存储的患者颅脑磁共振影像，多张单帧图片包括至少一张患者颅脑的正中矢状面图片和至少一张患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片。

投影仪，用于将正中矢状面图片投影至患者头部，并通过调整投影大小和投影位置的方式使正中矢状面图片中的颅脑轮廓与患者头部轮廓重合；本实施例中，在患者存在病灶的一侧半脑为左半脑且朝向投影仪时投影仪用于将原始的正中矢状面图片投影至患者头部，在患者存在病灶的一侧半脑为右半脑且朝向投影仪时投影仪用于将水平翻转后的正中矢状面图片投影至患者头部；其中，投影仪的投射比大于第二预设值；其中，投射比为投影仪、投影幕布之间的距离与画面宽度的比值。

投影幕布，投影幕布的前方为患者，其中，患者颅脑的正中矢状面与投影幕布平行，患者颅脑与投影幕布之间的距离小于第一预设值。

投影仪，在令患者头部和投影仪均保持不动及令投影仪设置参数保持不变时，投影仪还用于将患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片投影至患者头部；

切口划线笔，用于将病变轮廓描记在患者头皮上。

作为较佳的技术方案，该系统还包括用于使患者头部保持不动的辅助固定装置，辅助固定装置可通过固定螺母设置于三脚架上，三脚架可选择普通摄影使用的三脚架。

如图2、3所示，该辅助固定装置的具体说明如下。

辅助固定装置，包括弧形杆1、额托2及颌托3，额托2与弧形杆1的上端固定连接，颌托3与弧形杆1的下端固定连接，上述弧形杆1优选为规则的弧形短片，弧形杆1的下部设置有用于与三脚架连接的固定螺丝，在颌托3与弧形杆1的连接处固定有第一连接杆4，第一连接杆4的延伸方向与弧形杆1所在的平面垂直，第一连接杆4的前部或后部固定有沿水平方向上设置的第二连接杆5，第二连接杆5与弧形杆1所在的平面平行，第二连接杆5一端与第一连接杆4固定、另一端固定有沿竖直方向上设置的标尺6，标尺6用于进行校准，将图片投射在标尺6上，以使投影后的头部轮廓图像大小与实际患者头部轮廓大小呈1:1。本实施例中，弧形杆1和额托2为一体结构，在额托2上部固定有激光投线装置，以保证患者颅脑的正中矢状面与投影幕布平行。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多张”的含义是至少两张，例如两张，三张等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤；

步骤1，读取以多张单帧图片形式存储的患者颅脑磁共振影像，所述多张单帧图片包括至少一张患者颅脑的正中矢状面图片和至少一张患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片；

步骤2，从所述多张单帧图片中筛出患者颅脑的正中矢状面图片；令患者处于投影仪与投影幕布之间，并令患者颅脑的正中矢状面与投影幕布平行，以及令患者颅脑与投影幕布之间的距离小于第一预设值；

步骤3，通过投影仪将所述正中矢状面图片投影至患者头部，并通过调整投影大小和投影位置的方式使正中矢状面图片中的颅脑轮廓与患者头部轮廓重合；

步骤4，令所述患者头部和所述投影仪均保持不动，并令投影仪设置参数保持不变；

步骤5，将被投影的图片切换为患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片，通过切口划线笔将病变轮廓描记在患者头皮上，以完成使用投影仪进行颅内病变体表定位。

2.根据权利要求1所述的使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法，其特征在于：

步骤4中，通过辅助固定装置令患者头部保持不动；其中，所述辅助固定装置包括颌托和额托，通过颌托固定患者下颌的位置和高度，通过额托固定患者头部的俯仰角度。

3.根据权利要求1或2所述的使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法，其特征在于：

步骤3中，令患者存在病灶的一侧半脑朝向投影仪，如果存在病灶的一侧半脑为左半脑，则投影仪投射原始的正中矢状面图片，如果存在病灶的一侧半脑为右半脑，则投影仪投射水平翻转后的正中矢状面图片。

4.根据权利要求3所述的使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法，其特征在于：步骤3中，投影仪的投射比大于第二预设值；其中，投射比为投影仪、投影幕布之间的距离与画面宽度的比值。

5.根据权利要求1或4所述的使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法，其特征在于：所述颅内病变为肿瘤或脓肿。

6.一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的系统，其特征在于：该系统包括磁共振工作站、计算机、投影仪、投影幕布及切口划线笔，所述计算机与所述投影仪连接；

所述磁共振工作站，用于对患者进行磁共振检查，从而得到患者颅脑磁共振影像；

所述计算机，用于读取以多张单帧图片形式存储的患者颅脑磁共振影像，所述多张单帧图片包括至少一张患者颅脑的正中矢状面图片和至少一张患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片；

所述投影仪，用于将所述正中矢状面图片投影至患者头部，并通过调整投影大小和投影位置的方式使正中矢状面图片中的颅脑轮廓与患者头部轮廓重合；

所述投影幕布，其前方为患者，其中，患者颅脑的正中矢状面与投影幕布平行，患者颅脑与投影幕布之间的距离小于第一预设值；

所述投影仪，还用于在令所述患者头部和所述投影仪均保持不动及令投影仪设置参数保持不变时将患者颅脑病变面积最大的层面所在的图片投影至患者头部；

所述切口划线笔，用于将病变轮廓描记在患者头皮上。

7.根据权利要求6所述的使用投影仪进行颅内病变体表定位的系统，其特征在于：该系统还包括用于使患者头部保持不动的辅助固定装置；

所述辅助固定装置，包括弧形杆(1)、额托(2)及颌托(3)，所述额托(2)与弧形杆(1)的上端固定连接，所述颌托(3)与弧形杆(1)的下端活动连接，颌托(3)与弧形杆(1)通过紧固螺丝固定；在所述颌托(3)与所述弧形杆(1)的连接处固定有第一连接杆(4)，第一连接杆(4)的延伸方向与弧形杆(1)所在的平面垂直，第一连接杆(4)的前部或后部固定有沿水平方向上设置的第二连接杆(5)，第二连接杆(5)与弧形杆(1)所在的平面平行，第二连接杆(5)一端与第一连接杆(4)滑动连接，第二连接杆(5)另一端固定有沿竖直方向上设置的标尺(6)。

8.根据权利要求6或7所述的使用投影仪进行颅内病变体表定位的系统，其特征在于：在患者存在病灶的一侧半脑为左半脑且朝向投影仪时所述投影仪用于将原始的正中矢状面图片投影至患者头部，在患者存在病灶的一侧半脑为右半脑且朝向投影仪时所述投影仪用于将水平翻转后的正中矢状面图片投影至患者头部。

9.根据权利要求8所述的使用投影仪进行颅内病变体表定位的系统，其特征在于：投影仪的投射比大于第二预设值；其中，投射比为投影仪、投影幕布之间的距离与画面宽度的比值。

10.根据权利要求6或9所述的使用投影仪进行颅内病变体表定位的系统，其特征在于：所述颅内病变为肿瘤或脓肿。