CN109893226A - 一种颅内血肿增强现实定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颅内血肿增强现实定位系统，包括视频摄像头、三维建模系统和定位支架；所述三维建模系统用于对患者拍摄的二维CT图片进行重建，实现三维可视化，便于医生观察患者颅内血肿信息；所述视频摄像头用于观察手术过程中患者的头颅图像，所述视频摄像头连接有定位显示系统，所述定位显示系统用于显示患者的头颅图像；所述定位支架上固定有穿刺通道，所述穿刺通道用于供手术操作者手持颅骨钻沿着穿刺通道进行穿刺操作。本发明操作简便，手术器械成本低廉，便于大规模推广。

Description

一种颅内血肿增强现实定位系统

技术领域

本发明涉及临床医学技术领域，具体来说，涉及一种颅内血肿增强现实定位系统。

背景技术

由于创伤等原因，当脑内的或者脑组织和颅骨之间的血管破裂之后，血液集聚于脑内或者脑与颅骨之间，并对脑组织产生压迫时，颅内血肿因而形成。颅内血肿是颅脑损伤中常见且严重的继发性病变。发生率约占闭合性颅脑损伤的10%和重型颅脑损伤的40%～50%，易引起颅内压增高严重危害患者的健康。因此及时清除颅内淤血，降低颅内压在临床治疗中尤为重要。

目前临床上血肿的微创穿刺手术主要方式：医生通过对照患者二维CT图像，在患者头颅上人工辨别大概位置，徒手进行穿刺，也即盲穿，但是盲穿的穿刺位置往往不够精确，且只能由少数经验丰富的临床医生能够进行，不便于大规模的推广。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种颅内血肿增强现实定位系统，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种颅内血肿增强现实定位系统，包括视频摄像头、三维建模系统和定位支架；

所述三维建模系统用于对患者拍摄的二维CT图片进行重建，实现三维可视化，便于医生观察患者颅内血肿信息；

所述视频摄像头用于观察手术过程中患者的头颅图像，所述视频摄像头连接有定位显示系统，所述定位显示系统用于显示患者的头颅图像；

所述定位支架上固定有穿刺通道，所述穿刺通道用于供手术操作者手持颅骨钻沿着穿刺通道进行穿刺操作。

进一步的，所述的视频摄像头固定在摄像头固定支架上。

具体操作时的操作流程是：1.患者首先在头炉上粘贴标记点，然后进行头部CT扫描；2.医生拿到患者的CT图片则在颅内血肿增强现实定位系统的三维建模系统中进行三维重建和手术规划，规划想要的穿针位置，并在三维模型上模拟重建穿刺针；3.在患者三维头颅模型上重建完穿刺针后，医生调整三维建模系统中虚拟摄像机观察角度，使得模拟的穿刺针在头颅三维模型上观察的像为一个正圆，这样就表明模拟的穿刺针在虚拟摄像头的中心轴向上，那么虚拟穿刺针就是正向垂直整个观察画面的；4.将位于虚拟摄像头中心，并且垂直于观察画面的三维头颅模型的图像保存；5.打开定位显示系统，即可看到，显示屏上显示着高清视频摄像头观察到的现实中的像，并且在现实中的像上还有一层半透明的带三维重建的头颅图像；6.调整摄像头的角度，使得摄像头观察到的像与半透明的三维重建的像重合，并保证标记点完全对应；7.调整定位支架，使得定位通道垂直摄像头，保证定位通道在摄像头中观察的形态是一个圆，并且使定位通道的末端圆与半透明的三维重建头颅上的穿刺针圆重合；8.医生手持颅骨钻沿着穿刺通道进行穿刺操作。

本发明的有益效果：本发明提供的颅内血肿增强现实定位系统，将三维重建技术与增强现实技术应用于脑出血穿刺手术，将虚拟重建的患者头颅三维模型映射到现实中来，同时将规划好的穿刺通道也在现实图像中显示出来，这样就解决了传统血肿穿刺手术的盲穿问题，为精准化的血肿及手术路径的定位提供切实有效的依据，使得手术操作都是可控的，精准的；同时本发明操作简便，手术器械成本低廉，便于大规模推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的一种颅内血肿增强现实定位系统示意图；

图中：1、二维CT图片；2、三维建模系统；3、定位显示系统；4、定位支架；5、 视频摄像头；6、穿刺通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种颅内血肿增强现实定位系统，包括视频摄像头5、三维建模系统2和定位支架4；

所述三维建模系统2用于对患者拍摄的二维CT图片1进行重建，实现三维可视化，便于医生观察患者颅内血肿信息；

所述视频摄像头5用于观察手术过程中患者的头颅图像，所述视频摄像头5连接有定位显示系统3，所述定位显示系统3用于显示患者的头颅图像；

所述定位支架4上固定有穿刺通道6，所述穿刺通道6用于供手术操作者手持颅骨钻沿着穿刺通道6进行穿刺操作。

进一步的，所述的视频摄像头5固定在摄像头固定支架上。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本发明用于由于脑出血引起的颅内血肿的微创穿刺手术的辅助定位。颅内血肿增强现实定位系统具体包括高清视频摄像头、三维建模系统2、定位显示系统3和定位支架4四部分组成。高清视频摄像头主要用于观察手术过程中患者的头颅图像，并将头颅图像实时显示；三维建模系统主要用于对患者拍摄的二维CT图片进行重建，实现三维可视化，便于医生观察患者颅内血肿信息，以便规划穿刺手术的靶点与目标点，在保证避开脑部重要功能区的情况下，确认穿刺路径，三维模拟穿刺针；定位显示系统主要用于在连接高清摄像头，将观察到的患者头颅实时显示在屏幕上，同时利用现实增强技术将三维建模系统里的头颅模型截取垂直穿刺针方向的图片显示在摄像头视频之上，并做透明化处理，以便手术操作者在显示屏能够透过重建的带穿刺针三维头颅模型观察实际的患者头颅；定位支架只要用于固定穿刺通道，固定好穿刺通道后，手术操作者即可手持颅骨钻沿着穿刺通道进行穿刺操作。

根据本发明所述的一种颅内血肿增强现实定位系统，包括视频摄像头5、三维建模系统2、定位显示系统3和定位支架4，在脑出血患者接诊后，先进行CT扫描，然后将扫描的CT图像导入到颅内血肿AR定位系统的三维建模系统2中；之后医生操作三维建模系统2，对病人的CT图像进行三维重建，通过对三维模型中血肿位置及大小的判断，制定穿刺通道，并在三维模型上生成虚拟的穿刺针；这时医生调出虚拟相机，设定相机观察角度与虚拟穿刺针同轴同心，这样虚拟穿刺针在虚拟相机的观察图像上为一个正圆，保存此图像；打开定位显示系统，首先点击界面上的打开按钮，连接高清视频摄像头，然后点击加载，在显示屏幕上加载之前保存的三维模型，这样我们在界面上即可看到真实的摄像头显示的像有同时可以看到虚拟的三维重建的图像；调整摄像头位置及姿态使得虚拟图像与现实图像重合；最后调整定位支架使得穿刺通道与虚拟三维模型中的穿刺针末端重合，这样即可保证定虚拟穿刺针与虚拟血肿的位置关系映射到现实的定位通道与血肿的关系中来；最后医生可以手持颅骨钻，沿着定位通道进行穿刺手术。

三维建模系统采用开源的3Dslicer软件，实现对患者头颅CT图像的三维重建工作，并使得医生能够清晰地看到颅内的血肿位置及脑部重要的功能区，从而合理的制定手术路径，虚拟重建穿刺针。

定位显示系统主要是连接高清视频摄像头，调取视频数据进行显示，然后可以加载三维建模系统的三维重建软件里保存的带有虚拟穿刺针的三维患者透露模型图片，并对图片进行透明化处理，显示叠加在现实摄像头的显示图像上，使得医生可以实时观看虚拟模型与现实患者头颅的位置关系，进而调整摄像头位姿，调整定位通道位姿。

定位支架主要用于固定穿刺定位通道，使得医生能够按照设定为穿刺通道进行穿刺手术，避免人为因素带来的干扰。

综上所述，本发明提供的颅内血肿增强现实定位系统，将三维重建技术与增强现实技术应用于脑出血穿刺手术，将虚拟重建的患者头颅三维模型映射到现实中来，同时将规划好的穿刺通道也在现实图像中显示出来，这样就解决了传统血肿穿刺手术的盲穿问题，为精准化的血肿及手术路径的定位提供切实有效的依据，使得手术操作都是可控的，精准的；同时本发明操作简便，手术器械成本低廉，便于大规模推广。

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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种颅内血肿增强现实定位系统，其特征在于，包括视频摄像头（5）、三维建模系统（2）和定位支架（4）；

所述三维建模系统（2）用于对患者拍摄的二维CT图片（1）进行重建，实现三维可视化，便于医生观察患者颅内血肿信息；

所述视频摄像头（5）用于观察手术过程中患者的头颅图像，所述视频摄像头（5）连接有定位显示系统（3），所述定位显示系统（3）用于显示患者的头颅图像；

所述定位支架（4）上固定有穿刺通道（6），所述穿刺通道（6）用于供手术操作者手持颅骨钻沿着穿刺通道（6）进行穿刺操作。

2.根据权利要求1所述的一种颅内血肿增强现实定位系统，其特征在于，所述的视频摄像头（5）固定在摄像头固定支架上。