CN110037808A - 基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法及系统，该方法包括步骤：在病人肝脏表面打上标记点；在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描；实时采集扫描信息，对病人肝脏表面组织进行实时彩色三维重建得到三维彩色图像；将重建的三维彩色图像显示在3D显示器上；根据重建的三维彩色图像实时调整手术路径。本发明具有无接触、无辐射、抗干扰、适应性强的优点，适合于各种手术环境。可以实时重建显示肝脏表面的颜色信息，区分度高，可以帮助医生区分暴露在空气中的肝脏血管、肿瘤等。实时性较好，而且信息采集完整度高，可以全面无丢失的实时采集肝脏表面的所有信息。
Description
技术领域
本发明涉及手术导航技术领域，特别涉及一种基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法及系统。
背景技术
肝脏肿瘤切除手术相对于一般的外科手术难度较大，主要体现在肝脏自身易变形、血管密集、结构错综复杂等方面。在手术过程中，尽量保持肝脏静止，减缓其变形，而且稍有差池就可能切断主要动脉血管乃至危及生命。因此对于医生来说，如果能术中实时获取肝脏表面三维信息，有助于医生能实时观察肝脏表面切割状况，很大程度上可以规避被误切的可能，也为肝脏手术导航提供了扎实的实际基础。
目前，现有的肝脏肿瘤切除手术主要靠医生经验、手感、视觉观察等来确定肿瘤的位置，来实时获取肝脏切割面的信息。在计算机辅助手术研究领域，尚未有很好的办法来提供医生术中肝脏表面实时三维重建，更无法提供医生肝脏表面色彩，以及较高的清晰度以至于对肝脏表面的纹理能有一个很好的识别。因此在手术过程中急需要一种能够帮助医生识别肝脏表面信息，进行表面信息实时采集的方法，以此为基础才能进一步的进行肝脏手术导航的后续研究。
综上所述，术中肝脏表面信息实时采集是肝脏手术导航的一个基础条件，肝脏表面信息三维重建的精度将在某种程度上影响术中配准精度，进而影响整个手术导航的精度。与此同时肝脏表面信息实时采集，将有利于医生在手术过程中对切割面情况作出快速、精确的判断，很大程度上降低了手术风险，提高了手术成功率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的之一在于提供一种实时性、可视化、精度高的肝脏表面信息实时采集方法。其采用如下技术方案：
一种基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法，其包括：
在病人肝脏表面打上标记点；
在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描；
实时采集扫描信息，对病人肝脏表面组织进行实时彩色三维重建得到三维彩色图像；
将重建的三维彩色图像显示在3D显示器上；
根据重建的三维彩色图像实时调整手术路径。
作为本发明的进一步改进，在所述三维彩色图像中用不同色彩将肝脏表面肿瘤、血管、正常组织和表面纹理进行呈现。
作为本发明的进一步改进，所述在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，具体包括：
在术中通过投影仪向病人肝脏表面投射彩色编码结构光。
作为本发明的进一步改进，所述实时采集扫描信息，具体包括：
通过彩色结构光相机实时采集扫描信息。
本发明目的之二在于提供一种实时性、可视化、精度高的肝脏表面信息实时采集系统。其采用如下技术方案：
一种基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集系统，其包括：
标记模块，用于在病人肝脏表面打上标记点；
投射模块，用于在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描；
采集模块，实时采集扫描信息；
重建模块，用于根据扫描信息对病人肝脏表面组织进行实时彩色三维重建，并得到三维彩色图像；
3D显示器，用于显示实时重建的三维图像。
作为本发明的进一步改进，在所述三维彩色图像中用不同色彩将肝脏表面肿瘤、血管、正常组织和表面纹理进行呈现。
作为本发明的进一步改进，所述投射模块为投影仪。
作为本发明的进一步改进，所述采集模块为彩色结构光相机。
本发明的有益效果：
本发明基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法及系统具有无接触、无辐射、抗干扰、适应性强的优点，适合于各种手术环境。可以实时重建显示肝脏表面的颜色信息，区分度高，可以帮助医生区分暴露在空气中的肝脏血管、肿瘤等。实时性较好，而且信息采集完整度高，可以全面无丢失的实时采集肝脏表面的所有信息。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例一中基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
如图1所示，为本发明实施例一中基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法，该方法包括以下步骤：
S1、在病人肝脏表面打上标记点；
S2、在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描；
具体的，在术中通过投影仪向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，通过彩色结构光相机实时采集扫描信息。
S3、实时采集扫描信息，对病人肝脏表面组织进行实时彩色三维重建得到三维彩色图像；
其中，在所述三维彩色图像中用不同色彩将肝脏表面肿瘤、血管、正常组织和表面纹理进行呈现。
S4、将重建的三维彩色图像显示在3D显示器上；
S5、根据重建的三维彩色图像实时调整手术路径。
实施例二
基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集系统，其包括：
标记模块，用于在病人肝脏表面打上标记点。
投射模块，用于在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描。具体的，投射模块为投影仪。
采集模块，实时采集扫描信息。具体的，采集模块为彩色结构光相机。
重建模块，用于根据扫描信息对病人肝脏表面组织进行实时彩色三维重建，并得到三维彩色图像。
其中，在所述三维彩色图像中用不同色彩将肝脏表面肿瘤、血管、正常组织和表面纹理等进行呈现。
3D显示器，用于显示实时重建的三维图像。
本发明可以实时采集肝脏表面信息，进行表面实时三维重建。重建出的三维图像具有肝脏组织色彩的还原性，根据重建出来的三维彩色图像可以一定程度上区分暴露在空气中的肿瘤、血管和肝脏其他组织。精度高，可以实时看到重建的肝脏三维图像表面的纹理，包括肿瘤、血管等。可以帮助医生实时掌控肝脏切割过程中肝脏表面的信息，有助于医生对肿瘤、血管等位置的判别，节省时间。为实时高精度的手术导航奠定了基础。在此基础之上，可以进行手术导航平台的搭建，帮助医生在手术过程中进行手术规划，手术路径修正。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法，其特征在于，包括：
在病人肝脏表面打上标记点；
在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描；
实时采集扫描信息，对病人肝脏表面组织进行实时彩色三维重建得到三维彩色图像；
将重建的三维彩色图像显示在3D显示器上；
根据重建的三维彩色图像实时调整手术路径。
2.如权利要求1所述的基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法，其特征在于，在所述三维彩色图像中用不同色彩将肝脏表面肿瘤、血管、正常组织和表面纹理进行呈现。
3.如权利要求1所述的基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法，其特征在于，所述在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，具体包括：
在术中通过投影仪向病人肝脏表面投射彩色编码结构光。
4.如权利要求1所述的基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集方法，其特征在于，所述实时采集扫描信息，具体包括：
通过彩色结构光相机实时采集扫描信息。
5.基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集系统，其特征在于，包括：
标记模块，用于在病人肝脏表面打上标记点；
投射模块，用于在术中向病人肝脏表面投射彩色编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描；
采集模块，实时采集扫描信息；
重建模块，用于根据扫描信息对病人肝脏表面组织进行实时彩色三维重建，并得到三维彩色图像；
3D显示器，用于显示实时重建的三维图像。
6.如权利要求5所述的基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集系统，其特征在于，在所述三维彩色图像中用不同色彩将肝脏表面肿瘤、血管、正常组织和表面纹理进行呈现。
7.如权利要求5所述的基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集系统，其特征在于，所述投射模块为投影仪。
8.如权利要求5所述的基于结构光扫描的术中肝脏表面信息实时采集系统，其特征在于，所述采集模块为彩色结构光相机。
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