CN110246215A - 基于3d打印技术的颅脑病灶可视化成像系统及方法 - Google Patents

基于3d打印技术的颅脑病灶可视化成像系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，包括3D打印装置以及一用于采集颅脑信息的影像采集装置，还包括电脑主机，电脑主机的信号输入端连接一影像采集装置，影像采集装置包括CT机、MRI机、胶片扫描仪和用于拍摄胶片摄像装置中的至少一种，电脑主机的信号输出端连接3D打印装置；还包括一显示屏，显示屏的信号输入端连接电脑主机；还包括一发声装置，发声装置用于播放影像采集装置采集到的特征信息，发声装置的信号输入端连接电脑主机。本专利通过显示屏以及发声装置的结合实现对扫描颅脑的信息具有可视化可听化的多维度直观感受，通过3D打印装置将颅脑实体模型进行打印，可用于颅脑病灶病情判断、手术教学、模拟手术方式推演等。

Description

基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统及方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及颅脑病灶成像系统。
背景技术
目前人体颅脑模型，一般为采用标准模型，用于教学展示人体各部位的解剖关系，对医生进行不同部位的初步学习具有一些作用。但是由于标准模型，对于医生后期进行肿瘤疾病的开颅手术的患者不具有相关性。
目前医生在进行手术前期患者病灶的查看，往往是用过观看CT片来实现的，不利于医生对于患者的病灶进行前期直观的观摩。
针对这一问题，目前已存有采用3D打印装置进行颅脑的实时打印，用于观摩。比如专利号201610263855.2的一种3D打印，模具灌封获得人体脑颅模型的方法。然而，该专利打印出的模型，虽然能将肿瘤、颅骨、血管均进行打印，实现病灶所处方位的直观观摩，但是由于不具有讲解以及语言播报的效果，如若医生需要获知颅脑的一些信息(比如密度)，还需要去查阅CT片，较为不便。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，以解决现有颅脑模型无法语音播报的技术问题。
本发明的技术方案是：基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，包括一用于打印颅脑实体模型的3D打印装置以及一用于采集颅脑信息的影像采集装置，其特征在于，还包括电脑主机，所述电脑主机的信号输入端连接一影像采集装置，所述电脑主机的信号输出端连接所述3D打印装置；还包括一显示屏，所述显示屏用于显示影像采集装置采集到的图像信息以及电脑主机根据图像信息建立的3D模型，所述显示屏的信号输入端连接所述电脑主机；
还包括一发声装置，所述发声装置用于播放影像采集装置采集到的特征信息，所述发声装置的信号输入端连接所述电脑主机；
所述电脑主机获得影像采集装置采集到颅脑形态的图像信息后，进行3D重建，进而获得颅脑三维模型，所述电脑主机将颅脑三维模型数据输送至3D打印装置，3D打印装置打印影像采集装置采集到的颅脑相应的颅脑实体模型。
本专利通过显示屏以及发声装置的结合，进而实现了不同患者的颅脑模型的快速重建以及参数的语音播报，实现对扫描颅脑的信息具有可视化可听化的多维度直观感受。通过3D打印装置将颅脑实体模型进行打印，可用于颅脑病灶病情判断、手术教学、模拟手术方式推演等。
进一步优选地，所述影像采集装置包括CT机、MRI机、胶片扫描仪和用于拍摄胶片摄像装置中的至少一种。
进一步优选地，所述特征信息包括颅脑不同区域的密度信息、颅脑不同区域的尺寸信息。
进一步优选地，所述电脑主机内存储有模型数据库，所述模型数据库内存有标准颅脑模型的3D模型文件，3D模型文件包括3D模型文件不同区域的部件的特征信息，所述特征信息包括形态信息、尺寸信息、部件的名称信息以及密度信息；
所述电脑主机内还存有对标准颅脑模型不同区域进行教学介绍的通用介绍音频文件；
以所述电脑主机将影像采集装置采集到的图像信息获得的3D模型为当前诊断模型；
以标准颅脑模型为参考模型；
所述电脑主机当前诊断模型的特征信息与参考模型的特征信息进行一一匹配比对，分析获得当前的当前诊断模型的不同区域所对应的名称，并调取相应的通用介绍音频文件，电脑主机将当前诊断模型的不同区域与通用介绍音频文件建立链接关系；
当电脑主机接收到播放通用介绍指令后，控制发声装置将对应的介绍音频文件进行播放；
当电脑主机接收到播放当前诊断模型介绍指令后，控制发声装置将对应区域的特征信息进行语音播报。
进一步优选地，还包括一用于触发控制指令的指示棒，所述控制指令包括播放通用介绍指令以及当前诊断模型介绍指令。
进一步优选地，所述指示棒内安装有两个沿着指示棒长度方向设置的三维空间跟踪定位器；
所述指示棒的外侧还安装有一红外测距仪；所述红外测距仪的红外光发射方向与两个三维空间跟踪定位器的排布方向平行；
所述3D打印机包括一打印平台，所述打印平台的三个角部开设有用于竖直插入指示棒的插口，且三个插口依次为逆时针排布的第一插口、第二插口以及第三插口。
便于通过指示棒实现对打印平台进行位置校准，通过指示棒的指向，处理器可以获知指示棒当前所指的方向以及该方向上对应的模型部位。
进一步优选地，所述指示棒内还安装有一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述三维空间跟踪定位器，所述微型处理器系统还连接所述红外测距仪，所述微型处理器系统的信号输出端连接一无线通信模块；
所述电脑主机内安装有与所述无线通信模块相匹配的无线收发模块；
所述微型处理器系统与所述电脑主机无线通信连接，电脑主机获得三维空间跟踪定位器以及红外测距仪采集到的信号，分析获得指示棒的指向信息；所述电脑主机根据指示棒的指向信息获得指示棒所指的颅脑实体模型的相应区域；
如若指示棒触发播放通用介绍指令，当指示棒触发播放通用介绍后，将三维空间跟踪定位器的当前采集信息无线发送给电脑主机，所述电脑主机分析获得指示棒的指向信息，进而获得当前指向信息下所指向的区域，电脑主机调取所指向区域的对应的介绍音频文件，电脑主机控制发声装置将对应的介绍音频文件进行语音播放；
如若指示棒触发播放当前诊断模型介绍指令，当指示棒触发播放当前诊断模型介绍指令后，将三维空间跟踪定位器的当前采集信息无线发送给电脑主机，所述电脑主机分析获得指示棒的指向信息，进而获得当前指向信息下所指向的区域，电脑主机调取所指向区域的对应的特征信息，电脑主机控制发声装置将对应的特征信息进行语音播放。
进一步优选地，所述指示棒上设有用于显示与电脑主机是否信号传递完成的指示灯；
当指示棒在向电脑主机传递信号时，指示灯闪烁；当指示棒向电脑传递好信号时，指示灯呈绿灯状态；
所述指示棒通过三维空间跟踪定位器以及红外测距仪进行初始态下的方位校准；
校准方法包括如下步骤，步骤一，指示棒触发校准指令；步骤二，指示棒插设在第一插口，当三维空间跟踪定位器以及红外测距仪的采集到的信号1秒不变后，指示棒将当前三维空间跟踪定位器以及红外测距仪的采集到的信号发送给电脑主机，指示棒从闪烁变为绿灯状态后，指示棒从第一插口拔出插入第二插口，以此循环，进行第一插口、第二插口以及第三插口的插设；步骤三，电脑主机根据三个位置三维空间跟踪定位器以及红外测距仪采集到的信号，建立三维空间；
以第一插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A1(a1,b1,c1)、B1(a1，b1,c1+d)；
以第二插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A2(a2,b2,c2)、B2(a2,b2,c2+d)；
以第三插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A3(a3,b3,c3)、B3(a3,b3,c3+d)；
在第一插口、第二插口以及第三插口上，红外测距仪检测到的数值的差值不大于1mm,且以红外测距仪检测到的数据为e；
两个三维空间追踪定位器中靠近指示棒的头端的三维空间追踪定位器与红外测距仪的间距为f；
f大于e时，建立三维定位空间，以三维空间跟踪定位器的坐标为0(a2,b2,c2+e-f)处作为原点坐标；
以0(a2,b2,c2+e-f),X1(a3,b3,c3+d+e-f)所处的直线为X轴；
以0(a2,b2,c2+e-f),Y1(a1，b1,c1+d+e-f)所处的直线为Y轴；
以0(a2,b2,c2+e-f),A3(a3,b3,c3)所处的直线为Z轴；
3D打印机进行打印时，以0(a2,b2,c2+e-f),X1(a3,b3,c3+d+e-f)以及Y1(a1，b1,c1+d+e-f)所处的平面为打印面，3D模型上的任意一点在三维定位空间上存有对应点；
3D打印机进行打印时，以三维定位空间中的X1(a3,b3,c3+d+e-f)以及Y1(a1，b1,c1+d+e-f)的中点为待打印的3D模型的中心点；
当指示棒指向3D打印机打印出的颅脑实体模型后，触发播放当前诊断模型介绍指令，指示棒将当前两个三维空间跟踪定位器的坐标发送给电脑主机，电脑主机将当前指示棒的位置信息进行处理后，获知指示棒的指向。
3D打印机包括用于打印病灶部位的打印物料，打印物料内混合有一示踪剂，所述示踪剂是磁粉或者荧光粉；
所述指示棒的前端还可拆卸连接有一穿刺针，所述穿刺针的头端设有用于是否接触到示踪剂的感应装置；
所述指示棒上还安装有用于显示穿刺针的头端是否接触到病灶部位的警示灯，当感应装置穿刺针的头端接触到病灶部位，也就是示踪剂时，警示灯发出绿光，当感应装置没有接触到病灶部位时，警示灯发出红光；
当所述示踪剂是磁粉时，所述感应装置是磁感应装置；
当所述示踪剂是荧光粉时，所述感应装置包括相邻设置的发光装置以及摄像装置，所述发光装置的发光方向以及所述摄像装置的摄像方向均朝前。
本专利通过穿刺针与病灶部位的特殊打印，便于进行模拟穿刺手术，提高在人体上手术的精准度。模拟穿刺手术时，通过穿刺针对颅脑实体模型进行穿刺，将穿刺针固定在可驱动穿刺针三维运动的三维定位仪上，三维定位仪安装设定的轨迹进行穿刺。通过示踪剂以及感应装置的结合，来验证设定的轨迹能否正确穿刺到病灶。提高手术成功率。
进一步优选地，还包括一智能终端，所述智能终端是手机、电脑或者平板；
所述智能终端安装有模型重建软件，所述模型重建软件调取摄像装置采集的CT片的画面信息，模型重建软件根据摄像装置采集的MRI胶片或者CT胶片的画面信息建立仿真三维模型。
便于用户拿到MRI胶片或者CT片后，通过模型重建软件将MRI胶片或者CT片的断层平面信息逐层叠加拟合出仿真三维模型。
所述画面信息包括不同断层平面下的断层画面以及相邻断层画面的间距信息；
模型重建软件首先将断层画面按照相邻的断层画面间距信息排布后，相邻的断层画面中相应位置且相似的色彩亮度区域的外轮廓进行放样对接，获得仿真三维模型。进而实现直观性。MRI胶片或者CT片颅脑的不同部位往往不同不同色彩以及亮度进行显示的。脑室、脑灰质、脑白质、病灶以及颅骨的密度往往不同，在MRI片或者CT片上呈现的画面的色彩和亮度也不同。
智能终端连接3D打印机，将仿真三维模型传递给3D打印机进行打印，进而实时获得实体模型，具有现场直观性。还可以模拟手术。
所述颅脑实体模型包括至少三个子部件，至少三个子部件中相邻的子部件通过连接件相连；
所述3D打印机包括用于打印子部件的第一打印组件以及用于打印连接件的第二打印组件；
所述第一打印组件包括第一打印头以及第一光敏树脂盒，所述第一光敏树脂盒通过一输料管与所述第一打印头相连；
所述第二打印组件包括第二打印头以及第二光敏树脂盒，所述第二光敏树脂盒通过输料管与所述第二打印头相连；
所述第一打印头与所述第二打印头相邻设置，且均安装固定在三轴运动的运动平台上；
所述第一光敏树脂盒与所述第二光敏树脂盒相邻设置；
所述第一光敏树脂盒的光敏树脂浓度大于所述第二光敏树脂盒的光敏树脂浓度。
本专利通过相较传统存有单一打印组件的3D打印机，增设有一个打印组件，便于实现连接件的打印，通过光敏树脂浓度的差异，便于打印后的成品，通过施力可以掰离，更具有直观性。
子部件可以是颅顶模拟子部件、颅底模拟子部件、下颌骨模拟子部件、端脑模拟子部件、间脑模拟子部件、小脑模拟子部件、中脑模拟子部件、脑桥模拟子部件和延髓模拟子部件中的任意一种。
基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统的成像方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤一，通过影像采集装置对患者的脑颅、CT胶片或者MRI胶片进行扫描后，导出成多个连续的dcm格式光栅图像文件；
步骤二，将所有连续的dcm文件导入到Mimics软件中进行重建，自动得到一个可编辑的颅脑三维模型，直观显示病灶的大小、位置及其与相关组织的关系，通过软件导出成颅脑三维模型的stl格式文件；
用户对颅脑三维模型进行编辑，剔除无关组织结构以简化模型；
步骤三，将stl文件导入3D打印机，3D打印机自动根据stl文件完成颅脑实体模型的打印成型。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明的指示笔在三个插口处时与打印平台的打印面配合状态下的一种结构示意图；
图3为本发明打印平台的一种结构示意图。
图中：1为影像采集装置，2为电脑主机，3为3D打印装置，4为显示屏，5为发声装置，6为打印平台，7为指示棒，8为气囊，9为进气管路，10为出气管路，11为单向进气阀，12为单向出气阀，61为第一插口，72为第二插口，73为第三插口，74为微型处理器系统，75为无线通信模块，76为头端三维空间跟踪定位器，77为尾端三维空间跟踪定位器，78为红外测距仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，包括一用于打印颅脑实体模型的3D打印装置3以及一用于采集颅脑信息的影像采集装置1，还包括电脑主机2，电脑主机2的信号输入端连接一影像采集装置1，影像采集装置包括CT机、MRI机、胶片扫描仪和用于拍摄胶片摄像装置中的至少一种；电脑主机2的信号输出端连接3D打印装置3；还包括一显示屏4，显示屏4用于显示影像采集装置1采集到的图像信息以及电脑主机2根据图像信息建立的3D模型，显示屏4的信号输入端连接电脑主机2；还包括一发声装置5，发声装置5用于播放影像采集装置1采集到的特征信息，发声装置5的信号输入端连接电脑主机2；电脑主机2获得影像采集装置1采集到颅脑形态的图像信息后，进行3D重建，进而获得颅脑三维模型，电脑主机2将颅脑三维模型数据输送至3D打印装置3，3D打印装置3打印影像采集装置1采集到的颅脑相应的颅脑实体模型。本专利通过显示屏4以及发声装置5的结合，进而实现了不同患者的颅脑模型的快速重建以及参数的语音播报，实现对扫描颅脑的信息具有可视化可听化的多维度直观感受。
特征信息包括颅脑不同区域的密度信息、颅脑不同区域的尺寸信息以及颅脑不同区域的形态信息。
电脑主机2内存储有模型数据库，模型数据库内存有标准颅脑模型的3D模型文件，3D模型文件包括3D模型文件不同区域的部件的特征信息，特征信息包括形态信息、尺寸信息、部件的名称信息以及密度信息；
电脑主机2内还存有对标准颅脑模型不同区域进行教学介绍的通用介绍音频文件；以电脑主机2将影像采集装置1采集到的图像信息获得的3D模型为当前诊断模型；以标准颅脑模型为参考模型；电脑主机2当前诊断模型的特征信息与参考模型的特征信息进行一一匹配比对，分析获得当前的当前诊断模型的不同区域所对应的名称，并调取相应的通用介绍音频文件，电脑主机2将当前诊断模型的不同区域与通用介绍音频文件建立链接关系；当电脑主机2接收到播放通用介绍指令后，控制发声装置5将对应的介绍音频文件进行播放；当电脑主机2接收到播放当前诊断模型介绍指令后，控制发声装置5将对应区域的特征信息进行语音播报。
参见图2，还包括一用于触发控制指令的指示棒7，控制指令包括播放通用介绍指令以及当前诊断模型介绍指令。指示棒内安装有两个沿着指示棒长度方向设置的三维空间跟踪定位器；指示棒7的外侧还安装有一红外测距仪；红外测距仪的红外光发射方向与两个三维空间跟踪定位器的排布方向平行；3D打印机包括一打印平台6，打印平台6的三个角部开设有用于竖直插入指示棒的插口，且三个插口依次为逆时针排布的第一插口71、第二插口72以及第三插口73。便于通过指示棒实现对打印平台6进行位置校准，通过指示棒的指向，处理器可以获知指示棒当前所指的方向以及该方向上对应的模型部位。两个三维空间追踪定位器分别头端三维空间跟踪定位器76以及尾端三维空间跟踪定位器77。尾端三维空间跟踪定位器77、头端三维空间跟踪定位器76沿着红外测距仪的红外光发射方向从前至后排布。
指示棒7内还安装有一微型处理器系统74，微型处理器系统74连接三维空间跟踪定位器，微型处理器系统74还连接红外测距仪78，微型处理器系统74的信号输出端连接一无线通信模块75；电脑主机内安装有与无线通信模块75相匹配的无线收发模块；微型处理器系统74与电脑主机无线通信连接，电脑主机获得三维空间跟踪定位器以及红外测距仪78采集到的信号，分析获得指示棒的指向信息；电脑主机根据指示棒的指向信息获得指示棒所指的颅脑实体模型的相应区域；如若指示棒触发播放通用介绍指令，当指示棒触发播放通用介绍后，将三维空间跟踪定位器的当前采集信息无线发送给电脑主机，电脑主机分析获得指示棒的指向信息，进而获得当前指向信息下所指向的区域，电脑主机调取所指向区域的对应的介绍音频文件，电脑主机控制发声装置将对应的介绍音频文件进行语音播放；如若指示棒触发播放当前诊断模型介绍指令，当指示棒触发播放当前诊断模型介绍指令后，将三维空间跟踪定位器的当前采集信息无线发送给电脑主机，电脑主机分析获得指示棒的指向信息，进而获得当前指向信息下所指向的区域，电脑主机调取所指向区域的对应的特征信息，电脑主机控制发声装置将对应的特征信息进行语音播放。
指示棒上设有用于显示与电脑主机是否信号传递完成的指示灯；当指示棒在向电脑主机传递信号时，指示灯闪烁；当指示棒向电脑传递好信号时，指示灯呈绿灯状态；指示棒通过三维空间跟踪定位器以及红外测距仪进行初始态下的方位校准；校准方法包括如下步骤，步骤一，指示棒触发校准指令；步骤二，指示棒插设在第一插口，当三维空间跟踪定位器以及红外测距仪的采集到的信号1秒不变后，指示棒将当前三维空间跟踪定位器以及红外测距仪的采集到的信号发送给电脑主机，指示棒从闪烁变为绿灯状态后，指示棒从第一插口拔出插入第二插口，以此循环，进行第一插口、第二插口以及第三插口的插设；步骤三，电脑主机根据三个位置三维空间跟踪定位器以及红外测距仪采集到的信号，建立三维空间；
以第一插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A1(a1,b1,c1)、B1(a1，b1,c1+d)；
以第二插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A2(a2,b2,c2)、B2(a2,b2,c2+d)；
以第三插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A3(a3,b3,c3)、B3(a3,b3,c3+d)；
在第一插口、第二插口以及第三插口上，红外测距仪检测到的数值的差值不大于1mm,且以红外测距仪检测到的数据为e；两个三维空间追踪定位器中靠近指示棒的头端的三维空间追踪定位器与红外测距仪的间距为f；
f大于e时，建立三维定位空间，以三维空间跟踪定位器的坐标为0(a2,b2,c2+e-f)处作为原点坐标；以0(a2,b2,c2+e-f),X1(a3,b3,c3+d+e-f)所处的直线为X轴；以0(a2,b2,c2+e-f),Y1(a1，b1,c1+d+e-f)所处的直线为Y轴；以0(a2,b2,c2+e-f),A3(a3,b3,c3)所处的直线为Z轴；3D打印机进行打印时，以0(a2,b2,c2+e-f),X1(a3,b3,c3+d+e-f)以及Y1(a1，b1,c1+d+e-f)所处的平面为打印面，3D模型上的任意一点在三维定位空间上存有对应点；3D打印机进行打印时，以三维定位空间中的X1(a3,b3,c3+d+e-f)以及Y1(a1，b1,c1+d+e-f)的中点为待打印的3D模型的中心点；当指示棒指向3D打印机打印出的颅脑实体模型后，触发播放当前诊断模型介绍指令，指示棒将当前两个三维空间跟踪定位器的坐标发送给电脑主机，电脑主机将当前指示棒的位置信息进行处理后，获知指示棒的指向。
3D打印机包括用于打印病灶部位的打印物料，打印物料内混合有一示踪剂，示踪剂是磁粉或者荧光粉；指示棒的前端还可拆卸连接有一穿刺针，穿刺针的头端设有用于是否接触到示踪剂的感应装置；指示棒上还安装有用于显示穿刺针的头端是否接触到病灶部位的警示灯，当感应装置穿刺针的头端接触到病灶部位，也就是示踪剂时，警示灯发出绿光，当感应装置没有接触到病灶部位时，警示灯发出红光；当示踪剂是磁粉时，感应装置是磁感应装置；当示踪剂是荧光粉时，感应装置包括相邻设置的发光装置以及摄像装置，发光装置的发光方向以及摄像装置的摄像方向均朝前。本专利通过穿刺针与病灶部位的特殊打印，便于进行模拟穿刺手术，提高在人体上手术的精准度。模拟穿刺手术时，通过穿刺针对颅脑实体模型进行穿刺，将穿刺针固定在可驱动穿刺针三维运动的三维定位仪上，三维定位仪安装设定的轨迹进行穿刺。通过示踪剂以及感应装置的结合，来验证设定的轨迹能否正确穿刺到病灶。提高手术成功率。
还包括一智能终端，智能终端是手机、电脑或者平板；智能终端安装有模型重建软件，模型重建软件调取摄像装置采集的MRI胶片或者CT胶片的画面信息，模型重建软件根据摄像装置采集的MRI胶片或者CT胶片的画面信息建立仿真三维模型。便于用户拿到MRI胶片或者CT胶片后，通过模型重建软件将MRI胶片或者CT胶片的断层平面信息逐层叠加拟合出仿真三维模型。MRI胶片或者CT胶片上的画面信息包括不同断层平面下的断层画面以及相邻断层画面的间距信息；模型重建软件首先将断层画面按照相邻的断层画面间距信息排布后，相邻的断层画面中相应位置且相似的色彩亮度区域的外轮廓进行放样对接，获得仿真三维模型。进而实现直观性。智能终端连接3D打印机，将仿真三维模型传递给3D打印机进行打印，进而实时获得实体模型，具有现场直观性。MRI胶片或者CT片颅脑的不同部位往往不同不同色彩以及亮度进行显示的。脑室、脑灰质、脑白质、病灶以及颅骨的密度往往不同，在MRI片或者CT片上呈现的画面的色彩和亮度也不同。
颅脑实体模型包括至少三个子部件，至少三个子部件中相邻的子部件通过连接件相连；3D打印机包括用于打印子部件的第一打印组件以及用于打印连接件的第二打印组件；第一打印组件包括第一打印头以及第一光敏树脂盒，第一光敏树脂盒通过一输料管与第一打印头相连；第二打印组件包括第二打印头以及第二光敏树脂盒，第二光敏树脂盒通过输料管与第二打印头相连；第一打印头与第二打印头相邻设置，且均安装固定在三轴运动的运动平台上；第一光敏树脂盒与第二光敏树脂盒相邻设置；第一光敏树脂盒的光敏树脂浓度大于第二光敏树脂盒的光敏树脂浓度。本专利通过相较传统存有单一打印组件的3D打印机，增设有一个打印组件，便于实现连接件的打印，通过光敏树脂浓度的差异，便于打印后的成品，通过施力可以掰离，更具有直观性。子部件可以是颅顶模拟子部件、颅底模拟子部件、下颌骨模拟子部件、端脑模拟子部件、间脑模拟子部件、小脑模拟子部件、中脑模拟子部件、脑桥模拟子部件和延髓模拟子部件中的任意一种。颅脑实体模型包括颅骨模型以及脑组织模型，颅骨模型中相邻的子部件的连接处为骨缝处。
参见图3，打印平台上安装有用于支撑颅骨模型的气囊8，气囊8连接有一进气管路9以及出气管路10，进气管路9远离气囊8的一端连接有单向进气阀11，出气管路10远离气囊的一端连接有单向出气阀12；打印平台是一中空壳体，中空壳体的顶部开设有用于进气管路以及出气管路延伸至中空壳体内的开口，中空壳体的侧壁开设有用于安装单向进气阀以及单向出气阀的安装孔，单向进气阀的进气端外露于中空壳体，单向出气阀的出气端外露于中空壳体。本专利通过增设有气囊，便于实现对颅骨的支撑，通过气囊的充气与排气，便于模型支撑以及收纳两种模式的切换。气囊的外表面固定有与子部件一一对应的标识体；标识体是印刷在气囊外表面的印刷字样或者颜料层；相邻的标识体通过分割线分割。便于学员将子部件拆卸后，对应着标识体进行拼装。分割线，提高拼接效果。气囊5的外表面通过分割线分割成对应于不同子部件的区域。每个区域均黏附有一磁性颗粒构成的磁铁层，子部件的内壁设有与磁铁层磁性连接的磁性层。出气管路上安装有一压力表。压力表的表盘安装在中空壳体上端。
基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统的成像方法，包括如下步骤:
步骤一，通过影像采集装置对患者的脑颅、CT胶片或者MRI胶片进行扫描后，导出成多个连续的dcm格式光栅图像文件；步骤二，将所有连续的dcm文件导入到Mimics软件中进行重建，自动得到一个可编辑的颅脑三维模型，直观显示病灶的大小、位置及其与相关组织的关系，通过软件导出成颅脑三维模型的stl格式文件；用户对颅脑三维模型进行编辑，剔除无关组织结构以简化模型；
步骤三，将stl文件导入3D打印机，3D打印机自动根据stl文件完成颅脑实体模型的打印成型。
当影像采集装置为CT机或者MRI机时，扫描脑颅，导出导出成多个连续的dcm格式光栅图像文件。
当影像采集装置为胶片扫描仪或者用于拍摄胶片摄像装置时，扫描CT胶片或者MRI胶片，电脑主机将影像采集装置获得的图像信息进行识别转化，电脑主机调取胶片上的参数信息，将参数信息导入服务器获得相应参数信息对应的源文件，电脑主机将服务器的源文件进行下载，导出成多个连续的dcm格式光栅图像文件。参数信息包括胶片上的患者基本信息、扫描条件、扫描设备信息，患者基本信息包括年龄、性别，扫描设备信息包括设备型号、设备所处医院。颅脑三维模型生成后，在显示屏上显示病灶的不同位置的画面。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，包括一用于打印颅脑实体模型的3D打印装置以及一用于采集颅脑信息的影像采集装置，其特征在于，还包括电脑主机，所述电脑主机的信号输入端连接一影像采集装置，所述电脑主机的信号输出端连接所述3D打印装置；还包括一显示屏，所述显示屏用于显示影像采集装置采集到的图像信息以及电脑主机根据图像信息建立的3D模型，所述显示屏的信号输入端连接所述电脑主机；
还包括一发声装置，所述发声装置用于播放影像采集装置采集到的特征信息，所述发声装置的信号输入端连接所述电脑主机；
所述电脑主机获得影像采集装置采集到颅脑形态以及颅内病灶部位的图像信息后，进行3D重建，进而获得颅脑三维模型，所述电脑主机将颅脑三维模型数据输送至3D打印装置，3D打印装置打印影像采集装置采集到的颅脑相应的颅脑实体模型。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，其特征在于：
所述影像采集装置包括CT机、MRI机、胶片扫描仪和用于拍摄胶片摄像装置中的至少一种；
所述特征信息包括颅脑不同区域的密度信息、颅脑不同区域的尺寸信息。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，其特征在于：所述电脑主机内存储有模型数据库，所述模型数据库内存有标准颅脑模型的3D模型文件，3D模型文件包括3D模型文件不同区域的部件的特征信息，所述特征信息包括形态信息、尺寸信息、部件的名称信息以及密度信息；
所述电脑主机内还存有对标准颅脑模型不同区域进行教学介绍的通用介绍音频文件；
以所述电脑主机将影像采集装置采集到的图像信息获得的3D模型为当前诊断模型；
以标准颅脑模型为参考模型；
所述电脑主机当前诊断模型的特征信息与参考模型的特征信息进行一一匹配比对，分析获得当前的当前诊断模型的不同区域所对应的名称，并调取相应的通用介绍音频文件，电脑主机将当前诊断模型的不同区域与通用介绍音频文件建立链接关系；
当电脑主机接收到播放通用介绍指令后，控制发声装置将对应的介绍音频文件进行播放；
当电脑主机接收到播放当前诊断模型介绍指令后，控制发声装置将对应区域的特征信息进行语音播报。
4.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，其特征在于：还包括一用于触发控制指令的指示棒，所述控制指令包括播放通用介绍指令以及当前诊断模型介绍指令。
5.根据权利要求4所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，其特征在于：所述指示棒内安装有两个沿着指示棒长度方向设置的三维空间跟踪定位器；
所述指示棒的外侧还安装有一红外测距仪；所述红外测距仪的红外光发射方向与两个三维空间跟踪定位器的排布方向平行；
所述3D打印机包括一打印平台，所述打印平台的三个角部开设有用于竖直插入指示棒的插口，且三个插口依次为逆时针排布的第一插口、第二插口以及第三插口。
6.根据权利要求5所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，其特征在于：所述指示棒内还安装有一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述三维空间跟踪定位器，所述微型处理器系统还连接所述红外测距仪，所述微型处理器系统的信号输出端连接一无线通信模块；
所述电脑主机内安装有与所述无线通信模块相匹配的无线收发模块；
所述微型处理器系统与所述电脑主机无线通信连接，电脑主机获得三维空间跟踪定位器以及红外测距仪采集到的信号，分析获得指示棒的指向信息；所述电脑主机根据指示棒的指向信息获得指示棒所指的颅脑实体模型的相应区域；
如若指示棒触发播放通用介绍指令，当指示棒触发播放通用介绍后，将三维空间跟踪定位器的当前采集信息无线发送给电脑主机，所述电脑主机分析获得指示棒的指向信息，进而获得当前指向信息下所指向的区域，电脑主机调取所指向区域的对应的介绍音频文件，电脑主机控制发声装置将对应的介绍音频文件进行语音播放；
如若指示棒触发播放当前诊断模型介绍指令，当指示棒触发播放当前诊断模型介绍指令后，将三维空间跟踪定位器的当前采集信息无线发送给电脑主机，所述电脑主机分析获得指示棒的指向信息，进而获得当前指向信息下所指向的区域，电脑主机调取所指向区域的对应的特征信息，电脑主机控制发声装置将对应的特征信息进行语音播放。
7.根据权利要求6所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，其特征在于：所述指示棒上设有用于显示与电脑主机是否信号传递完成的指示灯；
当指示棒在向电脑主机传递信号时，指示灯闪烁；当指示棒向电脑传递好信号时，指示灯呈绿灯状态；
所述指示棒通过三维空间跟踪定位器以及红外测距仪进行初始态下的方位校准；
校准方法包括如下步骤，步骤一，指示棒触发校准指令；步骤二，指示棒插设在第一插口，当三维空间跟踪定位器以及红外测距仪的采集到的信号1秒不变后，指示棒将当前三维空间跟踪定位器以及红外测距仪的采集到的信号发送给电脑主机，指示棒从闪烁变为绿灯状态后，指示棒从第一插口拔出插入第二插口，以此循环，进行第一插口、第二插口以及第三插口的插设；步骤三，电脑主机根据三个位置三维空间跟踪定位器以及红外测距仪采集到的信号，建立三维空间；
以第一插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A1(a1,b1,c1)、B1(a1，b1,c1+d)；
以第二插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A2(a2,b2,c2)、B2(a2,b2,c2+d)；
以第三插口上，指示棒的两个三维空间跟踪定位器采集到的坐标为A3(a3,b3,c3)、B3(a3,b3,c3+d)；
在第一插口、第二插口以及第三插口上，红外测距仪检测到的数值的差值不大于1mm,且以红外测距仪检测到的数据为e；
两个三维空间追踪定位器中靠近指示棒的头端的三维空间追踪定位器与红外测距仪的间距为f；
f大于e时，建立三维定位空间，以三维空间跟踪定位器的坐标为0(a2,b2,c2+e-f)处作为原点坐标；
以0(a2,b2,c2+e-f),X1(a3,b3,c3+d+e-f)所处的直线为X轴；
以0(a2,b2,c2+e-f),Y1(a1，b1,c1+d+e-f)所处的直线为Y轴；
以0(a2,b2,c2+e-f),A3(a3,b3,c3)所处的直线为Z轴；
3D打印机进行打印时，以0(a2,b2,c2+e-f),X1(a3,b3,c3+d+e-f)以及Y1(a1，b1,c1+d+e-f)所处的平面为打印面，3D模型上的任意一点在三维定位空间上存有对应点；
3D打印机进行打印时，以三维定位空间中的X1(a3,b3,c3+d+e-f)以及Y1(a1，b1,c1+d+e-f)的中点为待打印的3D模型的中心点；
当指示棒指向3D打印机打印出的颅脑实体模型后，触发播放当前诊断模型介绍指令，指示棒将当前两个三维空间跟踪定位器的坐标发送给电脑主机，电脑主机将当前指示棒的位置信息进行处理后，获知指示棒的指向。
8.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，其特征在于：还包括一智能终端，所述智能终端是手机、电脑或者平板；
所述智能终端安装有模型重建软件，所述模型重建软件调取摄像装置采集的MRI胶片或者CT胶片的画面信息，模型重建软件根据摄像装置采集的MRI胶片或者CT胶片的画面信息建立仿真三维模型。
9.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统，其特征在于：3D打印机包括用于打印病灶部位的打印物料，打印物料内混合有一示踪剂，所述示踪剂是磁粉或者荧光粉；
所述指示棒的前端还可拆卸连接有一穿刺针，所述穿刺针的头端设有用于是否接触到示踪剂的感应装置；
所述指示棒上还安装有用于显示穿刺针的头端是否接触到病灶部位的警示灯，当感应装置穿刺针的头端接触到病灶部位，也就是示踪剂时，警示灯发出绿光，当感应装置没有接触到病灶部位时，警示灯发出红光；
当所述示踪剂是磁粉时，所述感应装置是磁感应装置；
当所述示踪剂是荧光粉时，所述感应装置包括相邻设置的发光装置以及摄像装置，所述发光装置的发光方向以及所述摄像装置的摄像方向均朝前。
10.权利要求1至9中任意一项所述的基于3D打印技术的颅脑病灶可视化成像系统的成像方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤一，通过影像采集装置对脑颅、MRI胶片或者CT胶片进行扫描后，导出成多个连续的dcm格式光栅图像文件；
步骤二，将所有连续的dcm文件导入到Mimics软件中进行重建，自动得到一个可编辑的颅脑三维模型，直观显示病灶的大小、位置及其与相关组织的关系，通过软件导出成颅脑三维模型的stl格式文件；
用户对颅脑三维模型进行编辑，剔除无关组织结构以简化模型；
步骤三，将stl文件导入3D打印机，3D打印机自动根据stl文件完成颅脑实体模型的打印成型。
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