CN114668497A - 一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手术建模领域技术领域，且公开了一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，包括手术流程预演系统、手术定位系统，所述手术流程预演系统包括手术流程播报系统、手术三维建模系统和手术流程示教系统，将相关检查数据导入到手术流程预演系统中，系统将对各项数据进行计算和分析，手术三维建模系统对术前二维的CT/MRI影像进行三维重建，手术流程示教系统分为手术预演和手术实施过程示教。本发明中，通过系统将对各项数据进行计算和分析，计算出准备切除的肝脏体积大小和剩余肝脏体积大小，实时测量肿瘤与重要血管三维空间距离数据，计算出可选择性切除肝的体积大小，大大提高手术实施效率。

Description

一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统

技术领域

本发明涉及手术建模领域技术领域，尤其涉及一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统。

背景技术

提起肝脏手术很多老百姓想到的是手术台上刀光血影，手术病人承受着巨大的刀口疼痛，手术后好几天不能进食，病人家属忙得团团转，完全康复需要好几个月，肚皮上永远留下经典的“奔驰”标志样疤痕，而且会经常瘙痒、疼痛，这些关于传统肝脏手术的描述并没有错，传统手术的确是把双刃剑，清除病灶的同时，造成机体大损伤，随着医疗技术和医疗设备的不断提高，现在微创手术的比例越来越高，目前在一些微创手术开展比较好的大医院约有一半的腹部手术可以在腹腔镜下完成，腹腔镜肝脏手术的比例也越来越高，而未来随着腔镜技术的发展，80％-90％的腹部手术可以通过腹腔镜完成。微创手术已由当初单纯的技术进步发展成为患者和医生所共同最求的一种理念，并且已经成为现代外科发展的主流方向之一。

肝脏的血液循环十分丰富，它是由门静脉和肝动脉双重供血:流入肝脏的血液1/4来自肝动脉，它主要供给肝脏所需的氧气，另外3/4来自门静脉(由胃、肠、脾、胰等脏器静脉汇集而成)，它把来自消化道的各种营养和有害物质输入肝脏，经肝脏加工处理后，进入全身循环，由于肝脏周围血管分布复杂，如果不能提前对周围脉管分布以及走向进行确认，就很难提前设计出合理的切口位置，降低了手术实施效率，延长手术时间。

为此，我们提出一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，包括手术流程预演系统、手术定位系统，所述手术流程预演系统包括手术流程播报系统、手术三维建模系统和手术流程示教系统，将相关检查数据导入到手术流程预演系统中，系统将对各项数据进行计算和分析，手术三维建模系统对术前二维的CT/MRI影像进行三维重建，生成三维模型，三维模型直观显示肿瘤侵犯肝脏的精准位置，并进行详细的测量，虚拟地计划和实施手术，手术流程示教系统分为手术预演和手术实施过程示教；

所述手术定位系统是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示。

作为优选，所述手术流程预演系统计算出准备切除的肝脏体积大小和剩余肝脏体积大小，实时测量肿瘤与重要血管三维空间距离数据，计算出可选择性切除肝的体积大小，通过手术流程播报系统对各项数据进行播报，使实施手术的医师对各项数据进行深入性的了解。

作为优选，所述手术三维建模系统进行三维模型建立，将空间参考零点位置的电极留影，适当标记主要解剖结构，在手术中，用于监测模型是否有移动，如果患者由于疼痛、镇静、打鼾呼吸有显著变化时，重新进行呼吸补偿，此外术前计划导管和电极数目，在最终建立模型优化前，将所须电极和导管置于目标位置，观察患者的呼吸变化、体位变化，核对电极的位置和标记位置，确定模型是否可以继续使用，或重新建模。

作为优选，所述手术三维建模系统，通过医学3D打印机将三维模型按1：1还原打印出来，让医生可以直观地看到手术部位的三维结构，从三维模型中规划手术过程。

作为优选，所述手术预演是计算机根据输入的各项数据进行三维动画预演，使医师对接下来实施手术过程中的各项流程和事项进一步了解。

作为优选，所述手术实施过程示教包括触摸屏控制模块、图像输出模块和语音对讲模块，手术实施过程示教大大满足医院的学术交流和技术的交流，示教高清显示模块支持任意画面缩放和手术室与主会场的视音频双向交互，支持手术床旁触摸屏控制示教系统与手术床旁直观调阅控制切换医嘱信息、电子病历、PACS医学影像和监护仪视频信息的显示，通过设置的手术流程示教系统，方便学术的交流提升，采用手术现场实时转播和音视频互动讲解的方式，可在任意示教室、办公室、会议室或培训中心观摩手术室实况，与手术室医生进行双向语音交互，同时将手术室图像输出到配置大屏，可放大显示，更加清晰直观，改变了以往局限于手术室内只能容纳少量人数的状况，也改变了以往通过录像等形式学习缺乏互动交流的限制。

作为优选，所述手术定位系统延伸了医生有限的视觉范围，通过在外科手术中引入实时图像，有效提高手术精度，缩短手术时间，减少手术创口以及并发症的发生。

作为优选，所述手术定位系统通过数字化的手术导航系统有利于网络传输和数字存储，实现远程手术协作、手术规划仿真与教学、诊疗过程记录及回放。

有益效果

本发明提供了一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统。具备以下有益效果：

(1)、该一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，将相关检查数据导入到手术流程预演系统中，系统将对各项数据进行计算和分析，计算出准备切除的肝脏体积大小和剩余肝脏体积大小，实时测量肿瘤与重要血管三维空间距离数据，计算出可选择性切除肝的体积大小，通过手术流程播报系统对各项数据进行播报，使实施手术的医师对各项数据进行深入性的了解，达到了加深医师对患者手术中各项数据的了解。

(2)、该一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，过手术三维建模系统对术前二维的CT/MRI影像进行三维重建，生成三维模型，三维模型直观显示肿瘤侵犯肝脏的精准位置，从三维模型中规划手术过程，使外科医生可以从任何角度观察肝脏模型，进行详细的测量，虚拟地计划和实施手术，可以用更直观、更容易理解的方式向患者和家长解释疾病和治疗过程，随后通过医学3D打印机将三维模型按1：1还原打印出来，达到了让医生可以直观地看到手术部位的三维结构的效果，达到了使用更容易理解的方式向患者和患者家人解释疾病和治疗过程。

(3)、该一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，手术预演是计算机根据输入的各项数据进行三维手术动画预演，使医师对接下来实施手术过程中的各项流程和事项进一步了解，提高手术实施效率。

(4)、该一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，手术实施过程示教大大满足医院的学术交流和技术的交流，示教高清显示模块支持任意画面缩放和手术室与主会场的视音频双向交互，支持手术床旁触摸屏控制示教系统与手术床旁直观调阅控制切换医嘱信息、电子病历、PACS医学影像和监护仪视频信息的显示，通过设置的手术流程示教系统，方便学术的交流提升，采用手术现场实时转播和音视频互动讲解的方式，可在任意示教室、办公室、会议室或培训中心观摩手术室实况，与手术室医生进行双向语音交互，同时将手术室图像输出到配置大屏，可放大显示，更加清晰直观，改变了以往局限于手术室内只能容纳少量人数的状况，也改变了以往通过录像等形式学习缺乏互动交流的限制，达到了方便手术过程实时播放和双向沟通的效果，方便学术交流，更好的提高了自身的学术水平。

(5)、该一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，手术定位系统是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示，使医生对手术器械相对病人解剖结构的位置一目了然，使外科手术更快速、更精确、更安全，手术定位系统是减低手术风险的有效措施，手术定位系统延伸了医生有限的视觉范围，通过在外科手术中引入实时图像，有效提高手术精度，缩短手术时间，减少手术创口以及并发症的发生，达到了提高手术效率和安全性的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其他的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明系统总流程图；

图2为本发明手术流程预演系统示意图；

图3为本发明手术流程示教系统示意图。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，如图1-图3所示，包括手术流程预演系统、手术定位系统，传统的肝脏肿瘤手术前评估，通常只能通过CT或磁共振对肿瘤进行观察，但由于CT与和磁共振图像都是二维平面图，对肿瘤的观察很难做到面面俱到，更难以精确把握肝脏肿瘤距离血管的切除空间，因此，之前在进行肝癌手术时，医生只能根据长期积累的经验选择切除方案，缺乏精确的数据评估及比例分析，手术规划三维建模系统可以提前让医生熟悉整个手术流程，手术流程预演系统包括手术流程播报系统、手术三维建模系统和手术流程示教系统，将相关检查数据导入到手术流程预演系统中，系统将对各项数据进行计算和分析，计算出准备切除的肝脏体积大小和剩余肝脏体积大小，实时测量肿瘤与重要血管三维空间距离数据，计算出可选择性切除肝的体积大小，通过手术流程播报系统对各项数据进行播报，使实施手术的医师对各项数据进行深入性的了解，播报完各项数据后，通过手术三维建模系统对术前二维的CT/MRI影像进行三维重建，生成三维模型，三维模型建立后，应该将空间参考零点位置的电极留影，适当标记主要解剖结构，在手术中，用于监测模型是否有移动，如果患者由于疼痛、镇静、打鼾呼吸有显著变化时，应该重新进行呼吸补偿，此外术前计划导管和电极数目，在最终建立模型优化前，将所须电极和导管置于目标位置，观察患者的呼吸变化、体位变化，必要时核对上述电极的位置和标记位置，确定模型是否可以继续使用，或须重新建模，三维模型直观显示肿瘤侵犯肝脏的精准位置，从三维模型中规划手术过程，使外科医生可以从任何角度观察肝脏模型，进行详细的测量，虚拟地计划和实施手术，可以用更直观、更容易理解的方式向患者和家长解释疾病和治疗过程，随后通过医学3D打印机将三维模型按1：1还原打印出来，让医生可以直观地看到手术部位的三维结构，手术流程示教系统分为手术预演和手术实施过程示教，手术预演是计算机根据输入的各项数据进行三维动画预演，使医师对接下来实施手术过程中的各项流程和事项进一步了解，提高手术实施效率，手术实施过程示教包括触摸屏控制模块、图像输出模块和语音对讲模块，手术实施过程示教大大满足医院的学术交流和技术的交流，手术流程示教系统多次实地的调研和沟通，为提高医护水平和手术的实施效率，满足医院临床手术的教学观摩和学术的交流，示教高清显示模块支持任意画面缩放和手术室与主会场的视音频双向交互，支持手术床旁触摸屏控制示教系统与手术床旁直观调阅控制切换医嘱信息、电子病历、PACS医学影像和监护仪视频信息的显示，通过设置的手术流程示教系统，方便学术的交流提升，使更多的医疗人员通过手术示教，采用手术现场实时转播和音视频互动讲解的方式，可在任意示教室、办公室、会议室或培训中心观摩DSA手术室实况，与手术室医生进行双向语音交互，同时将手术室图像输出到配置大屏，可放大显示，更加清晰直观，主任办公室可以实时接收手术室直播画面，并可进行语音对讲，改变了以往局限于手术室内只能容纳少量人数的状况，也改变了以往通过录像等形式学习缺乏互动交流的限制，更好的提高了自身的学术水平，清晰直观的展现手术的过程，让音视频更好的实现双向的交互，让医护人员之间更好的互动；

手术定位系统是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示，使医生对手术器械相对病人解剖结构的位置一目了然，使外科手术更快速、更精确、更安全，手术定位系统是减低手术风险的有效措施，手术定位系统延伸了医生有限的视觉范围，通过在外科手术中引入实时图像，有效提高手术精度，缩短手术时间，减少手术创口以及并发症的发生，数字化的手术导航系统有利于网络传输和数字存储，使远程手术协作、手术规划仿真与教学、诊疗过程记录及回放成为可能。

本发明工作原理：将相关检查数据导入到手术流程预演系统中，系统将对各项数据进行计算和分析，计算出准备切除的肝脏体积大小和剩余肝脏体积大小，实时测量肿瘤与重要血管三维空间距离数据，计算出可选择性切除肝的体积大小，通过手术流程播报系统对各项数据进行播报，使实施手术的医师对各项数据进行深入性的了解，达到了加深医师对患者手术中各项数据的了解，过手术三维建模系统对术前二维的CT/MRI影像进行三维重建，生成三维模型，三维模型直观显示肿瘤侵犯肝脏的精准位置，从三维模型中规划手术过程，使外科医生可以从任何角度观察肝脏模型，进行详细的测量，虚拟地计划和实施手术，可以用更直观、更容易理解的方式向患者和家长解释疾病和治疗过程，随后通过医学3D打印机将三维模型按1：1还原打印出来，达到了让医生可以直观地看到手术部位的三维结构，手术预演是计算机根据输入的各项数据进行三维手术动画预演，使医师对接下来实施手术过程中的各项流程和事项进一步了解，提高手术实施效率，手术实施过程示教大大满足医院的学术交流和技术的交流，示教高清显示模块支持任意画面缩放和手术室与主会场的视音频双向交互，支持手术床旁触摸屏控制示教系统与手术床旁直观调阅控制切换医嘱信息、电子病历、PACS医学影像和监护仪视频信息的显示，通过设置的手术流程示教系统，方便学术的交流提升，用手术现场实时转播和音视频互动讲解的方式，可在任意示教室、办公室、会议室或培训中心观摩手术室实况，与手术室医生进行双向语音交互。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，包括手术流程预演系统、手术定位系统，其特征在于：所述手术流程预演系统包括手术流程播报系统、手术三维建模系统和手术流程示教系统，将相关检查数据导入到手术流程预演系统中，系统将对各项数据进行计算和分析，手术三维建模系统对术前二维的CT/MRI影像进行三维重建，生成三维模型，三维模型直观显示肿瘤侵犯肝脏的精准位置，并进行详细的测量，虚拟地计划和实施手术，手术流程示教系统分为手术预演和手术实施过程示教；

所述手术定位系统是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示。

2.根据权利要求1所述的一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，其特征在于：所述手术流程预演系统计算出准备切除的肝脏体积大小和剩余肝脏体积大小，实时测量肿瘤与重要血管三维空间距离数据，计算出可选择性切除肝的体积大小，通过手术流程播报系统对各项数据进行播报，使实施手术的医师对各项数据进行深入性的了解。

3.根据权利要求1所述的一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，其特征在于：所述手术三维建模系统进行三维模型建立，将空间参考零点位置的电极留影，适当标记主要解剖结构，在手术中，用于监测模型是否有移动，如果患者由于疼痛、镇静、打鼾呼吸有显著变化时，重新进行呼吸补偿，此外术前计划导管和电极数目，在最终建立模型优化前，将所须电极和导管置于目标位置，观察患者的呼吸变化、体位变化，核对电极的位置和标记位置，确定模型是否可以继续使用，或重新建模。

4.根据权利要求1所述的一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，其特征在于：所述手术三维建模系统，通过医学3D打印机将三维模型按1：1还原打印出来，让医生可以直观地看到手术部位的三维结构，从三维模型中规划手术过程。

5.根据权利要求1所述的一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，其特征在于：所述手术预演是计算机根据输入的各项数据进行三维动画预演，使医师对接下来实施手术过程中的各项流程和事项进一步了解。

6.根据权利要求1所述的一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，其特征在于：所述手术实施过程示教包括触摸屏控制模块、图像输出模块和语音对讲模块，手术实施过程示教大大满足医院的学术交流和技术的交流，示教高清显示模块支持任意画面缩放和手术室与主会场的视音频双向交互，支持手术床旁触摸屏控制示教系统与手术床旁直观调阅控制切换医嘱信息、电子病历、PACS医学影像和监护仪视频信息的显示，通过设置的手术流程示教系统，方便学术的交流提升，采用手术现场实时转播和音视频互动讲解的方式，可在任意示教室、办公室、会议室或培训中心观摩手术室实况，与手术室医生进行双向语音交互，同时将手术室图像输出到配置大屏，可放大显示，更加清晰直观，改变了以往局限于手术室内只能容纳少量人数的状况，也改变了以往通过录像等形式学习缺乏互动交流的限制。

7.根据权利要求1所述的一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，其特征在于：所述手术定位系统延伸了医生有限的视觉范围，通过在外科手术中引入实时图像，有效提高手术精度，缩短手术时间，减少手术创口以及并发症的发生。

8.根据权利要求7所述的一种计算机辅助肝脏手术规划三维建模系统，其特征在于：所述手术定位系统通过数字化的手术导航系统有利于网络传输和数字存储，实现远程手术协作、手术规划仿真与教学、诊疗过程记录及回放。

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