CN115624383A - 一种手术部位三维建模系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手术部位三维建模系统,包括:待手术部位信息采集模块,用于对患者待手术部位进行数据采集;传输模块,用于传输患者待手术部位的数据;三维建模模块,用于对患者待手术部位的数据进行处理,获得患者的待手术部位三维模型;3D打印模块,用于对待手术部位三维模型进行3D打印,获得实体三维模型。本申请通过三维数据的采集,获取了患者带手术位置的三维信息,增强了后期建模的准确性,通过采集CT图像中每层图像的病变特征,获取病变位置,将二维的病变位置转换为三维,提高了定位病变位置的准确率,通过三维模型的构建,提高了医生对患者待手术部位的认知,通过在三维模型中标记病变位置,增强了医生对患者病变部位的了解。
Description
技术领域
本发明属于医学三维建模领域,特别是涉及一种手术部位三维建模系统。
背景技术
在医学上对于手术部位的处理,通常是采用拍摄多种平面图像对病变部位进行观察,包括DR图像、CT图像、超声图像、X光等,这些图像均是通过平面显示这种二维手段对手术部位进行显示,仅可以观察到病变部位的二维情况,但不方便观察到病变部位的三维情况,故对病变位置的定位不够准确,影像手术成功率及医生对患者手术位置的了解,故社会亟需一种方便观察待手术位置三维模型的技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种手术部位三维建模系统,以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种手术部位三维建模系统,包括:
待手术部位信息采集模块、传输模块、三维建模模块、3D打印模块;
所述待手术部位信息采集模块用于对患者待手术部位进行数据采集;
所述传输模块用于将患者待手术部位的数据传输到所述三维建模模块;
所述三维建模模块用于对患者待手术部位的数据进行处理,获得患者的待手术部位三维模型;
所述3D打印模块用于对所述待手术部位三维模型进行3D打印,获得实体三维模型。
可选的,所述待手术部位信息采集模块包括CT图像采集模块、三维骨骼结构检测模块、三维器官扫描模块;
所述CT图像采集模块用于对患者待手术部位进行CT图像采集,获取待手术部位的CT图像;
所述三维骨骼结构检测模块用于对患者待手术部位的骨骼结构进行超声波检测,换取患者待手术部位的骨骼结构检测结果;
所述三维器官扫描模块用于对患者待手术部位的器官进行扫描,获取患者待手术部位的器官扫描结果。
可选的,所述三维器官扫描模块采用3D内窥镜或超声波技术进行扫描。
可选的,所述传输模块包括有线传输模式和无线传输模式,其中所述无线传输模式包括:WIFI、GSM、GPRS和蓝牙mesh。
可选的,所述三维建模模块包括:特征提取模块、三维建模单元;
所述特征提取模块用于对所述CT图像中的多层图像进行特征提取,获取病变位置;
所述三维建模单元用于基于所述病变位置、所述骨骼结构检测结果和所述器官扫描结果构建待手术部位三维模型。
可选的,所述三维建模单元包括三维骨骼结构模型构建模块、三维器官模型构建模块、三维模型结合模块、标记模块;
所述三维骨骼结构模型构建模块用于基于所述骨骼结构检测结果构建患者待手术部位的骨骼结构三维模型;
所述三维器官模型构建模块用于基于所述器官扫描结果构建患者待手术部位的器官三维模型;
所述三维模型结合模块用于将患者待手术部位的所述骨骼结构三维模型和所述器官三维模型进行结合,获取三维结合模型;
所述标记模块用于基于所述病变位置对所述三维结合模型进行标注,获得待手术部位三维模型。
可选的,通过所述三维模型结合模块获取三维结合模型的过程中还包括:
若所述患者待手术部位不涉及器官或骨骼结构中的任意一个,则不需结合,仅将涉及的三维模型作为所述三维结合模型。
可选的,所述手术部位三维建模系统还包括显示模块,所述显示模块用于对所述待手术部位三维模型进行显示。
本发明的技术效果为:
本申请通过三维数据的采集,获取了患者待手术位置的三维信息,增强了后期建模的准确性,通过采集CT图像中每层图像的病变特征,进而获取病变位置,将二维的病变位置转换为三维,提高了定位病变位置的准确率,通过三维建模模块进行三维模型的构建,提高了医生对患者待手术部位的认知,通过在三维模型中标记病变位置,增强了医生对患者病变部位的了解。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例中的系统结构图;
图2为本发明实施例中的待手术部位信息采集模块的结构示意图;
图3为本发明实施例中的三维建模模块的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示,本实施例中提供一种手术部位三维建模系统,包括:
待手术部位信息采集模块、传输模块、三维建模模块、3D打印模块;
待手术部位信息采集模块用于对患者待手术部位进行数据采集;
传输模块用于将患者待手术部位的数据传输到三维建模模块;
三维建模模块用于对患者待手术部位的数据进行处理,获得患者的待手术部位三维模型;
3D打印模块用于对患者待手术部位的三维模型进行3D打印,获得实体三维模型。
三维骨骼结构检测模块和三维器官扫描模块在采集之前,将两个模型的数据类型设定为同一类型,数据资料整合成统一比例;
如图2所示,待手术部位信息采集模块包括CT图像采集模块、三维骨骼结构检测模块、三维器官扫描模块;
CT图像采集模块由于对患者待手术部位进行CT图像采集,获取待手术部位的CT图像;
三维骨骼结构检测模块用于对患者待手术部位的骨骼结构进行超声波检测,换取患者待手术部位的骨骼结构检测结果;
三维器官扫描模块用于对患者待手术部位的器官进行扫描,获取患者待手术部位的器官扫描结果。
其中器官模型构建模块采用3D内窥镜或超声波技术进行扫描。
采集后对获取的数据进行预处理;
预处理包括对具体的数据大小进行归一化、然后对三维数据进行转换、对比例不统一的三维数据的比例进行缩放,使其统一,进行范围裁减、数字化、几何校正、坐标匹配。
预处理还包括降噪操作,一种为沿x、y、z轴直接进行三维数据的筛选,去除不必要数据进行降噪;另一种为先分割连通域,再基于特征筛选算子进行三维数据的筛选,去除不必要数据进行降噪。
传输模块包括有线传输模式和无线传输模式,其中无线传输模式包括:WIFI、GSM、GPRS和蓝牙mesh。
三维建模模块包括:特征提取模块、三维建模单元;
特征提取模块用于对CT图像中的多层图像进行特征提取,获取病变位置;
其中特征提取的操作基于卷积神经网络进行特征提取,将历史病变数据划分为训练集和测试集,分别输入卷积神经网络模型进行训练和测试,评估模型对病变位置的识别效果,待识别效果达到预设的准确率时结束训练,投入使用,其中预设的准确率由工作人员设置,包括90%-100%之间的任意数值;
三维建模单元用于基于病变位置、骨骼结构检测结果和器官扫描结果构建待手术部位三维模型。
如图3所示,三维建模模块包括三维骨骼结构模型构建模块、三维器官模型构建模块、三维模型结合模块、标记模块;
三维骨骼结构模型构建模块用于基于骨骼结构检测结果构建患者待手术部位的骨骼结构三维模型;
三维器官模型构建模块用于基于器官扫描结果构建患者待手术部位的器官三维模型;
上述的三维骨骼结构模型构建模块、三维器官模型构建模块均是基于医学三维建模软件对之前采集的、进行了预处理的三维数据进行三维建模,获得各自的三维模型;
三维模型结合模块用于将患者待手术部位的骨骼结构三维模型和器官三维模型进行结合,获取三维结合模型;
由于两个三维模型的数据经过了预处理,所以数据类型一致、比例一致、方向一致,故可对两个三维模型进行结合,获得既有骨骼结构又有器官的三位结合模型;
标记模块用于基于病变位置对三维结合模型进行标注,获得待手术部位三维模型。
经过标记模块对三位结合模型进行标记后,方便医生查看患者的病变位置。
通过三维模型结合模块获取三维结合模型的过程中还包括:
若患者待手术部位不涉及器官或骨骼结构中的任意一个,则不需结合,仅将涉及的三维模型作为三维结合模型。
手术部位三维建模系统还包括显示模块,显示模块用于对待手术部位三维模型进行显示。
而通过3D打印机对待手术部位三维模型进行打印时包括:对待手术部位三维模型进行切片,设计好打印的路径,包括填充密度、角度和外壳,并将切片后的文件储存成3D打印机能直接读取并使用的文件格式。
再通过3D打印机控制软件,把3D打印文件发送3D给打印机并控制3D打印机的参数,运动使其完成打印。
本申请先是通过采集患者待手术部位的CT图像、三维骨骼结构检测结果、三维器官扫描结果,并在采集三维数据前对数据采集的数据类型进行统一、比例进行统一,并在采集后对三维数据进行了降噪、归一化数据转换、比例调整等处理,使得两种三维数据统一,再对采集的CT图像中的每层图像进行特征提取,提取出患者待手术部位的具体病变位置;基于三维建模模块对三维数据进行建模,并对三维模型的病变位置进行标记,获取待手术部位三维模型,并通过显示模块显示所述待手术部位三维模型,还通过3D打印模块对待手术部位三维模型进行3D打印,获取待手术部位的三维实体模型。
本申请通过三维数据的采集,获取了患者待手术位置的三维信息,增强了后期建模的准确性,通过采集CT图像中每层图像的病变特征,进而获取病变位置,将二维的病变位置转换为三维,提高了定位病变位置的准确率,通过三维建模模块进行三维模型的构建,提高了医生对患者待手术部位的认知,通过在三维模型中标记病变位置,增强了医生对患者病变部位的了解。通过本申请所提供的技术,可实现术前术后对手术部位构建三维模型,方便医生的查看。
以上所述,仅为本申请较佳的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种手术部位三维建模系统,其特征在于,包括:
待手术部位信息采集模块、传输模块、三维建模模块、3D打印模块;
所述待手术部位信息采集模块用于对患者待手术部位进行数据采集;所述待手术部位信息采集模块包括CT图像采集模块、三维骨骼结构检测模块、三维器官扫描模块;
所述CT图像采集模块用于对患者待手术部位进行CT图像采集,获取待手术部位的CT图像;
所述三维骨骼结构检测模块用于对患者待手术部位的骨骼结构进行超声波检测,换取患者待手术部位的骨骼结构检测结果;
所述三维器官扫描模块用于对患者待手术部位的器官进行扫描,获取患者待手术部位的器官扫描结果;
所述传输模块用于将患者待手术部位的数据传输到所述三维建模模块;
所述三维建模模块用于对患者待手术部位的数据进行处理,获得患者的待手术部位三维模型;
进行处理的过程包括对获取的数据进行预处理;
预处理包括对患者待手术部位的数据大小进行归一化、然后对数据进行转换、对比例不统一的数据的比例进行缩放,使其统一,进行范围裁减、数字化、几何校正、坐标匹配;
预处理还包括降噪操作:沿x、y、z轴直接进行三维数据的筛选,去除不必要数据从而进行降噪;
所述3D打印模块用于对所述待手术部位三维模型进行3D打印,获得实体三维模型。
2.根据权利要求1所述的手术部位三维建模系统,其特征在于,所述三维器官扫描模块采用3D内窥镜或超声波技术进行扫描。
3.根据权利要求1所述的手术部位三维建模系统,其特征在于,所述传输模块包括有线传输模式和无线传输模式,其中所述无线传输模式包括:WIFI、GSM、GPRS和蓝牙mesh。
4.根据权利要求1所述的手术部位三维建模系统,其特征在于,所述三维建模模块包括:特征提取模块、三维建模单元;
所述特征提取模块用于对所述CT图像中的多层图像进行特征提取,获取病变位置;
所述三维建模单元用于基于所述病变位置、所述骨骼结构检测结果和所述器官扫描结果构建待手术部位三维模型。
5.根据权利要求4所述的手术部位三维建模系统,其特征在于,所述三维建模单元包括三维骨骼结构模型构建模块、三维器官模型构建模块、三维模型结合模块、标记模块;
所述三维骨骼结构模型构建模块用于基于所述骨骼结构检测结果构建患者待手术部位的骨骼结构三维模型;
所述三维器官模型构建模块用于基于所述器官扫描结果构建患者待手术部位的器官三维模型;
所述三维模型结合模块用于将患者待手术部位的所述骨骼结构三维模型和所述器官三维模型进行结合,获取三维结合模型;
所述标记模块用于基于所述病变位置对所述三维结合模型进行标注,获得待手术部位三维模型。
6.根据权利要求5所述的手术部位三维建模系统,其特征在于,通过所述三维模型结合模块获取三维结合模型的过程中还包括:
若所述患者待手术部位不涉及器官或骨骼结构中的任意一个,则不需结合。
7.根据权利要求1所述的手术部位三维建模系统,其特征在于,所述手术部位三维建模系统还包括显示模块,所述显示模块用于对所述待手术部位三维模型进行显示。
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CN117119116A (zh) * | 2023-10-24 | 2023-11-24 | 深圳市极光创新科技股份有限公司 | 一种3d扫描仪及扫描校正系统 |
CN117119116B (zh) * | 2023-10-24 | 2024-01-30 | 深圳市极光创新科技股份有限公司 | 一种3d扫描仪及扫描校正系统 |
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