CN116807609A - 一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统。所述无创导航方法包括提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型；在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，形成患者头部对应的脑部三维模型；利用所述患者脑沟、回、血管等固有结构的相对毗邻对应的三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路；在获取患者的手术入路后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径。所述系统包括与所述方法步骤对应的模块。
Description
技术领域
本发明提出了一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统，属于颅脑外科手术的导航技术领域。
背景技术
儿童不是缩小版的成人，尤其在颅脑外科中的更为明显。癫痫外科是神经外科中对医师技术和设备要求较高的学科之一。MRI阴性的癫痫患者，肉眼几乎难以分辨其与正常脑组织的区别，正确、精准定位致痫灶的空间位置与毗邻，给手术方案的制定和实施带来很大挑战。
传统颅脑外科手术：术者利用限患者影像资料，根据经验制定的手术方案，精确度较低，手术切口大，创伤较大，术后恢复慢。而颅脑导航，使线路更清晰。做到术前精准定位手术切口，术中精确定位解剖结构，避免术者在手术中迷失方向，最大度减小医源性创伤。手术导航系统目前应用较多的导航分别为电磁导航和光学导航。
其中，电磁导航的优点是无需头架固定，损伤小，适用于低龄儿童，但是，其缺点是导航精确度较低，易受干扰；激光导航系统的导航准确性较高，但是需要在患者头部设置头架，对患者的损伤较大，由于儿童的特殊性，在低龄儿童的颅骨发育不完全，骨质较薄，固定头架用的钉子，可能穿破颅骨，刺伤大脑，增加手术风险。
发明内容
本发明提供了一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统，以解剖结构，病变和正常组织的毗邻位置关系为基本原理，确定病变位置和手术入路，用以解决现有的儿童颅脑手术中使用的电磁导航系统的导航准确性较低，以及，激光导航系统需要设置头架导致患者损伤较大的问题，所采取的技术方案如下：
一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法，所述无创导航方法包括：
提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型；
基于解剖的毗邻关系确定目标切除区域与周围组织的相对毗邻解剖关系；
在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，形成患者头部对应的脑部三维模型；
利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域；
在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径。
进一步地，提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型，包括：
对患者头部进行影像资料采集，获得所述患者头部对应的影像资料；
利用所述患者头部对应的影像资料对患者头部进行剥除头皮和皮层处理，获取患者的大脑图像信息；
利用所述患者的大脑图像信息进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型。
进一步地，在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，包括：
通过所述患者头部对应的影像资料获取患者的病灶区域和脑部血管；
在所述大脑三维基础模型上对所述病灶区域对应的病变勾勒和脑部血管进行重建，形成带有患者病变勾勒和血管的完整的脑部三维模型。
进一步地，利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域，包括：
获取所述脑部三维模型的病变勾勒位置，并确定病变位置在大脑的相对位置，与周围结构的毗邻位置关系；
将所述病变勾勒位置通过投影方式投射至患者头皮上，并在头皮上形成手术入路区域。
进一步地，所述在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径，包括：
利用学习网络获取患者的手术入路区域在患者头皮上的位置；
获取患者病变勾勒的对应位置；
提取医生输入的路径方案信息，并根据所述路径方案信息在所述手术入路区域与患者病变勾勒之间形成与所述路径方案信息对应的路径信息；
将所述路径信息体现在所述脑部三维模型上。
一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航系统，所述无创导航系统包括：
提取模块，用于提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型；
关系建立模块，用于基于解剖的毗邻关系确定目标切除区域与周围结构的相对解剖关系；
模型建立模块，用于在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，形成患者头部对应的脑部三维模型；
区域确定模块，用于利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域；
路径获取模块，用于在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径。
进一步地，所述提取模块包括：
采集模块，用于对患者头部进行影像资料采集，获得所述患者头部对应的影像资料；
图像信息获取模块，用于利用所述患者头部对应的影像资料对患者头部进行剥除头皮和皮层处理，获取患者的大脑图像信息；
基础模型构建模块，用于利用所述患者的大脑图像信息进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型。
进一步地，所述模型建立模块包括：
信息获取模块，用于通过所述患者头部对应的影像资料获取患者的病灶区域和脑部血管；
三维构建模块，用于在所述大脑三维基础模型上对所述病灶区域对应的病变勾勒和脑部血管进行重建，形成带有患者病变勾勒和血管的完整的脑部三维模型。
进一步地，所述区域确定模块包括：
第一位置获取模块，用于获取所述脑部三维模型的病变勾勒位置，并确定病变位置在大脑的相对位置，与周围结构的位置关系；
投影模块，用于将所述病变勾勒位置通过投影方式投射至患者头皮上，并在头皮上形成手术入路区域。
进一步地，所述路径获取模块包括：
第二位置获取模块，用于利用学习网络获取患者的手术入路区域在患者头皮上的位置；
第三位置获取模块，用于获取患者病变勾勒的对应位置；
方案信息提取模块，用于提取医生输入的路径方案信息，并根据所述路径方案信息在所述手术入路区域与患者病变勾勒之间形成与所述路径方案信息对应的路径信息；
路径体现模块，用于将所述路径信息体现在所述脑部三维模型上。
本发明有益效果：
本发明提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统，安全无框架，无需头架固定，避免头钉固定所导致的头皮和颅骨，还有潜在大脑的损伤；本导航准确性较高，消除了术中脑脊液丢失、局部切除后的脑塌陷和漂移导致的导航误差；本发明提出的导航方法，在开路后以及切除局部脑组织后对导航准确性无任何影响；同时，本发明提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统能够在7分钟内完成导航手术，相对于传统激光导航和电磁导航的20-40min的手术时长而言，极大程度上提高了手术导航的便捷性；并且，本发明提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统使用范围广泛，实用性强，适用于低龄儿童，填补了儿童方向精准导航的空白。另一方面，本发明提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统能够有效降低医疗成本，即医疗中心仅需要个人计算机和手机端即可完成导航计划的实施，无需额外购买大型设备，极大程度上降低资源消耗和患者的医疗成本。
附图说明
图1为本发明所述无创导航方法的流程图；
图2为本发明所述无创导航系统的系统框图；
图3为本发明所述无创导航方法和系统的原理图；
图4为本发明所述无创导航方法和系统对应的血管重建模型展示图一；
图5为本发明所述无创导航方法和系统对应的血管重建模型展示图二；
图6为本发明术中验证展示图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提出了一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法，如图1和图3所示，所述无创导航方法包括：
S1、提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型；
S2、基于解剖的毗邻关系确定目标切除区域与周围组织的相对解剖关系；
S3、在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，形成患者头部对应的脑部三维模型；
S4、利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域；
S5、在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径。
其中，提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型，包括：
S101、对患者头部进行影像资料采集，获得所述患者头部对应的影像资料；
S102、其中，
S103、利用所述患者头部对应的影像资料对患者头部进行剥除头皮和皮层处理，获取患者的大脑图像信息；
S104、利用所述患者的大脑图像信息进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型。
具体的，在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，包括：
S201、通过所述患者头部对应的影像资料获取患者的病灶区域和脑部血管；
S202、在所述大脑三维基础模型上对所述病灶区域对应的病变勾勒和脑部血管进行重建，形成带有患者病变勾勒和血管的完整的脑部三维模型。
具体的，利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域，包括：
S301、获取所述脑部三维模型的病变勾勒位置，并确定病变位置在大脑的相对位置，与周围结构的毗邻位置关系；
S302、将所述病变勾勒位置通过投影方式投射至患者头皮上，并在头皮上形成手术入路区域。
具体的，所述在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径，包括：
S401、利用学习网络获取患者的手术入路区域在患者头皮上的位置；
S402、获取患者病变勾勒的对应位置；
S403、提取医生输入的路径方案信息，并根据所述路径方案信息在所述手术入路区域与患者病变勾勒之间形成与所述路径方案信息对应的路径信息；
S404、将所述路径信息体现在所述脑部三维模型上。
上述技术方案的效果为：本实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法，安全无框架，无需头架固定，避免头钉固定所导致的头皮和颅骨，还有潜在大脑的损伤，同时也可以避免穿刺点出血和术后感染及其他因头钉导致的术后并发症，极大程度降低了术后并发症的发病率；传统的激光导航和电磁导航的误差可达1mm-3mm，并伴随着脑脊液丢失，进而导致开颅后切除前移位率高达100％，平移位大5mm，病灶切除后会有10mm-30mm的移位，导致术后损伤较大。本发明提出的导航方法和系统，其导航准确性较高，消除了术中脑脊液丢失、局部切除后的脑塌陷和漂移导致的导航误差，排除位移对导航准确性的影响；本发明提出的导航方法，在开路后以及切除局部脑组织后对导航准确性无任何影响；同时，本实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法能够在7分钟内完成导航手术，相对于传统激光导航和电磁导航的20-40min的手术时长而言，极大程度上提高了手术导航的便捷性；并且，本实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法使用范围广泛，实用性强，不仅适用于成人和大龄儿童，也可适用于低龄儿童，填补了儿童领域精准导航的空白。另一方面，本实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法能够有效降低医疗成本，即医疗中心仅需要个人计算机和手机端即可完成导航计划的实施，无需额外购买大型设备，极大程度上降低资源消耗和患者的医疗成本。
本发明实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法，如图2和图3所示，所述无创导航方法包括：
提取模块，用于提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型；
关系建立模块，用于基于解剖的毗邻关系确定目标切除区域与周围结构的相对解剖关系；
模型建立模块，用于在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，形成患者头部对应的脑部三维模型；
区域确定模块，用于利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域；
路径获取模块，用于在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径。
其中，所述提取模块包括：
采集模块，用于对患者头部进行影像资料采集，获得所述患者头部对应的影像资料；
图像信息获取模块，用于利用所述患者头部对应的影像资料对患者头部进行剥除头皮和皮层处理，获取患者的大脑图像信息；
基础模型构建模块，用于利用所述患者的大脑图像信息进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型。
其中，所述模型建立模块包括：
信息获取模块，用于通过所述患者头部对应的影像资料获取患者的病灶区域和脑部血管；
三维构建模块，用于在所述大脑三维基础模型上对所述病灶区域对应的病变勾勒和脑部血管进行重建，形成带有患者病变勾勒和血管的完整的脑部三维模型。
其中，所述区域确定模块包括：
第一位置获取模块，用于获取所述脑部三维模型的病变勾勒位置，并确定病变位置在大脑的相对位置，与周围结构的毗邻位置关系；
投影模块，用于将所述病变勾勒位置通过投影方式投射至患者头皮上，并在头皮上形成手术入路区域。
其中，所述路径获取模块包括：
第二位置获取模块，用于利用学习网络获取患者的手术入路区域在患者头皮上的位置；
第三位置获取模块，用于获取患者病变勾勒的对应位置；
方案信息提取模块，用于提取医生输入的路径方案信息，并根据所述路径方案信息在所述手术入路区域与患者病变勾勒之间形成与所述路径方案信息对应的路径信息；
路径体现模块，用于将所述路径信息体现在所述脑部三维模型上。
其中，所述无创导航系统的运行过程包括：
首先，利用提取模块提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型；
然后，通过模型建立模块在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，形成患者头部对应的脑部三维模型；
之后，采用区域确定模块利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域；
最后，利用路径获取模块于在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径。
其中，所述提取模块的运行过程包括：
首先，通过采集模块对患者头部进行影像资料采集，获得所述患者头部对应的影像资料；
然后，通过图像信息获取模块利用所述患者头部对应的影像资料对患者头部进行剥除头皮和皮层处理，获取患者的大脑图像信息；
最后，通过基础模型构建模块利用所述患者的大脑图像信息进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型。
其中，所述模型建立模块的运行过程包括：
首先，利用信息获取模块通过所述患者头部对应的影像资料获取患者的病灶区域和脑部血管；
然后，采用三维构建模块在所述大脑三维基础模型上对所述病灶区域对应的病变勾勒和脑部血管进行重建，形成带有患者病变勾勒和血管的完整的脑部三维模型。
其中，所述区域确定模块的运行过程包括：
首先，通过第一位置获取模块获取所述脑部三维模型的病变勾勒位置；
然后，利用投影模块将所述病变勾勒位置通过投影方式投射至患者头皮上，并在头皮上形成手术入路区域。
其中，所述路径获取模块的运行过程包括：
首先，通过第二位置获取模块利用学习网络获取患者的手术入路区域在患者头皮上的位置；
然后，利用第三位置获取模块获取患者病变勾勒的对应位置；
之后，采用方案信息提取模块提取医生输入的路径方案信息，并根据所述路径方案信息在所述手术入路区域与患者病变勾勒之间形成与所述路径方案信息对应的路径信息；
最后，通过路径体现模块将所述路径信息体现在所述脑部三维模型上。
上述技术方案的效果为：本实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航系统，安全无框架，无需头架固定，避免头钉固定所导致的头皮和颅骨，还有潜在大脑的损伤，同时也可以避免穿刺点出血和术后感染及其他因头钉导致的术后并发症，极大程度降低了术后并发症的发病率；传统的激光导航和电磁导航的误差可达1mm-3mm，并伴随着脑脊液丢失，进而导致开颅后切除前移位率高达100％，平移位大5mm，病灶切除后会有10mm-30mm的移位，导致术后损伤较大。本发明提出的导航方法和系统，其导航准确性较高，消除了术中脑脊液丢失、局部切除后的脑塌陷和漂移导致的导航误差，排除位移对导航准确性的影响；本发明提出的导航方法，在开路后以及切除局部脑组织后对导航准确性无任何影响；同时，本实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法能够在7分钟内完成导航手术，相对于传统激光导航和电磁导航的20-40min的手术时长而言，极大程度上提高了手术导航的便捷性；并且，本实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法使用范围广泛，实用性强，不仅适用于成人和大龄儿童，也可适用于低龄儿童，填补了儿童领域精准导航的空白。另一方面，本实施例提出的一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法能够有效降低医疗成本，即医疗中心仅需要个人计算机和手机端即可完成导航计划的实施，无需额外购买大型设备，极大程度上降低资源消耗和患者的医疗成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于三维模型的无创颅脑影像导航方法，其特征在于，所述无创导航方法包括：
提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型；
基于解剖的毗邻关系确定目标切除区域与周围组织的相对毗邻解剖关系；
在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，形成患者头部对应的脑部三维模型；
利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域；
在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径。
2.根据权利要求1所述无创颅脑影像导航方法，其特征在于，提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型，包括：
对患者头部进行影像资料采集，获得所述患者头部对应的影像资料；
将所述患者头部对应的影像资料输入，获得所述患者头部对应的三维影像资料；
利用所述患者头部对应的影像资料对患者头部进行剥除头皮和皮层处理，获取患者的大脑图像信息；
利用所述患者的大脑图像信息进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型。
3.根据权利要求1所述无创颅脑影像导航方法，其特征在于，在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，包括：
通过所述患者头部对应的影像资料获取患者的病灶区域和脑部血管；
在所述大脑三维基础模型上对所述病灶区域对应的病变勾勒和脑部血管进行重建，形成带有患者病变勾勒和血管的完整的脑部三维模型。
4.根据权利要求1所述无创颅脑影像导航方法，其特征在于，利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域，包括：
获取所述脑部三维模型的病变勾勒位置，并确定病变位置在大脑的相对位置，与周围结构的位置毗邻关系；
将所述病变勾勒位置通过投影方式投射至患者头皮上，并在头皮上形成手术入路区域。
5.根据权利要求1所述无创颅脑影像导航方法，其特征在于，所述在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径，包括：
利用学习网络获取患者的手术入路区域在患者头皮上的位置；
获取患者病变勾勒的对应位置；
提取医生输入的路径方案信息，并根据所述路径方案信息在所述手术入路区域与患者病变勾勒之间形成与所述路径方案信息对应的路径信息；
将所述路径信息体现在所述颅脑三维模型上。
6.一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航系统，其特征在于，所述无创导航系统包括：
提取模块，用于提取患者头部的影像资料，利用所述患者头部的影像资料对患者头部进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型；
关系建立模块，用于基于解剖的毗邻关系确定目标切除区域与周围组织的相对毗邻解剖关系；
模型建立模块，用于在所述大脑三维基础模型上进行病变勾勒和血管的重建，形成患者头部对应的脑部三维模型；
区域确定模块，用于利用所述患者头部对应的脑部三维模型，通过投影方式在头皮处获取手术入路区域；
路径获取模块，用于在获取患者的手术入路区域后，建立所述手术入路区域与患者病变勾勒之间的导航路径。
7.根据权利要求6所述无创颅脑影像导航系统，其特征在于，所述提取模块包括：
采集模块，用于对患者头部进行影像资料采集，获得所述患者头部对应的影像资料；
图像信息获取模块，用于利用所述患者头部对应的影像资料对患者头部进行剥除头皮和皮层处理，获取患者的大脑图像信息；
基础模型构建模块，用于利用所述患者的大脑图像信息进行三维模型建立，获取与所述患者头部对应的大脑三维基础模型。
8.根据权利要求6所述无创颅脑影像导航系统，其特征在于，所述模型建立模块包括：
信息获取模块，用于通过所述患者头部对应的影像资料获取患者的病灶区域和脑部血管；
三维构建模块，用于在所述大脑三维基础模型上对所述病灶区域对应的病变勾勒和脑部血管进行重建，形成带有患者病变勾勒和血管的完整的脑部三维模型。
9.根据权利要求6所述无创颅脑影像导航系统，其特征在于，所述区域确定模块包括：
第一位置获取模块，用于获取所述脑部三维模型的病变勾勒位置，并确定病变位置在大脑的相对位置，与周围结构的毗邻关系；
投影模块，用于将所述病变勾勒位置通过投影方式投射至患者头皮上，并在头皮上形成手术入路区域。
10.根据权利要求6所述无创颅脑影像导航系统，其特征在于，所述路径获取模块包括：
第二位置获取模块，用于利用学习网络获取患者的手术入路区域在患者头皮上的位置；
第三位置获取模块，用于获取患者病变勾勒的对应位置；
方案信息提取模块，用于提取医生输入的路径方案信息，并根据所述路径方案信息在所述手术入路区域与患者病变勾勒之间形成与所述路径方案信息对应的路径信息；
路径体现模块，用于将所述路径信息体现在所述脑部三维模型上。
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|---|---|---|---|
| CN202310444998.3A CN116807609A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种基于解剖毗邻关系三维模型的无创颅脑影像导航方法和系统 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104091347A (zh) * | 2014-07-26 | 2014-10-08 | 刘宇清 | 一种基于3d打印技术的颅内肿瘤手术规划模拟方法 |
| CN108523997A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-14 | 上海交通大学医学院附属仁济医院 | 脑皮层结构、脑血管及脑内病灶3d打印模型及其制备方法 |
| CN112022097A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-04 | 天津工业大学 | 一种头带式异质体监测设备及头部异质体监测方法、系统 |
| US20210065451A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | National Central University | Mixed reality system integrated with surgical navigation system |
| US20210374966A1 (en) * | 2019-03-05 | 2021-12-02 | NEUROPHET Inc. | Method and device for correcting brain image by using brain structure |
-
2023
- 2023-04-24 CN CN202310444998.3A patent/CN116807609A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104091347A (zh) * | 2014-07-26 | 2014-10-08 | 刘宇清 | 一种基于3d打印技术的颅内肿瘤手术规划模拟方法 |
| CN108523997A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-14 | 上海交通大学医学院附属仁济医院 | 脑皮层结构、脑血管及脑内病灶3d打印模型及其制备方法 |
| US20210374966A1 (en) * | 2019-03-05 | 2021-12-02 | NEUROPHET Inc. | Method and device for correcting brain image by using brain structure |
| US20210065451A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | National Central University | Mixed reality system integrated with surgical navigation system |
| CN112022097A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-04 | 天津工业大学 | 一种头带式异质体监测设备及头部异质体监测方法、系统 |
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