[發(fā)明專利]一種基于3D人體的手術(shù)輔助系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109247985A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾典
• 申請（專利權(quán)）人: 北京數(shù)醫(yī)科技有限公司
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10
• 代理公司: 北京市京師律師事務(wù)所 11665
• 代理人: 高曉麗

本發(fā)明提出了一種基于3D人體的手術(shù)輔助系統(tǒng)及方法，其中，該系統(tǒng)包括：醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取患者的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)；三維模型重構(gòu)模塊，用于將所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進行三維重構(gòu)，獲得三維模型；模擬手術(shù)系統(tǒng)，用于將所述三維模型導(dǎo)入，查看模型影像，進行病灶部位的觀察診斷，并通過手術(shù)刀在影像模型上進行手術(shù)規(guī)劃與模擬手術(shù)。利用本系統(tǒng)及方法進行三維重建的模型，包含有神經(jīng)血管、軟組織硬組織等所有CT或核磁圖像可以顯示的內(nèi)容，而且在后續(xù)的模擬手術(shù)系統(tǒng)中，可以進行一系列的模擬手術(shù)操作，方便醫(yī)生進行詳細診斷的同時，還可以通過模擬手術(shù)進行更好的手術(shù)路徑規(guī)劃和手術(shù)方案制定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)手術(shù)領(lǐng)域，尤指一種基于3D人體的手術(shù)輔助系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前在醫(yī)學(xué)方面，3D打印器官的病灶組織模型、假肢模型的技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，該技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展促使醫(yī)學(xué)領(lǐng)域正向微創(chuàng)化，精準(zhǔn)化方向發(fā)展，使得手術(shù)安全得到了更好的保障。該項技術(shù)的主要過程是通過CT掃描得到DICOM圖像，采用高性能的圖形處理服務(wù)器以及相關(guān)軟件進行數(shù)據(jù)處理，三維重建，再通過工業(yè)的3D打印機采用合適的材料，精確3D打印制作，得到等比例的三維模型。醫(yī)生通過對3D打印的模型進行觀察分析，進一步進行病情的診斷和后續(xù)治療方案的制定。

上述技術(shù)主要存在以下缺陷和不足：

1、制作模型類型單一，精細程度不夠是3D打印醫(yī)學(xué)模型的通病。例如，打印腫瘤生長的膝關(guān)節(jié)，目前只能打印出膝關(guān)節(jié)骨頭及腫瘤的大概情況，并沒有在模型上體現(xiàn)膝關(guān)節(jié)腫瘤附近神經(jīng)、肌腱、血管等復(fù)雜組織的分布狀況以及細節(jié)情況。

2、單純的3D打印技術(shù)造價高，速度慢，打印材料種類少。

3、模型使用功能有限，現(xiàn)有的3D打印醫(yī)療模型制作技術(shù)，制作出的模型只能輔助醫(yī)生進行病情分析，并不能進行手術(shù)規(guī)劃與模擬等進一步操作。

分析造成缺陷和不足的原因：

1、通常用于3D打印的模型，是通過對DICOM數(shù)據(jù)進行讀取分析，在相關(guān)軟件下制作出stl格式模型，然后進行3D打印，該方案的主要缺點是，制作模型只能是完整的病灶模型，不能進行各個組織的分解，且有3D打印的技術(shù)誤差限制，模型精度有損。

2、3D打印由于需要特制的復(fù)合材料，打印材料種類有限，所以打印成本高，通常一組關(guān)節(jié)模型收費都在數(shù)千元不等區(qū)間。而且3D打印操作流程復(fù)雜，對模型進行打印、校準(zhǔn)等，制作周期長。

3、傳統(tǒng)的3D打印醫(yī)療模型，由于是符合材料打印出的標(biāo)準(zhǔn)模型，只能提供給醫(yī)生幫助其進行病情分析和病情診斷，并不能再模型上進行其他的模擬手術(shù)等操作，而且模型內(nèi)容有限，大多是打印出骨骼模型，對于神經(jīng)、血管和其他軟組織內(nèi)容則不能打印顯示出來。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本申請?zhí)岢隽艘环N基于3D人體的手術(shù)輔助系統(tǒng)及方法；利用本系統(tǒng)及方法進行三維重建的模型，包含有神經(jīng)血管、軟組織硬組織等所有CT或核磁圖像可以顯示的內(nèi)容，而且在后續(xù)的模擬手術(shù)系統(tǒng)中，可以進行一系列的模擬手術(shù)操作，方便醫(yī)生進行詳細診斷的同時，還可以通過模擬手術(shù)進行更好的手術(shù)路徑規(guī)劃和手術(shù)方案制定。

具體的，該系統(tǒng)包括醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取患者的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)；三維模型重構(gòu)模塊，用于將所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進行三維重構(gòu)，獲得三維模型；模擬手術(shù)系統(tǒng)，用于將所述三維模型導(dǎo)入，查看模型影像，進行病灶部位的觀察診斷，并通過手術(shù)刀在影像模型上進行手術(shù)規(guī)劃與模擬手術(shù)。

另外，本申請還提出了一種基于3D人體的手術(shù)輔助方法，包括：S1，獲取患者的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)；S2，將所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進行三維重構(gòu)，獲得三維模型；S3，將所述三維模型導(dǎo)入至模擬手術(shù)系統(tǒng)，利用該模擬手術(shù)系統(tǒng)，查看模型影像，進行病灶部位的觀察診斷，并通過手術(shù)刀在影像模型上進行手術(shù)規(guī)劃與模擬手術(shù)。

本發(fā)明提出的基于3D人體的手術(shù)輔助系統(tǒng)及方法具有以下優(yōu)點及效果：