[發明專利]一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法及輔助工具

在審

• 申請號: 202111167766.5
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113920244A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 張帆
• 申請（專利權）人: 佛山市三水區人民醫院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;B33Y50/02
• 代理公司: 佛山東平知識產權事務所(普通合伙) 44307
• 代理人: 龍孟華

1.一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）制作輔助工具，該輔助工具包括內層組件和外層組件，內層組件完全包埋或嵌入在外層組件中；內層組件在CT灰度或磁共振弛豫時間上與目標解剖結構一致，外層組件在CT灰度或磁共振弛豫時間上與目標解剖結構外的人體組織一致；

2）對目標解剖結構及輔助工具進行掃描得到圖像，然后采用相同技術路線對目標解剖結構及內層組件進行圖像分割、模型重建；

3）將重建的內層組件模型導入逆向工程軟件或3D打印支持軟件中，計算出內層組件重建模型體積，重建模型體積除以原始內層組件體積得到整個技術流程造成的重建模型體積變化率；

4）將重建的目標解剖結構模型導入逆向工程軟件或3D打印支持軟件中，測量目標解剖結構重建模型體積，目標解剖結構重建模型體積除以重建模型體積變化率得到目標解剖結構模型的校正體積；

5）在逆向工程軟件或3D打印支持軟件中，使用面偏置算法對目標解剖結構的重建模型進行向內的面偏置，通過調整面偏置距離使重建模型接近目標解剖結構的校正體積。

2.根據權利要求1所述的一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法，其特征在于，在單個所述外層組件上設置多個形狀不同的內層組件，對輔助工具進行掃描時同步掃描各內層組件；所述內層組件的形狀在球狀、圓柱狀、管狀、自由曲面狀、與目標解剖結構完全一致的形狀中選擇；各所述內層組件在CT灰度或磁共振弛豫時間上與目標解剖結構平均值對應。

3.根據權利要求1所述的一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法，其特征在于，在單個所述外層組件上設置多個形狀相同的內層組件，對輔助工具進行掃描時同步掃描各內層組件；各內層組件在CT灰度或磁共振弛豫時間上與不同人群的目標解剖結構平均值對應。

4.根據權利要求2或3所述的一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法，其特征在于，所述輔助工具成套設置，每套輔助工具內具有至少兩個CT灰度或磁共振弛豫時間不同的外層組件，以對應不同的人群。

5.根據權利要求1所述的一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法，其特征在于，在單個所述外層組件上設置一個所述內層組件，所述內層組件的形狀與目標解剖結構的形狀完全一致；所述內層組件在CT灰度或磁共振弛豫時間上與目標解剖結構平均值對應，所述外層組件在CT灰度或磁共振弛豫時間上與目標解剖結構外的人體組織平均值對應。

6.根據權利要求1所述的一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法，其特征在于，所述輔助工具通過3D打印直接加工出成品；

或，所述輔助工具先制作出內層組件，再封入外層組件中制作成品；制作內層組件時，采用3D打印、模具固化成型或CNC加工的方式；封入外層組件時，采用以下兩種方式中的一種：a）將內層材料置入未凝結的外層材料中凝固得到成品，b）在打孔或活動安裝的帶腔的外層材料中置入內層組件安裝成型。

7.根據權利要求1所述的一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法，其特征在于，在步驟2）中，對目標解剖結構及輔助工具進行掃描得到圖像為前后分兩次單獨掃描或輔助工具與患者目標解剖結構一起掃描。

8.根據權利要求1所述的一種基于掃描圖像重建骨骼數字模型的方法，其特征在于，當目標解剖結構和/或人體組織為多層時，所述內層組件和/或所述外層組件相應的設置成多層。