[发明专利]基于混合现实的辅助诊疗系统在神经外科中的应用方法

说明书

本发明涉及一种基于混合现实的辅助诊疗系统在神经外科中的应用方法，该方法包括面部特征点提取、混合现实设备中的模型和面部特征配准、手术辅助导航三个部分。本发明通过将医学影像定位技术、配准技术以及特征识别技术整合在一起，并结合混合现实设备完成一套基于全息三维可视化辅助诊疗系统，并将其应用于神经外科；该系统可以有效完成外科术前计划以及手术完成时对手术完成情况的检验提供了可靠的保证，降低手术风险，减少医患纠纷，拥有着良好的商业前景和价值。

技术领域

本发明属于图像识别和医学图像处理领域，涉及一种基于混合现实的辅助诊疗系统在神经外科中的应用方法。

背景技术

混合现实指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境，在新的可视化环境里物理和数字对象共存，并实时互动。混合现实的实现需要在一个能与现实世界各事物相互交互的环境中，如果一切事物都是虚拟的那就是虚拟现实，如果展现出来的虚拟信息只能简单叠加在现实事物上，那就是增强现实。将二者的优势结合即为混合现实的最终目的所在。

神经外科手术的医学影像导航系统是近年来发展非常迅速的一个领域。在发达国家，这类导航技术已经在临床广泛使用。国内在关键技术和系统集成方面的研究工作还不多，为此，我们对其中的关键技术研究以及如何把这些关键技术集成为系统的工作进行了尝试。神经外科手术应在切除病灶的同时最大限度地保护正常组织，并降低手术创伤，其间关键问题是术前如何制订手术计划、术中如何进行实时监督以及术后如何对手术质量进行检验。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于混合现实的辅助诊疗系统在神经外科中的应用方法，解决目前在神经外科手术中，精准度低，容易对正常组织造成创伤的问题。

本发明通过以下技术方案来实现：一种基于混合现实的辅助诊疗系统在神经外科中的应用方法，该方法包括面部特征点提取、混合现实设备中的模型和面部特征配准、手术辅助导航三个部分，其中，

所述的面部特征点提取包括以下步骤：

(1)通过电极片采集人体特征点，记录点云数据；

(2)将特征的点云数据生成二维码；

(3)通过混合现实设备自带的摄像头识别二维码，获取特征点云模型；

所述的和面部特征配准包括以下步骤：

混合现实设备上传的比对图片为3维，特征点生成的对比图像也同样是3维，通过点云配准的方法计算两组3维图像模型的误差，用来判断人体信息与混合现实设备中的模型是否吻合；

所述的手术辅助导航包括以下步骤：

(1)在模型上为病患部位进行标注，然后将图片上传到混合现实设备上；

(2)医生通过混合现实设备的体感模式，操作指针，调整视线所在方向，系统检测标记中心，通过两点一线确定开口位置；

(3)然后通过重心到指针的连线做平行线，该平行线会与病变位置有两个切点，切点距离即为理想开口大小；

(4)将开口直接标记在模型表面，会呈现一个光斑，实时反馈给操作医生，并且在模型透视下，系统会显示开口到病变位置的路径，再根据血管和神经位置调整指针，确定开口方案。

进一步的，所述的面部特征点提取中步骤(1)中点云数据的构建方法为建立笛卡尔坐标系，拟定任意原点，记录特征点的坐标信息，形成点云数据。

进一步的，所述的和面部特征配准中点云配准的方法为ICP算法。

进一步的，所述的手术辅助导航中步骤(3)和步骤(4)之间还包括误差补偿步骤，理想开口大小经过误差步骤得到实际开口大小，实际开口大小的计算公式如下：

C_实际＝(1+ε)×C_理想