[发明专利]一种基于虚拟现实的术前辅助规划装置

权利要求书

1.一种基于虚拟现实的术前辅助规划装置，包括医学图像可视化子系统以及术前规划子系统，其特征在于，所述医学图像可视化子系统包括医学数据导入单元、脑部结构分割单元、血管分支分段单元、配准单元以及可视化模型建立单元；所述术前规划子系统包括视野调整单元、手术规划单元、结果存储及导出预览单元；所述医学数据导入单元用于导入医学影像数据并进行预处理；所述脑部结构分割单元可根据前述医学影像数据，从中分割出血管、大脑皮层、纤维束、白质、灰质组织结构，采用经过训练的全卷积神经网络V-net神经网络对CT、增强CT医学图像进行分割，单独得到血管整体，通过FreeSurfer对MRI医学图像进行分割，单独得到大脑皮层、灰质、白质结构，通过DSI Studio对DTI医学图像进行分割，单独得到纤维束结构；所述血管分支分段单元可基于所述脑部结构分割单元提供的血管数据，将动静脉加以区分，并在所述血管的分支处将分支血管进行单独分段，所述血管分支分段单元采用血管树分支分段算法对所述血管整体结构进行分支分段，并同时通过随机化结构元素算法优化所述分支分段结果，单独得到脑部每段血管结构；所述随机化结构元素算法，根据在单个像素的26邻域中哈密顿距离的不同，以特定概率随机决定是否生长每一个邻域点，这样可以达到有规律地随机改变结构元素效果，从而在不增大结构元素尺度的情况下，高效地保证了分段边缘的平滑，同时避免血管被过度分段；所述配准单元可实现各个分割结果之间的配准；所述可视化模型建立单元可实现脑部结构的三维可视化模型的建立；所述视野调整单元可实现对观察视野的自由调整；所述手术 规划单元可实现对虚拟场景中的脑部三维模型及医疗设备进行操作；所述结果存储及导出预览单元可实现对术前规划的结果进行保存、预览的功能。

2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的术前辅助规划装置，其特征在于，所述脑部结构分割单元包括血管分割模块、大脑皮层分割模块、纤维束分割模块、白质分割模块以及灰质分割模块，采用经过训练的全卷积神经网络算法，对所述医学影像数据进行分割。

3.如权利要求2所述的基于虚拟现实的术前辅助规划装置，其特征在于，所述血管分支分段单元能够得到每根血管的长度、截面积、动静脉分类。

4.如权利要求3所述的基于虚拟现实的术前辅助规划装置，其特征在于，所述视野调整单元可对虚拟环境中的所述脑部三维模型进行平移、旋转、缩放、部分显示以及穿孔操作。

5.如权利要求4所述的基于虚拟现实的术前辅助规划装置，其特征在于，所述手术规划单元包括手柄，对所述脑部三维模型进行平移、旋转、缩放、部分显示以及穿孔操作，是通过操作所述手柄的触摸板完成的。

6.如权利要求5所述的基于虚拟现实的术前辅助规划装置，其特征在于，所述手柄还包括按键，通过操作所述按键，可对所述脑部三维模型进行隐藏/显示大脑皮层操作、隐藏/显示左右半脑操作。

7.如权利要求6所述的基于虚拟现实的术前辅助规划装置，其特征在于，通过操作所述按键，可以清除所有规划历史，将所述脑部三维模型的位置、角度还原至初始位置、初始角度，并显示全部结构。