[发明专利]一种三维建模装置、手术规划系统及教学系统

说明书

本发明提供一种三维建模装置、手术规划系统及教学系统。三维建模装置包括：医学影像获取模块，用于获取头颈部医学影像；特征模型获取模块，用于根据头颈部医学影像中的组织类型获取匹配的特征提取模型；特征值获取模块，用于获取头颈部医学影像的多个特征值；权重值获取模块，用于获取各特征值对应的权重；特征值融合模块，用于获取一组合特征；分割结果获取模块，用于获取头颈部医学影像的分割结果；文件生成模块，用于生成三维模型文件；三维模型构建模块，用于获取头颈部医学影像的三维模型。所述三维建模装置生成的三维模型具有较高的精确度，可以直接应用于头颈部外科手术的手术规划或手术导航中。

技术领域

本发明涉及一种三维建模装置，特别是涉及一种三维建模装置、手术规划系统及教学系统。

背景技术

头颈外科是耳鼻咽喉科的一门延伸学科，是为适应头颈部与耳鼻咽喉科相关恶性肿瘤的临床诊治与科研的需要而逐步发展起来的学科。头颈外科疾病根据发病时间、部位及性质的不同可以分为很多种，总体概括为：颈的先天性疾病及畸形、颈部炎性疾病、颈部血管性疾病、甲状腺和甲状旁腺疾病、下颌下腺疾病、腮腺疾病、颈部肿瘤、颈部肿块等等。外科手术是治疗头颈部肿瘤最常用的根治手段之一，要求在彻底切除肿瘤的基础上，尽可能保留器官的基本功能，在提高患者生存率的同时提高生存质量。

实际临床中，基于患者的头颈部三维模型进行手术规划或手术导航，能够使得头颈部外科手术更加快速、更加精确和更加安全。而手术规划或手术导航的实现依赖于对患者头颈部的三维建模。然而，发明人在实际应用中发现，不同于其他部位的外科手术，患者对于头颈部外科手术通常具有微创以及尽可能保留组织的外观和功能等需求，因此，对于头颈部外科手术所进行的手术规划或手术导航必须要有较高的准确度，为满足这一要求，在对患者的头颈部进行三维建模时必须要有足够高的精确度，这就导致现有的三维建模技术很难直接应用到对头颈部的三维建模中。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三维建模装置、手术规划系统及教学系统，用于解决现有三维建模技术很难直接应用到对头颈部的三维建模中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种头颈部医学影像的三维建模装置，所述三维建模装置包括：医学影像获取模块，用于获取患者的头颈部医学影像；特征模型获取模块，与所述医学影像获取模块相连，用于根据所述头颈部医学影像中的组织类型获取匹配的特征提取模型；特征值获取模块，与所述医学影像获取模块和所述特征模型获取模块相连，用于利用所述特征提取模型对所述头颈部医学影像进行处理，以获取所述头颈部医学影像的多个特征值；权重值获取模块，与所述特征值获取模块相连，用于获取各所述特征值对应的权重；特征值融合模块，与所述特征值获取模块和所述权重值获取模块相连，用于根据各所述特征值对应的权重对各所述特征值进行融合，以获取一组合特征；分割结果获取模块，与所述特征值融合模块相连，用于对所述组合特征进行处理，以获取所述头颈部医学影像的分割结果；文件生成模块，与所述分割结果获取模块相连，用于根据所述分割结果所包含的坐标点集合生成三维模型文件；三维模型构建模块，与所述文件生成模块相连，用于采用三维可视化技术对所述三维模型文件进行处理，以获取所述头颈部医学影像的三维模型。

于所述第一方面的一实施例中，所述特征提取模型包括卷积层、激活函数层和池化层，且所述特征提取模型中任一中间层输出的特征图谱均作为其后每一层的输入参数。

于所述第一方面的一实施例中，所述特征模型获取模块根据所述头颈部医学影像中的组织类型从一模型库中获取所述特征提取模型，其中，所述模型库中包括多个预训练完成的特征提取模型，且所述模型库中的每一特征提取模型均与一种头颈部组织相匹配。

于所述第一方面的一实施例中，所述三维建模装置还包括：信息扩增模块，与所述医学影像获取模块和所述特征值获取模块相连，用于对所述头颈部医学影像进行处理以获取至少一幅中间医学影像，所述特征值获取模块用于利用所述特征提取模型对所述头颈部医学影像和所述中间医学影像进行处理，以获取所述头颈部医学影像的多个特征值。