一种通过医学影像三维建模确定开颅入路通道的方法与流程

本发明属于医学技术领域，具体涉及一种通过医学影像三维建模确定开颅入路通道的方法。

背景技术：

生长于颅内的肿瘤通称为脑瘤，包括由脑实质发生的原发性脑瘤和由身体其他部位转移至颅内的继发性脑瘤。原发性脑瘤依其生物特性又分良性和恶性。良性脑瘤生长缓慢，包膜较完整，不浸润周围组织及分化良好；恶性脑瘤生长较快，无包膜，界限不明显，呈浸润性生长，分化不良。无论良性或恶性，均能挤压、推移正常脑组织，造成颅内压升高，威胁人的生命。

近年来，颅内肿瘤发病率呈上升趋势，据统计，颅内肿瘤约占全身肿瘤的5％，占儿童肿瘤的70％，而其它恶性肿瘤最终会有20-30％转入颅内，由于其膨胀的浸润性生长，在颅内一旦占据一定空间时，不论其性质是良性还是恶性，都势必使颅内压升高，压迫脑组织，导致中枢神经损害，危及患者生命。

颅内肿瘤可发生于任何年龄，以20-50岁为最多见。少儿以颅后窝及中线肿瘤较多见，主要为髓母细胞瘤，颅咽管瘤及室管膜瘤。成人以大脑半球胶质瘤为最多见，如星形细胞瘤、胶质母细胞瘤、室管膜瘤等其次为脑膜瘤、垂体瘤及颅咽管瘤、神经纤维瘤、海绵状血管瘤、胆脂瘤等。原发性颅内肿瘤发生率无明显性别差异，男稍多于女。

对于原发性肿瘤，予以外科手术切除，尽可能将肿瘤细胞移除干净，避免细胞增生仍是最普遍的治疗模式。在进行手术之前，虽然会对颅腔内的肿瘤进行定位，但是，由于人体的颅腔内充满了脑组织、遍布了血管，很容易就会形成遮挡，而且，在开颅时，还必须绕过头部的蝶骨，因此开颅的范围很小，这就使得在实际实施手术的过程中，医生在开颅后可能无法快速准确地找到肿瘤位置，甚至出现目标丢失，这就导致手术时间延长，增加了手术的风险。

作为本领域的技术人员，有必要针对现有技术的不足，提出技术改进，提供一种能够辅助医生确定开颅入路通道，使得医生能够快速准确地找到肿瘤位置的技术。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述一个或多个技术问题，本发明提供了一种通过医学影像三维建模确定开颅入路通道的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种通过医学影像三维建模确定开颅入路通道的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：获取患者的颅腔图像；

步骤(2)：对所述颅腔图像进行三维建模，获得颅腔三维模型，所述颅腔三维模型包括颅骨、颅骨内部的血管分布以及肿瘤；

步骤(3)：基于所述肿瘤的位置，在所述颅腔三维模型中的所述颅骨上确定正式开颅的位置；

步骤(4)：以所述正式开颅的位置为基准点，确定所述正式开颅的位置与所述肿瘤之间的位置关系，构建入路通道；

步骤(5)：输出所述入路通道。

进一步的，步骤(1)中获取患者的颅腔图像的方法为：

对患者的头部进行ct成像，获得所述颅腔图像。

更进一步的，所述颅腔图像以.dicom格式存储。

进一步的，步骤(2)中对所述颅腔图像进行三维建模，获得颅腔三维模型的方法为：利用3d建模软件对所述颅腔图像进行三维建模，获得所述颅腔三维模型。

更进一步的，所述3d建模软件为3dslicer或mimics。

进一步的，，步骤(3)中基于所述肿瘤的位置，在所述颅腔三维模型中的所述颅骨上确定正式开颅的位置的方法包括：

步骤(3-1)：在所述颅骨上指定一个开颅区域；

步骤(3-2)：对所述初始开颅区域实施模拟开口，获得开口后的所述颅腔三维模型；

步骤(3-3)：以所述开口为视觉基准点，对开口后的所述颅腔三维模型进行放大，判断是否能够直接观察到所述肿瘤，获得观察结果；

步骤(3-4)：若所述观察结果为是，则所述开口的位置既为所述正式开颅的位置；

步骤(3-5)：若所述观察结果为否，则调整所述开口的位置，并重复步骤步骤(3-3)，直至所述观察结果为是。

更进一步的，步骤(3-5)中调整所述开口的位置的范围不超过指定的所述开颅区域的范围。

更进一步的，当所述开颅区域的范围内中的所述观察结果均为否时，所述方法还包括：

步骤(3-6)：输出警示信息。

进一步的，步骤(4)中所述正式开颅的位置与所述肿瘤之间的位置关系至少包括所述肿瘤距离所述正式开颅的位置的深度。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果或优点：

本发明所提供的通过医学影像三维建模确定开颅入路通道的方法，先获取患者的颅腔图像，并对所述颅腔图像进行三维建模，获得颅腔三维模型，所述颅腔三维模型包括颅骨、颅骨内部的血管分布以及肿瘤，之后基于所述肿瘤的位置，在所述颅腔三维模型中的所述颅骨上确定正式开颅的位置，并以所述正式开颅的位置为基准点，确定所述正式开颅的位置与所述肿瘤之间的位置关系，构建入路通道，最后输出所述入路通道，供医生查看，不仅能够使医生在正式实施开颅手术之前，对此次开颅手术有一个全面细致的了解，从而帮助医生能够快速准确地找到肿瘤的位置，实施切除，缩短手术时间，降低手术风险；还能够在医生正式实施开颅手术的过程中，帮助医生确定手术器具的进程，确保手术器具能够准确地到达指定位置，进一步缩短手术时间，降低手术风险。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义型实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明实施例提供了一种通过医学影像三维建模确定开颅入路通道的方法，包括以下步骤：

步骤1：获取患者的颅腔图像；

步骤2：对所述颅腔图像进行三维建模，获得颅腔三维模型，所述颅腔三维模型包括颅骨、颅骨内部的血管分布以及肿瘤；

步骤3：基于所述肿瘤的位置，在所述颅腔三维模型中的所述颅骨上确定正式开颅的位置；

步骤4：以所述正式开颅的位置为基准点，确定所述正式开颅的位置与所述肿瘤之间的位置关系，构建入路通道；

步骤5：输出所述入路通道。

在具体的实施过程中，获取患者的颅腔图像的方式有很多，比如x光摄影、透视、ct等等，为了能够获得患者全面清晰的颅腔图像，作为优选的，本发明实施例的步骤1中获取患者的颅腔图像的方法为：对患者的头部进行ct成像，获得所述颅腔图像。

ct成像的基本原理是用x线束对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的x线，转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，再经模拟/数字转换器(analog/digitalconverter)转为数字信号，输入计算机处理。图像形成的处理有如将选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素(voxel)。扫描所得信息经计算而获得每个体素的x线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵(digitalmatrix).数字矩阵可存储于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器(digital/anologconverter)把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即像素(pixel)，并按矩阵排列，即构成ct图像。

相较于x光摄影和透视，采用ct成像能够方便快捷地获得患者全面清晰的颅腔图像，为后续的处理提供更好的帮助。

在具体的实施过程中，为了方便在医学设备上使用，进一步优选的，本发明实施例中的所述颅腔图像以.dicom格式存储。

dicom(digitalimagingandcommunicationsinmedicine)即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准(iso12052)。它定义了质量能满足临床需要的可用于数据交换的医学图像格式。dicom被广泛应用于放射医疗，心血管成像以及放射诊疗诊断设备(x射线，ct，核磁共振，超声等)，并且在眼科和牙科等其它医学领域得到越来越深入广泛的应用。

获取了患者的颅腔图像之后，执行步骤s2：对所述颅腔图像进行三维建模，获得颅腔三维模型，所述颅腔三维模型包括颅骨、颅骨内部的血管分布以及肿瘤。

在具体的实施过程中，步骤s2中对所述颅腔图像进行三维建模的方式有很多，作为优选的，本发明实施例中具体采用3d建模软件对所述颅腔图像进行三维建模。采用3d建模软件对所述颅腔图像进行三维建模，能够方便快捷地获得所述颅腔三维模型。

3d建模软件有很多，比如3dstudiomax(当今世界上销售量最大的三维建模、动画及渲染软件)、maya(世界顶级的三维动画软件)、rhino、zbrush(数字雕刻和绘画软件)等。进一步优选的，本发明实施例中的所述3d建模软件具体采用3dslicer或mimics。3dslicer和mimics都是专用于医学影像处理的3d软件，其包含有许多医学专用结构模块，采用3dslicer或mimics能够更加快捷地完成对所述颅腔图像进行三维建模，节约建模时间。

获得所述颅腔三维模型后，执行步骤3：基于所述肿瘤的位置，在所述颅腔三维模型中的所述颅骨上确定正式开颅的位置。

在具体的实施过程中，一个准确的正式开颅的位置，能够大大地节约医生的手术时间，降低手术风险。为了能够找到一个准确的正式开颅的位置，作为优选的，本发明实施例的步骤3中基于所述肿瘤的位置，在所述颅腔三维模型中的所述颅骨上确定正式开颅的位置的方法包括：

步骤3-1：在所述颅骨上指定一个开颅区域；

步骤3-2：对所述初始开颅区域实施模拟开口，获得开口后的所述颅腔三维模型；

步骤3-3：以所述开口为视觉基准点，对开口后的所述颅腔三维模型进行放大，判断是否能够直接观察到所述肿瘤，获得观察结果；

步骤3-4：若所述观察结果为是，则所述开口的位置既为所述正式开颅的位置；

步骤3-5：若所述观察结果为否，则调整所述开口的位置，并重复步骤3-3，直至所述观察结果为是。

通过上述方式，能够找到一个没有任何阻挡的可以直接通向所述肿瘤的正式开颅的位置，以此位置对患者实施开颅，能够使手术器具快速准确地到达肿瘤位置，节约手术时间，降低手术风险。

在具体的实施过程中，人体的头部并不是所有的位置都能够进行开颅，比如蝶骨所在的区域，蝶骨的内侧富集了脑部大量重要的血管，蝶骨的作用就是保护大脑中部的血管不受损伤，因此十分坚硬，在实际实施开颅手术时必须绕过蝶骨。而由于人体的头部并不是所有的位置都能够进行开颅，因此，本发明实施例中在实施模拟开口之前，指定了一个开颅区域，该区域就是人体头部能够实施开颅的区域，然后再在该区域中确定所述正式开颅的位置。

基于上述原因，作为优选的，本发明实施例的步骤3-5中调整所述开口的位置时，其调整的范围不得超过指定的所述开颅区域的范围，避免出现实际开颅操作无法实现的问题。

在具体的实施过程中，有可能在指定的所述开颅区域内找不到合适的开口的位置，这就表明指定的所述开颅区域不能顺利地实施肿瘤摘除手术，此时需要告知医生，所以，作为优选的，本发明实施例中当所述开颅区域的范围内中的所述观察结果均为否时，所述方法还包括：

步骤3-6：输出警示信息。

需要说明的是，所述警示信息可以是任何的具有警示作用的信息，比如输出“此区域不适合开颅”或“无法在此区域顺利实施肿瘤摘除手术”等，在此不做限定。

确定了正式开颅的位置后，执行步骤4：以所述正式开颅的位置为基准点，确定所述正式开颅的位置与所述肿瘤之间的位置关系，构建入路通道。

在具体的实施过程中，作为优选的，本发明实施例的步骤4中所述正式开颅的位置与所述肿瘤之间的位置关系至少包括所述肿瘤距离所述正式开颅的位置的深度。有了所述肿瘤距离所述正式开颅的位置的深度，在医生实施肿瘤切除手术的过程中，能够帮助医生判断手术器具的进程，使医生对手术有一个更加清晰的判断，提高医生手术的成功率，降低手术的风险。

构建入路通道后，执行步骤5：输出所述入路通道。

本发明实施例所提供的通过医学影像三维建模确定开颅入路通道的方法，先获取患者的颅腔图像，并对所述颅腔图像进行三维建模，获得颅腔三维模型，所述颅腔三维模型包括颅骨、颅骨内部的血管分布以及肿瘤，之后基于所述肿瘤的位置，在所述颅腔三维模型中的所述颅骨上确定正式开颅的位置，并以所述正式开颅的位置为基准点，确定所述正式开颅的位置与所述肿瘤之间的位置关系，构建入路通道，最后输出所述入路通道，供医生查看，不仅能够使医生在正式实施开颅手术之前，对此次开颅手术有一个全面细致的了解，从而帮助医生能够快速准确地找到肿瘤的位置，实施切除，缩短手术时间，降低手术风险；还能够在医生正式实施开颅手术的过程中，帮助医生确定手术器具的进程，确保手术器具能够准确地到达指定位置，进一步缩短手术时间，降低手术风险。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。