一种医疗投影装置及医疗投影方法与流程

[0001]
本申请涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种医疗投影装置及医疗投影方法。


背景技术：

[0002]
在进行外科手术时，医生需要根据患者病灶位置进行切口设计。在神经外科领域里，目前有两种方法：一是直接目视测量法：医生根据患者ct(computed tomography，电子计算机断层扫描)/mri(magnetic resonance imaging，磁共振成像)等医学影像学结果，配合可参考体表解剖结构如眼、耳、顶结节、枕后隆突，直接目测或用皮尺等简单工具测量，设计手术切口；二是使用手术导航仪：市场上存在神经外科手术导航仪，透过红外线定位原理与特制反光原件将患者真实世界位置与ct/mri影像进行注册，从而设计手术切口。第一种方式的准确度影响因素较多，设计切口与实际病灶位置存在的误差较大。第一种方式无法直观地将影像学结果和患者实际位置对应，使用过程中容易产生误差，影响手术的精度，而且注册时间长，增加手术时间流程与麻醉风险，导航系统价格昂贵，无法大规模推广在各级医院，一家医院往往也只有一台导航系统，无法满足临床需求。


技术实现要素：

[0003]
本申请实施例的目的在于提供一种医疗投影装置及医疗投影方法，该医疗投影装置无需标记注册，可直观根据投影进行手术划线，有效加快手术进程。
[0004]
本申请实施例提供了一种医疗投影装置，该装置包括结构架、深度相机、工控机以及投影模组，深度相机安装在所述结构架上，用于拍摄患者的体位以获得体位三维坐标数据；所述工控机内预存有所述患者的3d模型，所述工控机用于根据所述体位三维坐标数据对所述3d模型进行层切并生成层切模型；投影模组安装在所述结构架上，用于根据所述层切模型向所述患者投影层切图。
[0005]
在上述实现过程中，在手术前，医生将病人固定在手术台上，启动医疗投影装置，首先深度相机拍摄患者的体位以获得患者的体位三维坐标数据，随后深度相机将拍摄得到的体位三维坐标数据传送给工控机，工控机根据体位三维坐标数据对预存的患者的3d模型进行层切并生成对应的层切模型，最后投影模组根据层切模型向患者投影层切图，整个过程无需标记注册，且结构简单，成本较低，可有效加快手术进程。
[0006]
在一种可能的实现方式中，所述结构架包括三维移动装置，所述深度相机安装在所述三维移动装置上；所述工控机还用于控制所述三维移动装置将所述深度相机移动到清晰拍摄范围。
[0007]
在上述实现过程中，由于深度相机具有上述特性，因此设置三维移动装置并通过工控机智能控制三维移动装置将深度相机移动到清晰拍摄范围内，以清晰识别患者三维轮廓，提高体位三维坐标数据的精确度。
[0008]
在一种可能的实现方式中，上述医疗投影装置还包括成像模组，成像模组设置在所述三维移动装置上，用于拍摄患者方位图；所述深度相机还用于采集深度相机与患者的
相对位置信息，所述工控机根据所述患者方位图以及所述相对位置信息控制所述三维移动装置将所述深度相机移动到清晰拍摄范围。
[0009]
在上述实现过程中，在手术前，将医疗投影装置安装在患者附近一个合适的位置，然后开启成像模组，通过成像模组拍摄患者方位图，由方位图可判断成像模组与患者手术部位之间的粗略方位，例如患者可能在患者方位图的左上角、右上角、右下角、左下角等方位，工控机根据该方位图控制三维移动装置将患者移动到深度相机画面的中间位置，之后深度相机采集深度相机与患者的相对位置信息，工控机根据患者方位图以及相对位置信息控制三维移动装置将深度相机移动至清晰拍摄范围。
[0010]
在一种可能的实现方式中，所述成像模组还用于在手术中录像。
[0011]
在上述实现过程中，设置成像模组在手术中进行录像，对手术过程进行留底，可方便之后培训学习，促进医学发展。
[0012]
在一种可能的实现方式中，所述投影模组安装在所述三维移动装置上；所述工控机还用于根据所述体位三维坐标数据控制所述三维移动装置将所述投影模组移动到清晰投影范围。
[0013]
在上述实现过程中，将投影模组也设置在三维移动装置上，通过工控机的智能控制将投影模组移动到清晰投影范围内。
[0014]
本申请实施例还提供了一种医疗投影方法，该方法用于医疗投影装置，所述医疗投影装置包括结构架、工控机、安装在所述结构架上的深度相机与投影模组，所述工控机内预存有所述患者的3d模型，所述方法包括：通过所述深度相机拍摄患者体位以获得体位三维坐标数据；通过所述工控机根据所述体位三维坐标数据对所述3d模型进行层切并生成层切模型；通过投影模组根据所述层切模型向所述患者投影层切图。
[0015]
在上述实现过程中，在手术前，首先采用深度相机拍摄患者的体位以获得患者的体位三维坐标数据，并将拍摄得到的体位三维坐标数据传送给工控机，通过工控机根据体位三维坐标数据对预存的患者3d模型进行层切并生成对应的层切模型，最后通过投影模组根据层切模型向患者投影层切图，整个过程无需标记注册，且结构简单，成本较低，可有效加快手术进程。
[0016]
在一种可能的实现方式中，所述结构架包括三维移动装置，所述深度相机安装在所述三维移动装置上，在所述通过所述深度相机拍摄患者体位以获得体位三维坐标数据之前，所述方法还包括：通过所述工控机控制所述三维移动装置将所述深度相机移动到清晰拍摄范围。
[0017]
在上述实现过程中，由于深度相机具有上述特性，因此通过三维移动装置并配合工控机智能控制三维移动装置将深度相机移动到清晰拍摄范围内，以清晰识别患者三维轮廓，提高体位三维坐标数据的精确度。
[0018]
在一种可能的实现方式中，所述医疗投影装置还包括设置在所述三维移动装置上的成像模组，所述成像模组用于拍摄患者方位图，所述深度相机还用于采集深度相机与患者的相对位置信息，所述通过所述工控机控制所述三维移动装置将所述深度相机移动到清晰拍摄范围，具体包括：通过所述工控机根据所述患者方位图以及所述相对位置信息控制所述三维移动装置将所述深度相机移动到清晰拍摄范围。
[0019]
在上述实现过程中，在手术前，将医疗投影装置安装在患者附近一个合适的位置，
然后开启成像模组，通过成像模组拍摄患者方位图，此时患者可能在患者方位图的左上角、右下角等方位，工控机根据该方位图控制三维移动装置将患者移动到深度相机画面的中间位置，此时开启深度相机采集深度相机与患者的相对位置信息，工控机根据患者方位图以及相对位置信息控制三维移动装置将深度相机移动至清晰拍摄范围。
[0020]
在一种可能的实现方式中，所述投影模组安装在所述三维移动装置上，在所述通过所述工控机根据所述体位三维坐标数据对所述3d模型进行层切并生成层切模型之后，所述通过投影模组根据所述层切模型向所述患者投影层切图之前，所述方法还包括：通过所述工控机根据所述体位三维坐标数据控制所述三维移动装置将所述投影模组移动到清晰投影范围。
[0021]
在上述实现过程中，将投影模组也设置在三维移动装置上，通过工控机的智能控制将投影模组移动到清晰投影范围内。
[0022]
在一种可能的实现方式中，上述医疗投影方法还包括通过所述深度相机识别手术中的开刀深度；通过所述工控机根据所述开刀深度与所述3d模型进行拟合，得到开刀信息；通过所述投影模组根据所述开刀信息向所述患者投影手术信息。
[0023]
在上述实现过程中，利用深度相机、工控机以及投影模组可在手术过程中全程进行监控操作，辅助医生确认病灶清楚的情况，有效加快手术进程，提高手术效果。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]
图1为本申请实施例提供的一种医疗投影装置的结构图；
[0026]
图2为本申请实施例提供的一种投影模组与成像模组的安装结构图；
[0027]
图3为本申请实施例提供的一种医疗投影方法的流程图。
[0028]
图标：100-结构架；200-深度相机；300-工控机；400-投影模组；500-三维移动装置；600-成像模组；700-照明装置。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
[0030]
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。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]
请参考图1，本申请实施例提供了一种医疗投影装置，该装置包括结构架100、深度相机200、工控机300以及投影模组400，深度相机200安装在结构架100上，用于拍摄患者的体位以获得体位三维坐标数据；工控机300内预存有患者的3d模型，工控机300用于根据体位三维坐标数据对3d模型进行层切并生成层切模型；投影模组400安装在结构架100上，用于根据层切模型向患者投影层切图。
[0032]
在上述实现过程中，在手术前，医生将病人固定在手术台上，启动医疗投影装置，
首先深度相机200拍摄患者的体位以获得患者的体位三维坐标数据，随后深度相机200将拍摄得到的体位三维坐标数据传送给工控机300，工控机300根据体位三维坐标数据对预存的患者的3d模型进行层切并生成对应的层切模型，最后投影模组400根据层切模型向患者投影层切图，整个过程无需标记注册，且结构简单，成本较低，可有效加快手术进程。
[0033]
需要说明的是，上述患者的3d模型是指根据医疗系统中患者的ct/mrt图像文件建模得到的。
[0034]
需要说明的是，工控机300与深度相机200以及投影模组400之间通信连接，由于工控机300体积较大、重量较重，因此工控机300在使用时可单独放在地面或工作台上。
[0035]
采用定焦镜头的深度相机200具有以下特性：当深度相机200与患者之间距离过近时，深度相机200无法识别患者三维轮廓，当深度相机200与患者之间距离过远时，深度相机200的精度差、无法拟合好最佳位置，而结合前后两段功能需求，例如，深度相机200与患者之间的距离在0.6-1.1m的范围内可满足深度相机200的拍摄需求，即0.6-1.1m为深度相机200清晰拍摄范围。
[0036]
在一种可能的实现方式中，结构架100包括三维移动装置500，深度相机200安装在三维移动装置500上；工控机300还用于控制三维移动装置500将深度相机200移动到清晰拍摄范围。
[0037]
在上述实现过程中，由于深度相机200具有上述特性，因此设置三维移动装置500并通过工控机300智能控制三维移动装置500将深度相机200移动到清晰拍摄范围内，以清晰识别患者三维轮廓，提高体位三维坐标数据的精确度。
[0038]
在一种可能的实现方式中，请参考图2，上述医疗投影装置还包括成像模组600，成像模组600设置在三维移动装置500上，用于拍摄患者方位图；深度相机200还用于采集深度相机200与患者的相对位置信息，工控机300根据患者方位图以及相对位置信息控制三维移动装置500将深度相机200移动到清晰拍摄范围。
[0039]
在上述实现过程中，在手术前，将医疗投影装置安装在患者附近一个合适的位置，然后开启成像模组600，通过成像模组600拍摄患者方位图，由方位图可判断成像模组600与患者手术部位之间的粗略方位，例如患者可能在患者方位图的左上角、右上角、右下角、左下角等方位，工控机300根据该方位图控制三维移动装置500将患者移动到深度相机200画面的中间位置，之后深度相机200采集深度相机200与患者的相对位置信息，工控机300根据患者方位图以及相对位置信息控制三维移动装置500将深度相机200移动至清晰拍摄范围。
[0040]
在一种可能的实现方式中，成像模组600还用于在手术中录像。
[0041]
在上述实现过程中，设置成像模组600在手术中进行录像，对手术过程进行留底，可方便之后培训学习，促进医学发展。
[0042]
采用定焦镜头的投影模组400也具备与深度相机200相同的特性，投影模组400距离患者过近或过远都无法达到最好的投影效果。
[0043]
在一种可能的实现方式中，投影模组安装在三维移动装置500上；工控机300还用于根据体位三维坐标数据控制三维移动装置500将投影模组移动到清晰投影范围。
[0044]
在上述实现过程中，将投影模组也设置在三维移动装置500上，通过工控机300的智能控制将投影模组移动到清晰投影范围内。
[0045]
具体地，深度相机200将获得的体位三维坐标数据传送至工控机300，工控机300根
据体位三维坐标数据与3d模型进行拟合，进而确定3d模型的位置坐标及此时患者的偏转角，依据该偏转角对3d模型进行层切以及位移计算，获得层切模型与位移信息，之后工控机300将层切模型发送至投影模组400，将位移信息发送至三维移动装置500，三维移动装置500根据位移信息，将投影模组移动到清晰投影范围内。
[0046]
需要说明的是，偏转角：手术过程中由于肿瘤的多种多样性，患者头颅会有不同体位的夹持固定方式，夹持角度也会根据医生预先构想的手术位置来定；深度相机200会识别此时患者的具体体位信息及方位角信息，来给予工控机300位置信息，因此偏转角也称为方位角。
[0047]
具体地，投影模组400与成像模组600为共轴光路，如图2所示。
[0048]
在一些可能的实施例中，深度相机200与投影模组400均采用变焦镜头，变焦镜头可在一定范围内自动调整焦距，以获得清晰的图像。
[0049]
在一些实施例中，上述医疗投影装置还包括照明装置700，照明装置700安装在结构架100上，用于术中照明。
[0050]
本申请实施例还提供了一种医疗投影方法，该方法用于医疗投影装置，医疗投影装置包括结构架100、工控机300、安装在结构架100上的深度相机200与投影模组400，工控机300内预存有患者的3d模型，如图3所示，该方法包括：
[0051]
步骤810：通过深度相机200拍摄患者体位以获得体位三维坐标数据；
[0052]
步骤820：通过工控机300根据体位三维坐标数据对3d模型进行层切并生成层切模型；
[0053]
步骤830：通过投影模组根据层切模型向患者投影层切图。
[0054]
在上述实现过程中，在手术前，首先采用深度相机200拍摄患者的体位以获得患者的体位三维坐标数据，并将拍摄得到的体位三维坐标数据传送给工控机300，通过工控机300根据体位三维坐标数据对预存的患者3d模型进行层切并生成对应的层切模型，最后通过投影模组400根据层切模型向患者投影层切图，整个过程无需标记注册，且结构简单，成本较低，可有效加快手术进程。
[0055]
需要说明的是，上述患者的3d模型是指根据医疗系统中患者的ct/mrt图像文件建模得到的。
[0056]
采用定焦镜头的深度相机200具有以下特性：当深度相机200与患者之间距离过近时，深度相机200无法识别患者三维轮廓，当深度相机200与患者之间距离过远时，深度相机200的精度差、无法拟合好最佳位置，而结合前后两段功能需求，例如，深度相机200与患者之间的距离在0.6-1.1m的范围内可满足深度相机200的拍摄需求，即0.6-1.1m为深度相机200清晰拍摄范围。
[0057]
在一种可能的实现方式中，结构架100包括三维移动装置500，深度相机200安装在三维移动装置500上，在通过深度相机200拍摄患者体位以获得体位三维坐标数据之前，方法还包括：通过工控机300控制三维移动装置500将深度相机200移动到清晰拍摄范围。
[0058]
在上述实现过程中，由于深度相机200具有上述特性，因此通过三维移动装置500并配合工控机300智能控制三维移动装置500将深度相机200移动到清晰拍摄范围内，以清晰识别患者三维轮廓，提高体位三维坐标数据的精确度。
[0059]
在一种可能的实现方式中，医疗投影装置还包括设置在三维移动装置500上的成
像模组600，成像模组600用于拍摄患者方位图，深度相机200还用于采集深度相机200与患者的相对位置信息，通过工控机300控制三维移动装置500将深度相机200移动到清晰拍摄范围，具体包括：通过工控机300根据患者方位图以及相对位置信息控制三维移动装置500将深度相机200移动到清晰拍摄范围。
[0060]
在上述实现过程中，在手术前，将医疗投影装置安装在患者附近一个合适的位置，然后开启成像模组600，通过成像模组600拍摄患者方位图，此时患者可能在患者方位图的左上角、右下角等方位，工控机300根据该方位图控制三维移动装置500将患者移动到深度相机200画面的中间位置，此时开启深度相机200采集深度相机200与患者的相对位置信息，工控机300根据患者方位图以及相对位置信息控制三维移动装置500将深度相机200移动至清晰拍摄范围。
[0061]
投影模组400也具备与深度相机200相同的特性，投影模组400距离患者过近或过远都无法达到最好的投影效果。
[0062]
在一种可能的实现方式中，投影模组安装在三维移动装置500上，在通过工控机300根据体位三维坐标数据对3d模型进行层切并生成层切模型之后，通过投影模组根据层切模型向患者投影层切图之前，方法还包括：通过工控机300根据体位三维坐标数据控制三维移动装置500将投影模组移动到清晰投影范围。在上述实现过程中，将投影模组也设置在三维移动装置500上，通过工控机300的智能控制将投影模组移动到清晰投影范围内。
[0063]
具体地，深度相机200将获得的体位三维坐标数据传送至工控机300，工控机300根据体位三维坐标数据与3d模型进行拟合，进而确定3d模型的位置坐标及此时患者的偏转角，依据该偏转角对3d模型进行层切以及位移计算，获得层切模型与位移信息，之后工控机300将层切模型发送至投影模组400，将位移信息发送至三维移动装置500，三维移动装置500根据位移信息，将投影模组移动到清晰投影范围内。
[0064]
在一种可能的实现方式中，上述医疗投影方法还包括通过深度相机200识别手术中的开刀深度；通过工控机300根据开刀深度与3d模型进行拟合，得到开刀信息；通过投影模组根据开刀信息向患者投影手术信息。
[0065]
在上述实现过程中，利用深度相机200、工控机300以及投影模组400可在手术过程中全程进行监控操作，辅助医生确认病灶清楚的情况，有效加快手术进程，提高手术效果。
[0066]
需要说明的是，上述手术信息包括但不限于颅内信息或危险部位警示线。
[0067]
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。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。
[0068]
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
[0069]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。