乳房手术外形重塑术中虚实融合导航系统与方法与流程

1.本发明属于乳房手术技术领域，涉及一种在乳房手术外形重塑术中的虚实融合导航系统与方法。


背景技术：

2.目前，乳腺肿瘤占女性肿瘤发病率之首。但由于人们健康意识的增强和临床检测手段的提高，早期发现的乳腺肿瘤约占90％，且5年生存率和10年生存率分别占早期乳腺肿瘤患者的80％和90％。这样，除了切除肿瘤治愈患者之外，乳房外形重塑技术及手术越来越受到医学界和患者的重视。
3.乳房手术外形重塑术中的导航系统与技术，对于乳房外形重塑手术是至关重要的。这里所说的导航技术，主要包括两个方面，即患侧与检测乳房的差异性评估，和患侧乳房手术修整的指引与导航。
4.现行的乳房测量和双侧乳房差异性(或对称性)评估方法主要包括主观方法和客观方法两类。其中，主观方法主要依据手术医生或其他人的目测，来进行乳房差异性或对称性评估。客观方法主要包括三类，即基于机械方式的尺度和体积的测量方法；基于磁共振成像的测量方法；和基于外形表面2d或3d成像的测量方法。
5.但上述方法中，主观目测方法由于视觉误差和不同手术医生个体差异，难于准确评价双侧乳房差异性或对称性。而现存的各种客观测量与评价方法中，基于机械的尺度或体积测量方法，对于乳房这种非刚性且曲面形体不易测量和表述准确，且属于接触式测量，不便于在手术环境的术中使用。基于磁共振的测量评价方法，需要庞大磁共振设备的支持和后续图像重构运算，不适合在乳腺重建手术的术中进行测量与评估。现行的基于外形表面2d或3d成像的测量与评价方法，大多取被测者站立姿态，用于术前或术后的测量与评估。也有使用手持3d相机2进行3d对称性评价的报道，但操作相对复杂，对使用者要求较高，且扫描成像拼接与后续处理均耗时较长，可以作为术后评价，而不适宜用作术中导航。上述三种方法，均不适合在术中作为导航系统或系统的一部分进行使用。
6.关于完整实用的乳房手术外形重塑术中的导航系统，尚未见相关报道。
7.综上所述，现存的双侧乳房差异性(或对称性)测量与评价方法，或者效果不佳，或者不适合临床特别是乳房重塑手术的术中对乳房进行全尺寸测量与分析评价。而进一步的导航技术与系统，则未见相关报道。鉴于此，本发明提出一种乳房手术外形重塑术中虚实融合导航系统与算法，基于3d成像和虚实场景共现(称为“虚实融合”)技术，对术中患者仰卧位且不同仰角体位的双侧乳房进行精确非接触3d测量和差异性评估，进而实现术中对患侧乳房修整的精准导航。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种乳房手术外形重塑术中虚实融合的导航系统与算法，能够解决临床术中双侧乳房的精确非接触3d测量和差异性评估的问题，
进而实现术中对患者乳房手术修整的精准导航。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
10.一种乳房手术外形重塑术中的导航系统，所述的导航系统包括一台主控计算机1，及与主控计算机1之间进行信号传输的3d相机2和投影仪3，一个万向吊臂4，其中主控计算机1外部设备配置包括彩色液晶显示器、输入键盘和鼠标。所述的3d相机2和投影仪3上下重叠后通过螺栓固定在固定底板上，固定底板上方通过螺栓与万向吊臂4的底端相连接，万向吊臂4的顶端固定在手术台5上方的天花板上。通过万向吊臂4，可万向调节3d相机2与投影仪3的位置与朝向。在患者体表提前布置2个标志点，作为导航系统自动确定3d图像的基准点或参考点。通过3d相机2摄取术中患者乳房全尺寸3d图像，得到包含乳房的3d点云数据信息，该相机2由主控计算机1控制，进行数据采集与分析处理。通过投影仪3再将手术导航影像和数据投影到人体。
11.进一步的，所述的主控计算机1采用常规个人计算机1或笔记本电脑，与3d相机2及投影仪3分离放置，但距离不超过3米。所述主控计算机1与3d相机2和投影仪3之间有数据通信线相连接。
12.一种基于上述导航系统实现的乳房手术外形重塑术中的导航方法，该导航算法取人体仰卧姿态，手术台上体一侧升起不同角度，参照布置的标志点，利用3d相机实时摄取人体双侧乳房全尺寸图像(三维点云等数据)，并通过主控计算机1完成全尺寸乳房3d图像数据的实时采集、双侧乳房差异性分析与评估，并将分析评估结果生成差异性指数和全乳房分区差异性分析评估图即所谓“虚图像”。所述差异性指数和全乳房分区差异性分析评估图显示在所述彩色液晶显示器上与3d乳房实图像融合，形成“3d虚实融合”；所述全乳房分区差异性分析评估图经由所述投影仪3投射到术中患者乳房表面，形成另一个“3d虚实融合”。操作过程中，进行实时数据更新，分析患侧与健侧的差异和相似度，经虚实融合技术再投影至人体，给出双侧乳房差异性评估结果与修整导航信息。具体包括以下步骤：
13.第一步，设置标志点、构建导航系统
14.1.1)在患者体表布置两个标志点，并建立人体的三维空间直角坐标系，如图5所示。定义两个标志点中的一个标志点(比如华盖穴)位置为该坐标系的原点，x轴表示人体表面的横向方向，y轴表示人体表面中轴线，z轴表示垂直于人体表面、并朝向3d相机2的方向。
15.所述的标志点是实现“3d虚实融合”技术的一个重要措施，可用于系统自动确定3d图像的基准或参考点。所布置的标志点需方便操作，或者借用现有医疗规程已有的标志，通常可以布置在人体中轴身体表面的乳房上下位置处(如华盖穴和中脘穴等)，并且标志点具有便于自动识别的特征，如采用与患者肤色反差较大的颜色和十字形状等。在患者华盖穴(位于人体胸部体表中轴线上第1肋间，两锁骨中间点正下方约12厘米处)和中脘穴(人体肚脐上方约13厘米处)位置，各放置一个标志点。定义图5所示的3d直角坐标系，确保这两个标志点构成所述直角坐标系的y轴，称为人体表面中轴线。由该中轴线构成的yoz平面称为人体中轴截面。所述两个标志点为系统提供了实际人体的对称轴(即所述中轴线)和对称平面(即所述中轴面)、人体系统的测量标尺和虚拟乳房和实体乳房的跟踪、匹配和混合叠加的特征点信息。
16.1.2)拉动吊臂4，使吊臂4上连接的3d相机2与投影仪3位于三维空间直角坐标系的z轴线上，对准患者胸部，并保持3d相机2镜头前端与患者胸部表面距离为900mm～1000mm。
17.1.3)将主控计算机1与3d相机2和投影仪3的信号连线，通过gige接口，利用千兆以太网把3d相机2得到的全尺寸3d乳房图像数据(点云数据)读入主控计算机1存储，并进行后续分析处理。基本流程包括：相机参数的设置、采集参数的设置、点云数据的采集和存储以及设备关闭等步骤，具体流程如图8所示。
18.第二步，获取患者不同位姿下的3d全尺寸乳房图像
19.人体在手术台上呈仰卧姿态，上体位于手术台支板6上。采集不同位姿下的3d全尺寸乳房图像：开启3d相机2，采集手术台5和患者分别在30
°
、15
°
和0
°
状态下的乳房图像数据，其中0
°
状态是手术状态，其他两个角度的数据可以为衡量术后不同姿态的乳房对称性提供手术指导数据。通过3d相机2拍摄得到全尺寸乳房3d图像，作为“实图像”，其中全尺寸乳房3d图像包括3d点云数据或3d曲面等显示形态数据。
20.第三步，通过主控计算机1完成3d全尺寸乳房图像预处理、分割、配准与乳房数据融合；
21.主控计算机1处理第二步获取的各角度的乳房数据，利用标志点的特性(颜色、形状等)追踪图像中的标志点，建立虚拟空间坐标系统，并以此坐标建立手术导航所需要的双乳差异立体数据等信息：通过多角度乳房数据的融合、3d图像的匹配等计算方法，得到患侧乳房的3d点云图像及其表面图像、患侧乳房图像的下垂信息、患侧乳房与健侧乳房对称点的高度差、评估指标等手术导航所关注的数据。需要经过以下处理。
22.3.1)图像预处理：对第二步得到的全尺寸乳房3d图像进行预处理，去除3d全尺寸乳房图像数据中存在的异常不连续点，保证乳腺表面的3d曲面光滑；
23.3.2)图像区域分割：对预处理后的图像采用基于u型网络的深度学习方法进行处理，实现双侧乳房3d图像的区域分割；
24.3.3)不同位姿配准：为实现期待的任意姿态下乳腺健侧与患侧的对称，即补偿直立时乳房下垂导致的双侧不对称，又考虑到术中条件限制，取上体仰卧位与水平面夹角为0
°
、15
°
和30
°
的三个体位进行3d数据采集，每个位姿采集到的3d数据，记平躺时左乳为l0，右乳为r0，其余2个位姿的第k位姿，记左乳为lk和右乳为rk，将各位姿3d图像与0
°
位姿图像进行配准，保证乳头、关键关注点以及形变点(为保证术后乳房的形态美观，手术医生通常会在乳房两侧标注若干关键点，使其保持相对对称)等关键位置对齐，将所有位姿通过配准形变场配准到患者平躺(即0
°
)时乳房3d坐标，基于第k位姿与平躺位姿的形变量获得偏差场
25.3.4)融合乳房3d结构和下垂形变的多元乳腺信息：通过融合偏差场计算乳腺下垂3d信息，特别是对于上体与水平面夹角较大并发生形变时，对健侧与患侧差别进行较大比重加权，即：
[0026][0027]
式中，ω0为0
°
位姿下乳房表面的3d曲面，wk为对第k位姿形变场的加权，可以根据情况适当调整，比如：
[0028]
[0029]
式中，θk为第k位姿时上体与水平面的夹角。
[0030][0031]
其中，ωk为第k位姿下乳房表面的3d曲面。上面各式中的(x,y,z)表示本发明建立的特定3d坐标系o(x,y,z)(如图5所示)的3个坐标变量。
[0032]
由此，得到包含乳房3d信息和下垂形变信息的多元融合信息记为为后续方便记：
[0033][0034]
则多元融合信息表示为(x,y,z,d)。
[0035]
以上数据为下一步乳房差异性分析提供数据源。
[0036]
第四步，双侧乳房差异性分析与评估
[0037]
根据经过预处理和分割的双侧乳房3d图像点云数据，将双侧乳房差异性分析划分为两部分，即xoy平面上双侧乳房2d尺寸差异性分析和不同位姿下双侧乳房3d融合后的3d曲面差异性分析。
[0038]
对于所述xoy平面上双侧乳房2d尺寸差异性分析，在步骤1.1建立的三维空间直角坐标系下，将患者仰卧位条件下拍摄的记为ω0(x,y,z)的双侧乳房3d图像进行分割，分别以ω
0+
(x,y,z)和ω
0-(x,y,z)表示分割得到的患侧和健侧(参考侧)乳房的3d曲面。令z＝0，对比ω
0+
(x,y,0)和ω
0-(x,y,0)在xoy平面上的尺寸，可得分割出的患侧乳房与健侧乳房在2d平面上的尺寸差异。进一步可计算得到2d尺寸误差函数为：
[0039]g(2d)
(x,y,0)＝ω
0+
(x,y,0)-ω
0-(-x,y,0)
ꢀꢀ
(5)
[0040]
对于所述不同位姿下双侧乳房3d融合后的3d曲面差异性分析，以yoz平面为镜像面，以仰卧位条件下乳房3d曲面ω0为基准，分析双侧乳房差异性，并度量融合乳房3d和下垂信息的双侧差异。由多元融合信息(x,y,z,d)抽取乳房曲面ω0的数据集记为b，可以表述为：
[0041][0042]
不失一般性，为患侧乳房，为健侧即参考侧乳房，若反向则x轴方向取反即可，其中：
[0043]
ω
0+
＝{x》0|ω0}，ω
0-＝{x'＜0|ω0}
ꢀꢀ
(7)由yoz镜像面可知，具有对应关系。于是差异性分析基于ω0进行对应量的比较，即：
[0044][0045]
其中，d(
·
,
·
)表示两个自变量的函数关系，e
(3d)
(
·
,
·
)融合z和d维度的差异，例如可取
[0046][0047]
其中，φ(
·
,
·
)和π(
·
,
·
)可采用求取两参量的绝对误差或平方误差等度量方式得到，λ1和λ2为融合3d信息和下垂形变信息的加权参数。于是可得(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0为融合3d信息和下垂形变信息的乳房差异性信息，取(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0中第1、2、4元素x,y,e
(3d)
组成ξ(x,y,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0为投影仪3实景展示，称为“虚拟乳房双侧差异度信息”，对标乳房差异范围的全部四元素(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0包含乳房3d信息和虚拟乳房双侧差异度信息，可用作电脑显示屏“虚实融合”的显示。
[0048]
也可以通过把乳房3d图像划分为多个小区域来进一步考察患侧乳房与健侧乳房在3d图像中的差异性。如图5所示，将分割得到的健侧和患侧乳房图像分别划分为间隔10mm的若干个小区域，每个小区域包含融合下垂信息的乳房3d曲面表示为ω
0+
(xi,yj,z
i,j
)和ω
0-(xi,yj,z
i,j
)，其中，i和j分别表示所示坐标系中x和y方向小区域的序号，z
i,j
表示与xi,yj小区域对应的曲面高度与形状，其中包含了融合了不同角度条件下的误差信息。定义患侧乳房与健侧乳房3d曲面误差函数为：
[0049]g(3d)
(xi,yj,z
i,j
)＝ω
0+
(xi,yj,z
i,j
)-ω
0-(-xi,yj,z
i,j
)
ꢀꢀ
(8)
[0050]
由g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)可以确定患侧乳房各小区域3d曲面与作为对比基准的健侧乳房相应小区域3d曲面的误差。
[0051]
定义患侧乳房与健侧乳房3d曲面对应各小区域表面误差指数为：
[0052][0053]
上式定量反映乳房3d曲面中患侧与健侧各小区域差异性的指标。定义患侧乳房与健侧乳房3d曲面整体差异性指数为：
[0054][0055]
式中，s表示经图像分割得到患侧乳房或健侧乳房所有小区域的集合。上式反映患侧乳房与健侧乳房3d曲面的整体差异性状况。
[0056]
所述(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0或g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)实际上反映的是患侧乳房3d曲面与健侧乳房相应部位3d曲面的误差。
[0057]
考虑g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)的情况，若g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)》0，则表明患侧乳房该小区域的表面高于健侧乳房，若g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)＜0，则表明患侧乳房该小区域的表面低于健侧乳房，从而可作为导航信息指引手术医生进行进一步手术修整。所述小区域3d表面误差指数是一个相对于最大误差的归一化指数，其取值范围为[-100,+100]。该指数值越正，则表明患侧乳房3d曲面越高于健侧乳房3d曲面，反之则表示患侧曲面越低于健侧曲面。所述整体差异性指数c是用于表示患侧乳房与健侧乳房整体差异性的一个宏观指标，若c≈0，则表明患侧乳房的3d曲面整体上很接近健侧乳房3d曲面，表明了二者很好的对称性。
[0058]
所述乳房差异性分析评估指标与图形显示部分，根据所述双侧乳房差异性分析与
评估部分所得到的患侧乳房与健侧乳房表面的差异性数据(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0或对应小区域表面误差g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)、患侧乳房与健侧乳房对应小区域表面误差指数和患侧乳房与健侧乳房整体差异性指数c，在所述主控计算机1显示器上以图形和彩色条带形式显示患侧乳房各小区域与健侧乳房对应小区域的误差g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)和/或误差指数指引手术医生进行对应小区域的修整。所述主控计算机1在显示器上显示整体对称性指数c的数值，表明患侧乳房与健侧乳房的整体差异性或对称性，可作为手术医生停止修正操作的一个参考。
[0059]
第五步，乳房差异性分析评估指标与虚拟图像输出显示，实现虚实融合的导航
[0060]
利用自动跟踪算法，跟踪标志点和乳房，开启投影仪，把以上步骤获得差异、评估、导航数据投射到实体乳房上，实现“虚实融合”的手术导航[a4]。以标志点为参考的乳房自动跟踪与虚实融合导航的流程如图11所示，主要步骤有：设定标志点以及测量标志点之间的距离等参数信息，启动3d相机采集数据，计算生成虚拟乳房，投射虚拟乳房和差异数据，实现自动匹配投影图像和实体的虚实融合并输出导航数据。其中计算分析及虚拟乳房再现主要由自主设计的算法实现，辅以成熟的3d商业软件(如gom inspect、cloudcompare以及mountainsmap等)实现图像展示和比较，以增加系统兼容性和用户友好性。所述自主设计的算法如下：
[0061]
5.1)在布置好标志点、测量标志点间的距离的基础上，可以进入测量和导航过程。
[0062]
5.2)将第四步计算生成的表示患侧乳房相比于健侧乳房的差异性数据(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0或表示各小区域差异性的彩色图形表示为g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
),i,j∈s，称为“虚拟乳房图像”。
[0063]
5.3)在术中患者位于0
°
状态下，开启激光投影仪3，利用虚拟乳房投射器，将虚拟乳房图像及通过计算得到的差异数据等信息投射到患者胸部乳房位置，形成“虚实融合”的乳房影像。
[0064]
5.4)将实体图像和虚拟乳房图像的标志点重合，然后对采集的实体图像和投射器产生的图像进行移位、拉伸、旋转等匹配工作，实现实体图和虚拟乳房图像的叠加，理想情况下二者完全重合，若非重合情况下，对患侧后续处理起指导作用；并且在实体乳房上描绘出手术导航的数据，包括：缺失的位置、尺寸，需要填充的位置、尺寸、外围特征(如弧度)等，方便手术医生直观了解患侧乳房各部位与健侧乳房的差异情况，并对手术医生进一步的修正提供指引或导航。
[0065]
进一步的，所述差异性指数和全乳房分区差异性分析评估图可用数值和图形明确表示乳房重塑术中患侧乳房与健测乳房的总体差异性指标和局部区域差异性的直观表示，为手术医生进一步进行患侧乳房手术修整提供定性与定量两个方面的指示与导航信息。
[0066]
本发明的创新点为：利用标志点，将实体乳房的3d数据和虚拟乳房进行配准，将手术导航2d数据(包括前期已经获得的双侧乳房差异性数据、手术计划数据等)通过投影仪投射到患侧实体乳房上，辅助手术导航。
[0067]
本发明的有益效果为：
[0068]
本发明针对现行乳房外形重塑手术中存在的患侧与健侧乳房差异性测量与评估中尚存在的问题，构建了以3d成像技术和数字视频技术为核心的乳房手术外形重塑术中虚
实融合导航系统及算法，设计了标志点布置方法和虚实图像融合技术，建立了特定的3d直角坐标系，定义了乳房图像在不同位姿下的偏差场，设计了误差补偿加权函数和多元信息融合方法，定义了患侧乳房与健侧乳房2d平面上的尺寸差异和3d曲面误差，定义了患侧乳房与健侧乳房对应小区域表面误差指数和整体差异性指数，设计了基于这些评价指标的宏观的和微观的双侧乳房术中差异性评估方法，提出了基于上述差异性信息的虚实融合的信息显示方式和手术导航方法，本系统在较大程度上改变了现行乳房整形手术主要依靠医生人眼观察和判断等手段来实施手术导航及预后效果评估的方式。通过3d相机实时获取的乳房信息及手术导航图像及数据，相对客观，为医生的个人判断提供重要的基础参考，其“虚实融合”的导航图像及数据直接、实时地投射在手术乳房(患侧)，可为手术医生进行进一步进行乳房修整提供可靠且精准的导航信息。本发明测量设备简单精确、评估方法简便易行，满足临床术中使用。
附图说明
[0069]
图1为本发明的整体布局结构示意图；
[0070]
图2为本发明的整体逻辑框图；
[0071]
图3为本发明底板与3d相机2及投影仪3结构连接示意图；
[0072]
图4为本发明万向吊臂4结构及安装示意图；
[0073]
图5为本发明描述双侧乳房的直角坐标系与乳房的区域划分；
[0074]
图6为本发明主控计算机1及其外部设备与3d相机2和投影仪3逻辑与电气连接图；
[0075]
图7为术中手术台5上体一侧升起不同角度示意图；
[0076]
图8为本发明专用软件系统之3d数据采集部分流程图；
[0077]
图9为专用软件系统之3d图像处理部分流程图；
[0078]
图10为本发明专用软件系统之控制部分流程图；
[0079]
图11位乳房自动跟踪、虚实融合导航的流程图。
[0080]
图中：1主控计算机；23d相机；3投影仪；4万向吊臂；5手术台；6手术台支板。
具体实施方式
[0081]
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0082]
一种乳房手术外形重塑术中的导航系统，所述的导航系统包括一台主控计算机1，及与主控计算机1之间进行信号传输的3d相机2和投影仪3，一个万向吊臂4。所述的3d相机2和投影仪3上下重叠后，通过螺栓固定在固定底板上，固定底板上方通过螺栓与万向吊臂4的底端相连接，万向吊臂4的顶端固定在手术台5上方的天花板上。通过万向吊臂4，可万向调节3d相机2与投影仪3的位置与朝向。在患者体表提前布置的2个标志点，作为导航系统自动确定3d图像的基准点或参考点。通过3d相机2摄取术中患者乳房全尺寸3d图像，得到包含乳房的3d点云数据信息，该相机2由主控计算机1控制，进行数据采集与分析处理。将计算得到的双侧乳房差异及评估数据等手术导航图像和数据投射到患侧乳房上，进行“虚实融合”手术导航
[0083]
所述的主控计算机1采用常规个人计算机1或笔记本电脑，与3d相机2及投影仪3分离放置，距离为2.5米。所述主控计算机1与3d相机2和投影仪3之间有数据通信线相连接，且
主控计算机1外部设备配置包括彩色液晶显示器、输入键盘和鼠标。
[0084]
一种乳房手术外形重塑术中虚实融合导航方法，包括以下步骤：
[0085]
a.3d图像获取的准备
[0086]
a1.按照图1所示整体结构布局图，连接好主控计算机1与3d相机2和投影仪3的信号连线。
[0087]
a2.在患者华盖穴和中脘穴布置标志点。
[0088]
a3.拉动吊臂4，使吊臂4上连接的3d相机2与投影仪3基本上位于所定义3d坐标系z轴线上，对准患者胸部，并保持3d相机2镜头前端与患者胸部表面距离为950mm。
[0089]
b.获得术中患者3d全尺寸乳房图像
[0090]
b1.调整手术台5患者上体一侧，使依次其升起0
°
、15
°
和30
°
。
[0091]
b2.启动主控计算机1、3d相机2和虚拟乳房投射器(即投影仪3)的电源。中控电脑开始采集并处理摄像机数据。
[0092]
b3.启动主控计算机1中专用软件系统的3d数据采集功能，主控计算机1读取3d相机2的3d图像数据，采集时间不超过10秒。
[0093]
b4.追踪图像中的标志点，建立虚拟空间坐标系统，并以此坐标建立手术导航所需要的双乳差异3d数据。
[0094]
c.全乳房3d图像预处理与乳房图像分割
[0095]
c1.对从3d相机2得到的3d全尺寸乳房图像进行滤波预处理，去除可能存在的噪声干扰。
[0096]
c2.对经过预处理的3d全尺寸乳房图像进行必要的几何调整，包括尺度缩放和角度旋转。
[0097]
c3.对经过几何调整的3d全尺寸乳房图像进行分割，分别获得患侧乳房和健侧乳房的图像数据。
[0098]
c4.根据前文式(1)
‑‑
式(4)，计算得到包含乳房3d信息和下垂形变信息的多元融合信息(x,y,z,d)。
[0099]
d.双侧乳房差异性分析与评估
[0100]
d1.建立如图5所示的描述双侧乳房曲面的特定3d直角坐标系o(x,y,z)，其中(x,y)表示由人体表面近似的平面，z轴表示人体表面与3d相机2垂直方向(即图中垂直于纸面向上的方向)的尺度。
[0101]
d2.将分割得到的患侧乳房和健侧乳房3d图像连同背景部分纳入该3d坐标系，如图5所示。分别以ω
0+
(x,y,z)和ω
0-(x,y,z)表示分割得到的患侧和健侧(参考侧)乳房的3d曲面。
[0102]
d3.按照式(5)计算2d误差函数e
(2d)
(x,y,0)，确定患侧乳房与健侧乳房在(x,y)平面上的几何尺寸差异。
[0103]
d4a.计算得到患侧乳房与健侧乳房的3d误差信息，(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0。
[0104]
或d4b.也可按照图5所示，在双侧乳房图像的(x,y)平面上，以10mm间隔分别将患侧乳房图像和健侧乳房图像划分为若干个小区域，每个小区域包含融合下垂信息的乳房3d曲面表示为ω
0+
(xi,yj,z
i,j
)和ω
0-(xi,yj,z
i,j
)，其中，i和j分别表示所示坐标系中x和y方向小区域的序号，z
i,j
表示与xi,yj小区域对应的曲面高度与形状，其中包含了融合了不同角度
条件下的误差信息。
[0105]
d5a.根据(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0进一步计算得到ξ(x,y,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0，可用作在中控电脑显示器上显示的虚图像误差信息，也可留作后续向患者手术部位进行投影显示
[0106]
或d4b.根据式(8)定义的g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)，计算患侧乳房与健侧乳房的3d曲面误差函数；根据式(9)定义的计算患侧乳房与健侧乳房3d曲面对应各小区域的表面误差指数；根据式(10)定义的c计算患侧乳房与健侧乳房3d曲面整体差异性指数。
[0107]
d5.经由d4a和d4b计算得到的指标，用于定量评价患侧乳房与健侧乳房的差异性，可用作导航信息引导手术医生进行进一步的手术修整。
[0108]
e.乳房差异性分析评估指标与虚拟图像输出显示，即虚实融合
[0109]
e1.在主控计算机1显示器上显示e
(2d)
(x,y,0)2d曲线，表示患侧乳房与检测乳房在(x,y)平面上的尺寸差异。
[0110]
e2a.在计算机1显示屏上叠加显示患侧乳房与健侧乳房的误差虚图像信息(x,y,z,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0，并进一步在患侧乳房上投影显示计算得到的ξ(x,y,e
(3d)
),(x,y,z)∈ω0虚图像信息，进行进一步的虚实融合。
[0111]
或e2b.或根据得到的患侧与健侧乳房3d差异性分析评估结果，在计算机1显示器上描述的双侧乳房直角坐标系与乳房区域划分图像上，分别以伪彩色虚拟图像和数值方式在患侧乳房各小区域中显示g
(3d)
(xi,yj,z
i,j
)虚拟误差图像或值和对应的颜色，并给出“彩条”表示不同颜色对应的误差的大小或对称性优劣，为手术医生提供微观的差异性评价。e3.虚拟乳房投射器(即投影仪3)同时把e2a和e2b的信息，即虚拟图像投影到患者胸部乳房部位，实现虚实融合，为手术医生提供更直观的差异性评价和手术修整导航。
[0112]
e4.在主控计算机1显示器上显示双侧乳房整体对称性指数c的数值，为手术医生提供宏观的差异性评价。
[0113]
f.手术医生修整乳房外观，并重复进行b—e的差异性评价与虚实融合，直到满意为止。
[0114]
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。