用于在解剖模型的表面显示图像的装置以及相应的方法与流程

本发明涉及一种用于在解剖模型的表面显示图像的装置，以及一种用于在比例解剖模型上投影图像的方法，该方法允许医疗专业人员和患者观察特定的外科手术的效果、或观察时间的流逝对身体某部分的影响。

背景技术：

在发表医疗或外科手术的专业意见过程中，医疗专业人员面临的主要问题之一是将他们的想法有效地传达给患者，以及将患者的期望传递给医生。例如，当患者就诊整形外科医生、从事美容和/或重建手术的专家(其为专业从事医学审美和重建手术的专业人员)时，整形外科医生需要向患者解释将需要执行什么手术以满足患者的需求，以及实际手术与预期结果有哪些差异。下面为给出的例子，整形外科医生与美容外科专家进行的美容和重建手术很相似，都是为了提高患者的生活质量，由此，只有当患者认为他的身体将经受的修改是安全的，他才会同意这个手术。在鼻中隔成形术中，外科医生必须向患者解释他将以哪种形式形成鼻中隔，因为这有可能改变患者面部的外观。其他医疗专业人员在向他们的患者传递他们的想法时也有类似的问题，例如，颌面外科医生、骨科医师、人体功能形态学(kinanthropometry)专员、法医专家和兽医，其中，本文所声称的装置可以服务于所有上述医疗专业人员和发现该装置在类似的情况下很有用的其他人。

在这种挑战面前，为了以最可能的方式解释治疗或具体方法获得的预期结果，健康专家已经开始使用各种方法。传统上，外科医生致力于展示之前治疗的曾经患有相同或相似情况的患者的照片。然而，这个解决方案存在严重的问题。其中一个问题是可能违反患者和医生之间的保密义务。另一个问题可能是医疗专业人员没有处理过相同或相似的情况，因此，他们没有图片或图像展示给他们的患者。另外，每个患者的特征和对医疗手术的临床反应是不一样的，由此，如果可能的话，可以创建出从医疗干预中获得预期结果的大概想法，但绝对不可能确定最终结果。

由于展示上述医疗手术的图片或图像出现了问题，所以健康专家转而采用其他方法。这些方法之一是通过计算机操纵数字图像，如美国专利号us8620038b2用于自动化和半自动化调整面部的数字图像的方法、系统和计算机程序产品以及美国专利号us6502583b1校正面部图像的方法、化妆模拟方法、化妆方法化妆支持装置和基础转移膜的专利所预测的。通过上述方法、以及现有技术中的其他装置和方法，在进行医疗或外科手术之前，医疗专业人员对他们的患者进行拍照，并操纵图像以模拟出这些手术所期望的结果。执行这种模拟的健康专家面临的问题是，他们不能向患者展示将被手术影响的解剖部位的完整视图，因此这些展示被限于能在电脑屏幕中显示的二维视图。

为了克服计算机屏幕施加的二维限制，健康专家已经采取了三维仿真。美国专利号为us8026916b2的题目为基于图像的观察系统提供了这种类型的调整示例。对于通过计算机创建三维场景，传统上使用坐标系(笛卡尔平面)。因此，定义了高度、长度和深度的坐标轴，并且分配了间断的等距值，使得特定点可以位于坐标系内。因此，当需要在坐标系中绘制几何体时，例如可以画一个金字塔，顶点的坐标是确定的。通常使用三角形表面，因为三角形表面是唯一总是共面的图形，从而防止计算机产生的图像的变形问题。为了表示目标的各个面，将目标固定在三坐标中：一个坐标用于每个目标的面的每个顶点。然后确定一个系统，通过该系统，由坐标指定的顺序显示它是每个面的前面还是后面。然后，可以对计算机已经绘制的几何体进行转换、缩放、平移和旋转。当已经绘制出三维场景时，为了能够将其投影到计算机屏幕的像素中，计算机必须将其转换为二维。以这种方式，创建三维场景的所有努力都会减少，就像在屏幕中显示的二维场景一样。的确，许多实现的计算机方法可以实时绘制场景来提供三维幻觉，从而可以从不同的角度旋转和观看图像。然而，由于二维图像是被屏幕的像素投影的，当患者实际能够看到二维图像时，他只观看到图像的三维幻觉。因此，如果患者没有精确地面对计算机的屏幕，则根据与屏幕相关的患者的视野角度，图像将更加失真。这可能会导致另外的问题，即可能导致如下结果：患者设想其自己具有医疗干预的投影结果，而该投影结果与最终结果截然不同。

为了避免这些问题，特此提出了一种用于在解剖模型的表面上显示图像的新装置，以及一种用于在患者接受医疗干预之后正确观察患者变化的方法。

本发明的装置目标和相关方法也可用于法医专家和人类学家。法医专家所声称本发明的用途的一个示例是识别人，将待识别的人的数字图像叠加投影到相应的解剖模型上。此外，肖像口语艺术家可以使用在解剖模型(该解剖模型设置在本文所声称的装置上)上创建的图形的数字投影，从而为人的特征提供更大的凹进和凸出，从而帮助他及早识别。人类学家可以使用类似的技术为人提供更好的生活，这些人是在人类学和历史学专家间的专业活动中被发现之后他们想要识别的人。

技术实现要素：

本发明的目的是适用于人类或动物健康专家的装置和相关方法，以在尽可能短的时间内以三维的、交互的方式，向他们的患者或客户展示患者身体中某种医疗或手术干预的结果。此外，与解决类似问题的其他解决方案相比，它降低了运营成本，消除了获取用于操纵二维和三维图像的专业软件许可证的需求，并可以被搬运到其他位置进行移动服务。

同样，人类学家和法医专家也可以从使用本文所声称的装置和方法中受益，从而更好地识别人和人类遗骸。

附图说明

参照所添加的附图，仅作为一个示例，下面对前面提及的本发明的优选实施例进行说明。

图1是优选实施例的在解剖模型的表面上显示图像的显示装置的正视图。解剖模型显示装置100位于底部。数字投影装置200位于其相对端，用于将数字图像投影到解剖模型130上。可选的对准支撑件300保持使解剖模型的显示装置100与数字投影装置200最好垂直对准。

图2是操作时解剖模型的显示装置100与数字投影装置200的对角线视图。

图3是所声称的解剖模型的显示装置100的侧视图。

图4是解剖模型的显示装置100的内部机构的视图。

图5是解剖模型的显示装置100及其对应的内部机构的俯视图。

具体实施方式

附图表示所声称的装置的优选实施例。

图1示出了解剖模型的显示装置100。在解剖模型的显示装置100的前面是数字投影装置200。在一种模式中，可以使用可选的对准支撑件300使解剖模型100的显示装置与数字投影装置200对准。

如图2所示，数字投影装置200用于持续地和稳定地将图像投影到解剖模型130上。在一个实施例中，所述解剖模型130可以是人或动物的局部的通用模型。在另一个实施例中，解剖模型130被制备成具体规格以满足患者或客户的需要。

解剖模型130被固定到解剖模型的支撑和放置板101上。在一个实施例中，所述解剖模型130通过任何类型的粘合剂或胶合剂固定到解剖模型的支撑和放置板101上。在另一个实施例中，解剖模型130通过磁体固定到解剖模型的支撑和放置板101上。在另一个实施例中，解剖模型130通过螺钉或钉子固定到解剖模型的支撑和放置板101上。

解剖模型的支撑和放置板101设置在径向调节板102上，解剖模型的支撑和放置板101被固定以防止不必要方式的移动。径向调节板102在旋转接头119上360度旋转，以允许解剖模型130具有垂直于由数字投影装置200产生的投影平面的任何所需取向。旋转接头119将径向调节板102与垂直倾斜板103连接。所述垂直倾斜板103通过铰链连接到支撑臂114上。通过轴，径向调节旋钮118使垂直倾斜板103适应于固定角度。在优选实施例中，考虑到移动轴与支撑臂114铰链接合，垂直倾斜板103相对于竖直方向可以实现的倾斜角度是45度(从上端或下端测量)。为了避免垂直倾斜板103由与支撑臂114的铰链接合相反的、该垂直倾斜板的重量引起的角动量而引发的不必要的移动，添加了阻挡器116和117，从而为用于投影数字图像的解剖模型130提供精确的位置。

支撑臂114通过两个接触点连接到移动室115。第一接触点位于支撑臂114的远端。在一个实施例中，支撑臂114的远端通过导杆连接，所述导杆平行于解剖模型的显示装置100的支撑表面(restingsurface)，使得它防止由垂直倾斜板103的重量以及横向移动轴113上的支承点引起的所述支撑臂114的角动量。第二接触点是借助于横向移动轴113，该横向移动轴113穿透移动室115的一个壁并且延伸到主支撑结构111的外部。横向调节旋钮112连接到横向移动轴113的延伸端，使得使用者可以旋转该横向调节旋钮112以调节关于支撑臂114、因而关于垂直倾斜板103和解剖模型130的竖直中心的位置。

移动室115由竖直移动轴支撑，该竖直移动轴在主支撑结构111的顶盖处延伸以紧靠在竖直调节旋钮121上。通过旋转竖直调节旋钮来旋转竖直移动轴，以相对于解剖模型的显示装置100的支撑平面升高或降低移动室115。因此，使用者有能力调节解剖模型130的位置，从而调节由数字投影装置200投影到解剖模型上的图像。

当已经将所公开的设备安装在将被使用的位置上时，使用者将需要将数字投影设备200放置在解剖模型的显示装置100的前面。数字投影设备200的投影透镜必须面向解剖模型130。在优选实施例中，数字投影装置200的各投影透镜之间的视线被定位成面向解剖模型130成90度的角度，使得投影在解剖模型上的图像可以被调整。

设备的使用者必须准备将被放置在解剖模型的显示装置100上的解剖模型130。在一个实施例中，解剖模型130由可塑性材料制成，使得使用者可以手动地解释在解剖部位上显示的变化。例如，整形外科医生使用者可以使用诸如石膏、粘土或密封剂来创建患者的面部模型，在该面部模型上，整形外科医生将调整某些特征以展示期望的医疗过程后的特征，并根据病人的要求对其进行修改。在另一个实施例中，解剖模型130通过不可修改的固体成型方法产生。例如，法医专家使用者可以通过热成型塑料来制作解剖模型130，以便具有失踪者的脸部形状。

设备的使用者必须准备一张用于投影在解剖模型130上的图像。在一个实施例中，使用者拍摄患者的待修改的解剖部位的图片。例如，整形外科医生可以将患者的正脸图片投影到解剖模型130上，使得患者的相貌和特征被反映在解剖模型130上。在另一个实施例中，使用者可以准备一张图像，在该图像中将显示通常会被隐藏的特征。例如，法医专家可以准备一张图像来查看正被投影到解剖学模型130上的解剖部位的中枢神经系统，以图形方式示出损伤。然而，在所有情况下，使用者准备的图像必须与解剖模型130镜面对称，以便使该图像被投影到所述解剖模型130上。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于在解剖模型的表面显示图像的装置，包括：

成比例的解剖矫正模型，所述解剖矫正模型以可拆卸的方式安装到普通的支撑和显示结构上，所述解剖矫正模型成型为符合给定患者的外科或美容手术的未来修改预期；

允许合适的解剖模型在竖直轴、水平轴、深度轴、和垂直旋转轴上对准的机构；

数码图像投影仪，所述数码图像投影仪的投影透镜在垂直轴上位于所述解剖矫正模型的前方。

2.根据权利要求1所述的装置，所述装置包括：对准支撑件，所述对准支撑件用于实现所述解剖矫正模型和所述数字图像投影仪之间的垂直对准。

3.一种用于产生和投影图像的方法，包括：

根据患者的现有特征通过镜像对称性产生给定患者的解剖部位的图像；

将患者的解剖部位的图像数字投影到成比例的解剖模型上，在所述解剖模型上，根据患者的解剖模型调整图像的投影角度，以适合在外科美容或重建手术中可能被做的改变；

由医疗保健专业人员和将进行所述外科美容或重建手术的患者进行适当的评估。