基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建方法及装置，步骤一、读取N幅具有相同的缩放比例的断层扫描图像，断层扫描图像包括目标和非目标部分；对于制作的三维实体模型中非目标部分要求完全透明，进行步骤二；对于制作的三维实体模型中非目标部分不要求完全透明，则进行步骤三；步骤二、使用图像处理软件处理各断层扫描图像，得到处理后的各断层扫描图像；步骤三、打印各断层扫描图像得到各断层打印图片；将各断层打印图片依顺序间隔排列并固定后得到三维实体模型。能够实现二维图像进行三维排列，形成立体透视效果。图像处理速度快、图像无失真，实体模型构建方便、成本低廉，立体透视效果好、实体模型方便观察，可模拟操作。

Method and device for constructing three-dimensional solid model based on multiple tomography images

The present invention provides a method and apparatus for constructing 3D model of multiple images based on images of step one, read the N amplitude with the same zoom ratio, including images of target and non target; the target requirement completely transparent non dimensional production entity model, step two; for the non target part of 3D model making does not require completely transparent, then step three; step two, the use of image processing software to deal with the images, the CT scan image processed image; step three, print the fault the fault of each fault will print pictures; print pictures in sequence at intervals and fixed by three-dimensional solid model. Two dimensional images can be three-dimensional arrangement, forming three-dimensional perspective effect. The image processing speed is fast, the image is undistorted, the entity model is convenient to construct, the cost is low, the stereoscopic perspective effect is good, the entity model is convenient to observe, and the simulation operation can be simulated.

【技术实现步骤摘要】
基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建方法及装置
本专利技术涉及一种基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建方法及装置。
技术介绍
目前教授外科手术的方法包括外科手术的学习、观看手术视频、在有经验医生的指导下来观察和参加现场手术。目前教授手术的“亲自动手式”学徒制方法和“看一个，做一个，教一个”的方式存在很多缺陷：1、经验不足的医学生可能使被当做“教学病例”的患者面临大量的风险，甚至死亡的危险。2、医生在活体患者身上训练时也受到了极大的限制，尽管小心翼翼但仍然无法避免潜在的医疗诉讼，这使得在外科手术中受过很好训练的医生更少。3、不同的患者有不同的疾病，每种疾病的表现又千差万别，这使得医学生在某个患者身上取得的宝贵经验并不一定适用于另外一个患者。一个优秀的外科医生成长需要很长时间，反复从治疗失败的不同患者身上换来宝贵的经验教训。4、由于每个患者情况各不相同，医生虽然知道某种手术方法，但术前无法准确预知每个手术细节，无法事先练习。患者因为无法得知医生如何在自己身上手术，单凭信任是无法真正的放心。医患之间会产生很大的沟通障碍，是医患纠纷的重要原因之一。由于以上原因，需要在手术体验、模仿与教学中使用到实体模型。现有的一些手术模型虽然可以用于常规研究、常规医学手术的教学和身体检查，但是这些模型具有基本的共性，缺少特定患者的个性。比如患者王某某长了一个哑铃形状的肿瘤，其解剖特点与常规的球形完全不同，要想提供逼真的手术模拟需要为其专门定制模型，方便手术医生术前观察甚至模拟手术，提高手术成功率，降低手术风险。现有的模型、器官和组织通常由硬的或半刚性的材料和塑料制成，与柔软的人体组织相差很大，现有的手术器械难以像活体手术时那样轻松切开这些硬模型，这妨碍了医生的触觉，因此不能提供逼真的手术经历。此外，现有手术模型制作工艺耗时久，因此增加了医生的训练成本和患者的负担。在医学领域中，疾病的诊断需要大量运用CT和MRI扫描得到的断层图片。这些图片大多是沿同一个方向的切面，医护人员只能通过连续的多张图片为病人诊断。仅仅通过二维图片难以判断组织空间结构，病人等非专业人士面对这样的断层图片更加难以理解。因此，断层图片三维重建工作尤为重要。热门的研究领域是根据二维的图片或视频来进行三维重建，再进行3d打印。传统方法在三维重建时，会在一定程度上丢失二维图片的信息或人为添加一些虚构的信息，而且算法复杂，计算量大，难以开发和推广。3D打印技术即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。将虚拟可视化模型进行实体化，此实体模型克服了传统模型空洞枯燥及病态条件下难以还原人体真实解剖的不足。利用此实体模型进行个性化的术前规划和模拟手术，使手术可行性的术前评估更加准确，术前准备更加充分，手术方案的制定具有个性化，更加客观、合理。但是目前3D打印过于缓慢，小尺寸尚且需要几个小时，若按原尺寸打印人体大器官需要数天时间，会延误患者治疗。制作的模型颜色单一，涂上颜色的工序较为繁琐耗时。模型质地较硬，不能做到像人体组织那样柔软，故而无法像在人体组织上一样进行模拟手术操作。大尺寸打印需要昂贵的大型打印机，透明的打印材料也比较昂贵，一般医院难以承受，也变相增加了患者的负担。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建方法及装置解决现有技术中存在的平面实体模型成型时间久、繁琐耗时，或仅仅通过二维图片难以判断组织空间结构，病人等非专业人士面对这样的断层图片更加难以理解等问题。本专利技术的技术解决方案是：一种基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建方法，包括以下步骤，步骤一、读取N幅具有相同的缩放比例的断层扫描图像，断层扫描图像包括目标和非目标部分；对于制作的三维实体模型中非目标部分要求完全透明，进行步骤二；对于制作的三维实体模型中非目标部分不要求完全透明，则跳过步骤二进行步骤三；步骤二、使用图像处理软件处理步骤一的各断层扫描图像，将非目标部分去除，使目标单独清楚显示，实现步骤四中打印的断层打印图片间隔排列后非目标部分不阻碍目标的视觉观察，得到处理后的各个断层扫描图像；步骤三、打印出步骤二处理后的各个断层扫描图像，分别得到各个断层打印图片；步骤四，将步骤三打印后的各断层打印图片依顺序间隔排列并固定后，得到三维实体模型。进一步地，步骤一中，对各断层扫描图像使用图像处理软件添加指示排列顺序的图像序号，并对各断层扫描图像使用图像处理软件添加对齐标记，即在各断层扫描图像的对应位置附加标记，作为按顺序排列时的对齐标志。进一步地，步骤二中，对有多个目标的断层扫描图像，将断层扫描图像拷贝后分别使用图像处理软件进行调整后，再相互叠加，同时显示多个目标。进一步地，步骤二中，断层扫描图像的目标包括主目标和位置参考目标，使用图像处理软件对断层扫描图像处理后，主目标和位置参考目标设于同一处理后的断层扫描图像中，或主目标和位置参考目标依次交替设于相邻的两个处理后的断层扫描图像中。进一步地，步骤三中，打印材料采用透明材料或非透明材料，具体为：对于制作的三维实体模型中非目标部分要求完全透明，则使用透明材料打印；对于制作的三维实体模型中非目标部分不要求完全透明，则使用非透明材料打印；透明材料采用软质透明材料或硬质透明材料。进一步地，需要操作模拟需要时，使用密集针板对各断层打印图片进行穿孔。进一步地，步骤四中，断层打印图片的间隔距离与断层扫描时的两层图像之间的实际间隔相同或与打印尺寸成比例缩放。一种基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置，包括底板、灯箱和排列定位组件，灯箱设有底板上，排列定位组件设于灯箱上，排列定位组件包括若干第一隔板和若干第一支撑辊，第一支撑辊环列设于灯箱上，第一隔板分别设有定位孔一，第一支撑辊依次穿过各第一隔板的定位孔一，定位孔一的形状与第一支撑辊的形状相对应。进一步地，排列定位组件还包括用于穿过断层打印图片对齐排列的长针，长针环列设于灯箱上且设于第一支撑辊的内侧。进一步地，排列定位组件还包括若干第二支撑辊和第二隔板，第二支撑辊设于第一支撑辊的外侧，第二支撑辊穿过若干第二隔板，第二隔板分别设有定位孔二，第二隔板与第一隔板间隔设置，第二隔板与相邻两侧的第一隔板形成卡位槽。本专利技术的有益效果是：该种基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建方法及装置，能够实现二维图像进行三维排列，可将非目标部分去除，形成立体透视效果。图像处理速度快、图像无失真，实体模型构建方便、成本低廉，立体透视效果好、实体模型方便观察，可模拟操作。附图说明图1是本专利技术实施例基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建方法的流程示意图；图2是实施例一中处理前断层扫描图像的示意图；图3是实施例一中处理后断层扫描图像的示意图；图4是实施例一中存在主目标和位置参考目标时处理前断层扫描图像的示意图；图5是实施例一中存在主目标和位置参考目标时处理后断层扫描图像的示意图；图6是实施例一基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置的结构示意图；图7是实施例二基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置的结构示意图；图8是实施例二中第一隔板与长针、第一支撑辊的结构示意图；图9是实施例三基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置，其特征在于：包括底板、灯箱和排列定位组件，灯箱设于底板上，排列定位组件设于灯箱上，排列定位组件包括若干第一隔板和若干第一支撑辊，第一支撑辊环列设于灯箱上，第一隔板分别设有定位孔一，第一支撑辊依次穿过各第一隔板的定位孔一，定位孔一的形状与第一支撑辊的形状相对应。

【技术特征摘要】
1.一种基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置，其特征在于：包括底板、灯箱和排列定位组件，灯箱设于底板上，排列定位组件设于灯箱上，排列定位组件包括若干第一隔板和若干第一支撑辊，第一支撑辊环列设于灯箱上，第一隔板分别设有定位孔一，第一支撑辊依次穿过各第一隔板的定位孔一，定位孔一的形状与第一支撑辊的形状相对应。2.如权利要求1所述的基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置，其特征在于：排列定位组件还包括用于穿过断层打印图片对齐排列的长针，长针环列设于灯箱上且设于第一支撑辊的内侧。3.如权利要求1所述的基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置，其特征在于：排列定位组件还包括若干第二支撑辊和第二隔板，第二支撑辊设于第一支撑辊的外侧，第二支撑辊穿过若干第二隔板，第二隔板分别设有定位孔二，第二隔板与第一隔板间隔设置，第二隔板与相邻两侧的第一隔板形成卡位槽。4.如权利要求1-3任一项所述的基于多幅断层扫描图像的三维实体模型构建装置，其特征在于：底板设有长度标记尺。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑杨，郑兴，
申请(专利权)人：泗洪县正心医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32