一种增强现实辅助手术方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种增强现实的辅助手术方法，包括如下步骤：101、获取病人的肺部CT图像数据；102、采用区域生长和图像填充算法对获取的肺部CT图像数据进行处理，获得肺部血管数据和气管数据；103、根据获得的肺部血管数据和气管数据，进行边缘网格模型的构建；104、将构建完成的边缘网格模型导入到混合现实设备中进行展示，供医生观察。本发明专利技术提供的增强现实的辅助手术方法能够实现在混合现实设备上进行病人肺部组织结构的展示，和传统的PC端结果展示相比更加立体和清楚。

【技术实现步骤摘要】
一种增强现实辅助手术方法及系统
本专利技术属于计算机
，尤其涉及一种增强现实辅助手术方法。
技术介绍
当今世界，由于空气质量下降，人们抽烟或吸二手烟，导致肺癌发病率越来越高，肺癌已经危害我国人民健康，威胁人类生命，对于肺癌早期治疗手段，就是切除被癌症所感染的肺部组织，肺由若干肺叶构成，肺叶又由若干肺段构成，如何能尽可能小的只切除被感染的肺段部分，而且保留大部分的健康肺部组织是肺癌手术治疗的重大问题。现有技术中肺段手术辅助方法大多是在PC端上显示病人的CT图像或立体结构，医生根据病人肺部血管和气管的走向可以推测出肺段的位置，从而进行肺段切除，但是在PC端上显示病人的CT图像或立体结构，在实际应用中医生查看时效果不佳，对医生的手术工作帮助有限。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有存在的技术问题，本专利技术提供一种增强现实辅助手术方法，能够实现在混合现实设备上进行病人肺部组织结构的展示，和传统的PC端结果展示相比更加立体和清楚。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案如下：一种增强现实的辅助手术方法，包括如下步骤：101、获取病人的肺部CT图像数据；102、采用区域生长和图像填充算法对获取的肺部CT图像数据进行处理，获得肺部血管数据和气管数据；103、根据获得的肺部血管数据和气管数据，进行边缘网格模型的构建；104、将构建完成的边缘网格模型导入到混合现实设备中进行展示，供医生观察。优选地，所述步骤102还包括如下子步骤：102A1、在获取的肺部CT图像中选取气管的种子点，并提前预设阀值范围，然后采用区域生长算法，获取气管图像；102A2、采用图像填充算法将获取的气管图像上的噪点提取出来；102A3、将提取到的噪点填充到气管图像上的漏洞中，获得完整的气管图像数据。优选地，所述步骤102还包括如下子步骤：102B1、在获取的肺部CT图像中的左右肺实质部分选取种子点；102B2、基于选取的种子点，采用区域生长算法将左右肺的实质部分的图像提取出来；102B3、采用图像填充算法将获取的左右肺的实质部分的数据图像中的孔洞进行反复多次填充，填充获得的区域即为血管图像数据。优选地，所述步骤103还包括如下子步骤：103A1、基于获取的气管数据，获取气管的标记向量Mark；103A2、根据获取的气管标记向量Mark，获得8个定点不全为1且不全为0的所有六面体；103A3、将步骤103A2中获取的六面体提取出Mark(0,1)的边；103A4、将步骤103A3中提取到的边获得每个六面体内的重心点；103A5、将步骤103A2中获取的Mark(0,1)的临界边，相邻有4个六面体，每个六面体都有一个重心点，则每个Mark(0,1)的边都有4个临近的重心点，将这4个重心点构成两个三角面片；103A6、根据每个三角面片三条边的叉积获得三角面片的法向量；106A7、将三角面片的三个点坐标和步骤103A6中获得的法向量存入stl文件中，获得气管数据的边缘网格模型。优选地，所述步骤103还包括如下子步骤：103B1、基于获取的血管数据，获取血管的标记向量Mark；103B2、根据获取的血管标记向量Mark，获得8个定点不全为1且不全为0的所有六面体；103B3、将步骤103B2中获取的六面体提取出Mark(0,1)的边；103B4、将步骤103B3中提取到的边获得每个六面体内的重心点；103B5、将步骤103B2中获取的Mark(0,1)的临界边，相邻有4个六面体，每个六面体都有一个重心点，则每个Mark(0,1)的边都有4个临近的重心点，将这4个重心点构成两个三角面片；103B6、根据每个三角面片三条边的叉积获得三角面片的法向量；106B7、将三角面片的三个点坐标和步骤103B6中获得的法向量存入stl文件中，获得血管数据的边缘网格模型。优选地，所述步骤103和步骤104之间还包括：将获得的边缘网格模型导入到Unity3D开发软件当中，进行系统交互设计，获得适配混合现实设备Hololens的肺部模型。优选地，所述三角面片的构造函数为GenFacet函数。优选地，寻找临界边和选取边界重心的函数为FindSignEdge函数，在FindSignEdge函数中找到Mark(0,1)的边，然后根据边的数据构造边界网格的点。(三)有益效果本专利技术提供的一种增强现实的辅助手术方法，而本方法能够实现在混合现实设备上进行病人肺部组织结构的展示，和传统的PC端结果展示相比更加立体和清楚。通过本方法将肺部气管和血管从胸部CT影像上分割出来，并在混合现实设备中展现让医生立体感知病人肺部结构，能给医生提供肺段切除手术的帮助。让医生在手术前能够更清楚的观察到病人肺部的血管和气管走向，对病人肺部结构更加了解，这样医生在手术时的成功率和准确率就会有所提升，病人就会得到更好的手术治疗，从而得到更好的恢复，使病人能够更健康。附图说明图1为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的流程示意图；图2为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的流程示意图；图3为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的流程示意图；图4为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中数据结构示意图；图5为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中区域生长算法流程图；图6为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中填充算法流程图；图7为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中二维获取三角形的示意图；图8为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中六面体构建三角形示意图；图9为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中模型构建算法流程图；图10为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中STL文件格式示意图；图11为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中气管分割结果图；图12为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中肺实质提取示意图；图13为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中肺实质提取示意图；图14为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中气管STL文件数据示意图；图15为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中气管STL文件图像效果示意图；图16为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中界面结果图；图17为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中隐藏和显示结果图；图18为本专利技术一种增强现实辅助手术方法的实施例中模型移动交互图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例一如图1所示：本实施例公开了一种增强现实的辅助手术方法，包括如下步骤：101、获取病人的肺部CT图像数据；102、采用区域生长和图像填充算法对获取的肺部CT图像数据进行处理，获得肺部血管数据和气管数据；103、根据获得的肺部血管数据和气管数据，进行边缘网格模型的构建；104、将构建完成的边缘网格模型导入到混合现实设备中进行展示，供医生观察。本实施例中所述步骤102还包括如下子步骤：102A1、在获取的肺部CT图像中选取气管的种子点，并提前预设阀值范围，然后采用区域生长算法，获取气管图像；102A2、采用图像填充算法将获取的气管图像上的噪点提取出来；102A3、将提取到的噪点填充到气管图像上的漏洞中，获得完整的气管图像数据。本实施例中所述步骤102还包括如下子步骤：102B1、在获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强现实的辅助手术方法，其特征在于，包括如下步骤：101、获取病人的肺部CT图像数据；102、采用区域生长和图像填充算法对获取的肺部CT图像数据进行处理，获得肺部血管数据和气管数据；103、根据获得的肺部血管数据和气管数据，进行边缘网格模型的构建；104、将构建完成的边缘网格模型导入到混合现实设备中进行展示，供医生观察。

【技术特征摘要】
1.一种增强现实的辅助手术方法，其特征在于，包括如下步骤：101、获取病人的肺部CT图像数据；102、采用区域生长和图像填充算法对获取的肺部CT图像数据进行处理，获得肺部血管数据和气管数据；103、根据获得的肺部血管数据和气管数据，进行边缘网格模型的构建；104、将构建完成的边缘网格模型导入到混合现实设备中进行展示，供医生观察。2.根据权利要求1所述的辅助手术方法，其特征在于，所述步骤102还包括如下子步骤：102A1、在获取的肺部CT图像中选取气管的种子点，并提前预设阀值范围，然后采用区域生长算法，获取气管图像；102A2、采用图像填充算法将获取的气管图像上的噪点提取出来；102A3、将提取到的噪点填充到气管图像上的漏洞中，获得完整的气管图像数据。3.根据权利要求2所述的辅助手术方法，其特征在于，所述步骤102还包括如下子步骤：102B1、在获取的肺部CT图像中的左右肺实质部分选取种子点；102B2、基于选取的种子点，采用区域生长算法将左右肺的实质部分的图像提取出来；102B3、采用图像填充算法将获取的左右肺的实质部分的数据图像中的孔洞进行反复多次填充，填充获得的区域即为血管图像数据。4.根据权利要求3所述的辅助手术方法，其特征在于，所述步骤103还包括如下子步骤：103A1、基于获取的气管数据，获取气管的标记向量Mark；103A2、根据获取的气管标记向量Mark，获得8个定点不全为1且不全为0的所有六面体；103A3、将步骤103A2中获取的六面体提取出Mark(0,1)的边；103A4、将步骤103A3中提取到的边获得每个六面体内的重心点；103A5、将步骤103A2中获取的Mark(0,1)的临界边，相邻有4个六面体，每个六面体都有一个重心点，则每个Mark(...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃文军，林国丛，王同亮，魏星，杨琦，刘欢迎，杨金柱，栗伟，曹鹏，冯朝路，赵大哲，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21