醫用三維重建一體化裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及醫用成像及模擬裝置，具體為一種醫用三維重建一體化裝置。解決了目前CT掃描圖像在進行三維重構時所用裝置分散，導致使用、移動極其不方便的技術問題。一種醫用三維重建一體化裝置，包括一個機殼，機殼內設有滾軸式負片掃描儀和計算機主機；滾軸式負片掃描儀的信號輸出端與計算機主機的信號輸入端相連接；機殼的上部設有一個與計算機主機信號輸出端相連接的第一顯示屏；機殼外壁上與滾軸式負片掃描儀入口相對應的位置上設有膠片入口，機殼外壁上與滾軸式負片掃描儀出口相對應的位置上開有膠片出口。本實用新型使得虛擬圖像、手術實際影像的瀏覽與編輯可同步地、方便地進行，互相輔助、互不干擾。
【專利說明】醫用三維重建一體化裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫用成像及模擬裝置，具體為一種醫用三維重建一體化裝置。

【背景技術】
[0002]腎腫瘤的發病率和死亡率在全身腫瘤中占2%左右，在我國泌尿外科惡性腫瘤中腎癌占第二位，而且隨著體檢的普及和影像學技術的發展，無癥狀腎癌病例的檢出率明顯增加。但治療腎癌的方式則不再局限于對患腎行根治性切除術，而是呈多樣化的趨勢，如保留腎單位的腎部分切除術、治療腎癌的射頻消融術、冷凍消融術等，實施方式亦從開放術式進步為以腹腔鏡等器械而行的微創治療技術。
[0003]這種微創技術便很好地體現了 “精準外科”的理念，而隨著數字醫學技術的發展，三維可視化技術和虛擬現實技術對“精準”手術的輔助效果也愈加明顯。由于對CT圖像數據進行三維重建，構建出人體器官解剖結構三維模型后，可以讓腫瘤、重要血管等感興趣部位以三維的形式“真實”地顯示出來，立體地從各個角度觀察和測量各解剖結構，準確地確定腫瘤的空間位置、大小、幾何形狀以及與周圍組織結構的空間關系，因此，可在三維模型上利用虛擬現實技術進行個性化的術前規劃和模擬手術，使手術可行性的術前評估更加準確，術前準備更加充分，手術方案的制定具有個性化，更加客觀、合理。2012年美國艾伯特愛因斯坦醫學院的Lasser MS等應用可視化外科手術規劃系統(VirtualSurgical Planning)進行腎臟、腎臟血管、腎盂腎盞及腫瘤的三維重建、手術規劃和模擬手術(Lasser MS, Doscher M, Keehn A, et al.Virtual surgical planning: anovel aid to robot-assisted laparoscopic partial nephrectomy.J Endouro1.2012Oct ;26(10):1372-9.)，并應用于虛擬機器人輔助腹腔鏡腎部分切除術，能準確測量腫瘤的大小、血管分支的解剖結構、腫瘤與血管、集合引流結構的關系，腫瘤在腎臟實質的侵入深度、評估腫瘤切除的復雜程度，并利用交互式方式進行模擬腫瘤切除，規劃出合適的手術干預方案。
[0004]在泌尿外科領域虛擬手術模擬系統或仿真系統國外才剛剛起步，國內尚未見有報道。
[0005]然而，鑒于我國的實際狀況，外院病人來診時往往只攜帶有在外院所做的CT膠片，而無法或不易獲取數字格式的影像學數據，此外受限于已有CT片中三維信息直觀呈現的不足或缺失、影像醫師與臨床醫師關注點的差異性等因素的制約，通常為解決這個問題而不得不進行增強CT的重新檢查，既帶來了醫療資源的浪費，又增加了患者過敏反應的幾率、X線的輻射量和經濟的負擔，如何能充分利用這部分病人的現有資源，避免重復檢查，正是符合我國醫改的大政方針。目前，雖有不少的負片掃描儀能夠掃描CT等影像資料，但大多功能單一，或者僅有掃描功能，或者有簡單的編輯功能，對掃描數據的后續使用仍需借助于其它設備。
[0006]此外，手術醫師完成的手術過程為不可多得的優質學習與科研資源，實際過程中，往往這些資料收集不全，究其原因，多為視頻錄制及編輯設備的分離及功能的單一，使得視頻資料的采集、編輯與整理的過程繁復所致。
[0007]三維重構是目前醫學界已經使用的一項技術，是將一張張一維的CT掃描圖像裝換呈三維圖像，能夠更加直接的觀察患者的病變進而制定出更加準確合理的治療方案。所用裝置分散，可見，手術模擬或仿真系統、負片掃描設備、視頻采集設備功能單一且各自獨立，數據間的傳輸非常不便，且由于各自結構的設計獨立，因此，若全面使用以上各設備的功能則既需輾轉多地，又移動不便。因此，可以說，目前缺乏針對自CT膠片實現三維重建及相關應用的一體式的裝置。
[0008]力反饋裝置可用于三維模擬，以便對實際手術進行術前的模擬，進而幫助確定手術方案。


【發明內容】

[0009]本實用新型為解決目前CT掃描圖像在進行三維重構時所用裝置分散，導致使用、移動極其不方便的技術問題，提供一種醫用三維重建一體化裝置。
[0010]本實用新型是采用如下技術方案實現的:一種醫用三維重建一體化裝置，包括一個機殼，機殼內設有滾軸式負片掃描儀和計算機主機；滾軸式負片掃描儀的信號輸入/輸出端與計算機主機的信號輸入/輸出端相連接；機殼的上部設有一個與計算機主機信號輸出端相連接的第一顯示屏；機殼外壁上與滾軸式負片掃描儀入口相對應的位置上設有膠片入口，機殼外壁上與滾軸式負片掃描儀出口相對應的位置上開有膠片出口 ；機殼上還設有一個與計算機主機信號輸入端相連接的輸入設備操作盤。
[0011]本實用新型將滾軸式負片掃描儀和計算機主機以及顯示屏集約在一起，膠片從膠片入口進入滾軸式負片掃描儀后，經過掃描，圖像傳輸至計算機主機，計算機主機在相應軟件的支持下將二維的圖像轉換為三維圖像，并通過顯示屏顯示出來，方便觀察；輸入設備操作盤對掃描過程進行操作。所述的相應軟件為本領域技術人員的公知技術，是易于編寫的。
[0012]進一步的，所述機殼上部還設有一個與計算機主機信號輸出端相連接的第二顯示屏；機殼的上表面開有孔，孔內設有一個力反饋裝置；還包括一個攝像系統；所述力反饋裝置和攝像系統的信號輸出端均與計算機主機的信號輸入端相連接。
[0013]使用本實用新型時，在術前，可使用輸入設備操作盤上的設備進行操作、編輯，通過雙顯示屏觀察閱覽掃描膠片所得的或其它方式得到的醫學影像圖像，以及以此圖像為基礎進行三維重建操作得到該圖像的三維虛擬圖形(場景)，還可通過連接一個設在手術室內的攝像頭(即攝像系統)同步閱覽手術視音頻圖像，并使用力反饋裝置進行手術模擬；在術中，可在某顯示屏直播手術視音頻信號的同時，以另一顯示屏同步放映編輯制作的圖像、動畫或實時的三維虛擬場景，進行真實與虛擬的比對及融合，同時可將傳入計算機主機的視音頻錄制編碼的信號同步編輯及存儲；所述圖像的編輯、顯示、三維場景的虛擬模擬、真實與虛擬的比對及融合等功能都是在相應軟件的支持下完成的，所述相應軟件是本領域技術人員所容易編寫的。
[0014]進一步的，所述第一顯示屏通過第一連接組合件設在機殼上部；第二顯示屏通過第二連接組合件設在機殼上部；所述第一、第二連接組合件均包括通過萬向軸與顯示屏的后部相連接的第一連接桿、與第一連接桿另一端通過水平軸相鉸接的豎直設置的第二連接桿；所述第二連接組合件的第二連接桿鉸接有一個L型的可升降的第三連接桿；所述第二連接桿與第三連接桿的水平段的端部相鉸接；機殼的上部豎直設有凹槽，第三連接桿的垂直段轉動設在機殼上部的凹槽內；所述第一連接組合件的第二連接桿的另一端鉸接有一個L型可升降的第四連接桿；第一連接組合件的第二連接桿的另一端與第四連接桿的水平段的一端相鉸接，所述第三連接桿的垂直段上也豎直開有凹槽，第四連接桿的垂直段轉動設在第三連接桿的垂直段上的凹槽內。
[0015]顯示屏可以在六個方向上轉動，第一連接桿可以繞水平軸前后轉動；第二連接桿可以繞第三或第四連接桿的水平段前后轉動；第三及第四連接桿可以繞其豎直段轉動，同時還可以實現上下伸縮活動；上述各部件的連接關系可以更好的調整顯示屏的位置以及角度，方便觀察；所用各部件均為市場上可以購買到的，是易于實現的。
[0016]本實用新型具有的有益效果:
[0017]1.雙顯示屏設計，可分別進行2D+2D、2D+3D或3D+3D的顯示，使得虛擬圖像、手術實際影像的瀏覽與編輯可同步地、方便地進行，互相輔助、互不干擾。
[0018]2.雙顯示屏下，力反饋裝置下的模擬操作與手術實景內容同步顯示，方便對模擬手術過程進行實地比較及分析。
[0019]3.雙顯示屏的六維度支撐裝置的設計，可使各個顯示屏能夠在上下、左右、前后六個方向上移動或旋轉；第三及第四連接桿可自由提升一定距離，加大了上下方向上的移動距離；并可使顯示屏自身能夠任意旋轉(如順逆時針90° )以實現縱列顯示器下瀏覽的目的(用于閱CT片等)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1本實用新型主視結構示意圖。
[0021]圖2本實用新型右視結構示意圖。
[0022]圖3本實用新型左視結構示意圖。
[0023]圖4第一連接組合件的側視結構示意圖。
[0024]圖5兩個連接組合件的結構示意圖。
[0025]1-機殼，2-滾軸式負片掃描儀，3-計算機主機，4-第一顯示屏，5-膠片入口，6_膠片出口，7-輸入設備操作盤，8-第二顯示屏，9-力反饋裝置，10-萬向軸，11-第一連接桿，12-水平軸，13-第二連接桿，14-第三連接桿，15-第四連接桿，16-膠片進托，17-膠片出框，18-側門，19-儲物箱門，20-萬向輪，21-萬向輪制動片，22-模擬控制桿。

【具體實施方式】
[0026]一種醫用三維重建一體化裝置，包括一個機殼1，機殼I內設有滾軸式負片掃描儀2和計算機主機3 ;滾軸式負片掃描儀2的信號輸入/輸出端與計算機主機3的信號輸入/輸出端相連接；機殼I的上部設有一個與計算機主機3信號輸出端相連接的第一顯不屏4 ；機殼I外壁上與滾軸式負片掃描儀2入口相對應的位置上設有膠片入口 5,機殼I外壁上與滾軸式負片掃描儀2出口相對應的位置上開有膠片出口 6 ;機殼I上還設有一個與計算機主機3信號輸入端相連接的輸入設備操作盤7。輸入設備操作盤7可放置于機殼的上部，也可在機殼上開有相應的口，設置一個滑動托架，將輸入設備操作盤7放在滑動托架上。
[0027]所述機殼I上部還設有一個與計算機主機3信號輸出端相連接的第二顯示屏8 ；機殼I的上表面開有孔，孔內設有一個力反饋裝置9 ;還包括一個攝像系統；所述力反饋裝置9和攝像系統的信號輸出端均與計算機主機3的信號輸入端相連接。
[0028]所述第一顯示屏4通過第一連接組合件設在機殼I上部；第二顯示屏8通過第二連接組合件設在機殼I上部；所述第一、第二連接組合件均包括通過萬向軸10與顯示屏的后部相連接的第一連接桿11、與第一連接桿11另一端通過水平軸12相鉸接的豎直設置的第二連接桿13 ;所述第二連接組合件的第二連接桿13鉸接有一個L型的可升降的第三連接桿14 ;所述第二連接桿13與第三連接桿14的水平段的端部相鉸接；機殼I的上部豎直設有凹槽，第三連接桿14的垂直段轉動設在機殼上部的凹槽內；所述第一連接組合件的第二連接桿13的另一端鉸接有一個L型可升降的第四連接桿15 ;第一連接組合件的第二連接桿13的另一端與第四連接桿15的水平段的一端相鉸接；所述第三連接桿14的垂直段上也豎直開有凹槽，第四連接桿15的垂直段轉動設在第三連接桿14的垂直段上的凹槽內。
[0029]機殼I上與膠片入口 5相對應的位置水平設有一個膠片進托16 ;機殼I外壁還設有一個與膠片出口 6相配合的膠片出框17。
[0030]設有膠片進托16的機殼I側壁上位于膠片進托16下方的位置還開有側門18 ;位于側門18下部的側壁上還開有儲物箱門19。
[0031]機殼I的下部設有萬向輪20，萬向輪20配有萬向輪制動片21。
[0032]力反饋裝置9上開有孔，孔內設有一個模擬控制桿22。
[0033]機殼I上的膠片進托16以及膠片出框17可使膠片的輸送、掃描、回收過程方便、快捷；機殼側門18的設計，可供顯露機殼I內部，方便了人對掃描儀、主機的安裝、維修、保養，以及各線路接口的連接工作；機殼I下方的儲物箱門19和側門18打開，可放置模擬操作桿、外置硬盤等相關設備。
[0034]機殼底部的萬向輪20，可使該裝置便于移動；萬向輪20上的萬向輪制動片21設計，可使裝置能夠便于固定。
[0035]模擬控制桿22便于對力反饋裝置9的控制。
【權利要求】
1.一種醫用三維重建一體化裝置，包括一個機殼(1)，其特征在于，機殼(I)內設有滾軸式負片掃描儀(2)和計算機主機(3);滾軸式負片掃描儀(2)的信號輸入/輸出端與計算機主機(3)的信號輸入/輸出端相連接；機殼(I)的上部設有一個與計算機主機(3)信號輸出端相連接的第一顯示屏(4);機殼(I)外壁上與滾軸式負片掃描儀(2)入口相對應的位置上設有膠片入口(5)，機殼(I)外壁上與滾軸式負片掃描儀(2)出口相對應的位置上開有膠片出口(6);機殼(I)上還設有一個與計算機主機(3)信號輸入端相連接的輸入設備操作盤(7)。
2.如權利要求1所述的醫用三維重建一體化裝置，其特征在于，所述機殼(I)上部還設有一個與計算機主機(3)信號輸出端相連接的第二顯示屏(8);機殼(I)的上表面開有孔，孔內設有一個力反饋裝置(9);還包括一個攝像系統；所述力反饋裝置(9)和攝像系統的信號輸出端均與計算機主機(3)的信號輸入端相連接。
3.如權利要求2所述的醫用三維重建一體化裝置；其特征在于，所述第一顯示屏(4)通過第一連接組合件設在機殼(I)上部；第二顯示屏(8)通過第二連接組合件設在機殼(I)上部；所述第一、第二連接組合件均包括通過萬向軸(10)與顯示屏的后部相連接的第一連接桿(11)、與第一連接桿(11)另一端通過水平軸(12)相鉸接的豎直設置的第二連接桿(13);所述第二連接組合件的第二連接桿(13)鉸接有一個L型的可升降的第三連接桿(14);所述第二連接桿(13)與第三連接桿(14)的水平段的端部相鉸接；機殼(I)的上部豎直設有凹槽，第三連接桿(14)的垂直段轉動設在機殼上部的凹槽內；所述第一連接組合件的第二連接桿(13)的另一端鉸接有一個L型可升降的第四連接桿(15);第一連接組合件的第二連接桿(13)的另一端與第四連接桿(15)的水平段的一端相鉸接；所述第三連接桿(14)的垂直段上也豎直開有凹槽，第四連接桿(15)的垂直段轉動設在第三連接桿(14)的垂直段上的凹槽內。
4.如權利要求1或2或3所述的醫用三維重建一體化裝置，其特征在于，機殼(I)上與膠片入口(5)相對應的位置水平設有一個膠片進托(16);機殼(I)外壁還設有一個與膠片出口(6)相配合的膠片出框(17)。
5.如權利要求4所述的醫用三維重建一體化裝置，其特征在于，設有膠片進托(16)的機殼(I)側壁上位于膠片進托(16)下方的位置還開有側門(18);位于側門(18)下部的側壁上還開有儲物箱門(19)。
6.如權利要求1或2或3所述的醫用三維重建一體化裝置，其特征在于，機殼(I)的下部設有萬向輪(20)，萬向輪(20)配有萬向輪制動片(21)。
7.如權利要求4所述的醫用三維重建一體化裝置，其特征在于，機殼(I)的下部設有萬向輪(20)，萬向輪(20)配有萬向輪制動片(21)。
8.如權利要求2或3所述的醫用三維重建一體化裝置，其特征在于，力反饋裝置(9)上開有孔，孔內設有一個模擬控制桿(22 )。
9.如權利要求4所述的醫用三維重建一體化裝置，其特征在于，力反饋裝置(9)上開有孔，孔內設有一個模擬控制桿(22 )。
10.如權利要求6所述的醫用三維重建一體化裝置，其特征在于，力反饋裝置(9)上開有孔，孔內設有一個模擬控制桿(22 )。
【文檔編號】A61B6/03GK204010038SQ201320675840
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】王東文, 孫利民, 李茹, 張彬, 張旭輝 申請人:深圳市環球博洋機電科技有限公司