【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于三維手術規劃，具體涉及基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器。
技術介紹
1、在骨科醫學中，醫生通常需要通過影像學來觀察患者的骨骼結構，以便準確診斷和制定治療方案。傳統的二維影像雖然能夠提供一定的信息，但在觀察復雜的骨骼結構時可能存在一些局限性，如遮擋、重疊、模糊不清等。
2、隨著醫學影像技術的不斷進步，醫生可以獲取到更為精確和詳細的患者骨骼數據，并利用計算機軟件對骨骼進行精確的三維容積重建。骨科三維容積重建技術根據患者的具體情況生成個體化的骨骼模型和容積計算結果，可以有效減少人為誤差，幫助醫生制定更準確和精細的個性化手術規劃方案。
3、三維手術規劃可以提供更準確的解剖信息，包括骨骼結構、關節形態、軟組織等。通過三維重建和模擬操作，醫生能夠更好地了解患者的具體情況，更好地選擇手術方法和手術器械，從而做出更精確的手術規劃。三維手術規劃可以幫助醫生事先確定手術的最佳路徑和操作方式，更好地評估手術風險和術后效果，減小手術風險的同時也能提升手術效果，減少手術時間和創傷。
4、旋轉和平移是三維手術規劃中的基本操作，3d幾何控制器是實現3d物體操作的基本工具，目前，三維手術規劃軟件目前存在著不少亟需解決的問題。例如，在脊柱矯形中如何精準定位，三維空間中的鼠標交互操作如何精準定位，如何更精準地測量cobb角、椎間距等。
5、3d手術規劃中標準的幾何控制器由三個互相垂直的軸組成，來對物體進行平移、旋轉等操作。控制器一般與被操作物體的本地坐標系綁定。傳統3d手術規劃中的物體
6、(1)只能通過選中物體的本地坐標系的x、y、z軸進行旋轉操作，相當于將三維空間的旋轉操作通過分解為x、y、z軸的歐拉角達到物體的最終旋轉狀態，操作的時候需要對各個旋轉軸逐個反復迭代微調。
7、(2)只能通過選中物體的本地坐標系的x、y、z軸進行平移操作，相當于將三維空間的對物體的平移操作分解為x、y、z軸方向上的平移操作，操作的時候需要對各個方向逐個反復迭代微調，以移動到最終的合適位置。
8、(3)無論旋轉和平移操作，3d手術模擬中物體的位移的方向和大小、旋轉軸的方向、位置和旋轉角度的大小，都需要通過同其他骨骼和器官的3d空間相對位置作參照比較確定。由于二維的計算機顯示只能從指定的相機方向觀察選中物體和參照物體之間的相對位置，因此要確認選中物體移動后的位置和方向，必須通過變換相機方向，從不同角度進行修改和確認，該過程往往需要反復迭代。
9、在三維手術規劃軟件中，如何正確、合理的將鼠標操作映射到被操作物體在三維中的位置和方向改變對于整體的ui設計和用戶的使用體驗至關重要，更進一步影響到整體的手術規劃操作的精準性和實用性。傳統的3d物體幾何控制器不能很好的解決以上的問題，因此往往需要同時使用冠狀位、矢狀位、軸狀位的三個方向的視圖窗口,通過三視圖聯動的方式提供不同方向上的觀察，在三個方向上分別對物體進行旋轉和平移操作。三視圖聯動的方式需要消耗3倍的計算機資源，在操作上不直觀，用戶需要在操作一個視圖的同時觀察其他兩個視圖以獲得位置參考信息，往往也需要三個方向上的反復迭代和微調以確定被控物體的最終位置和方向。
10、因此，針對上述問題，予以進一步改進。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，致力于優化3d物體在三維空間中的平移、旋轉等操作，擴展3d建模技術在醫學影像及手術規劃方面的應用以及解決在三維空間中通過鼠標交互進行精準定位和操作的問題。
2、為達到以上目的，本專利技術提供基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，包括三維mpr幾何控制器。所述三維mpr幾何控制器包括三個相互垂直的平面，每個平面包括外切dicom影像的四條邊及四個端點，(用鼠標)通過拖拽平面的邊對該平面按平面法向量方向進行位移，(用鼠標)通過拖拽端點改變該平面的面積大小，選中旋轉軸后拖動旋轉軸所在平面與旋轉軸垂直的邊，從而聯動調整該平面及該平面的正交約束平面的法向量方向，其中：
3、在初始狀態下，使用平行于冠狀面、矢狀面、軸狀面的三個正交平面作為初始調整平面，三個平面的相交處為中心控制點，中心控制點設有平行于三個平面的帶箭頭的方向向量，并且在中心控制點處，過中心點作平行于各平面法向量的直線，即為中心調整軸，三維mpr幾何控制器的中心調整軸通過對平面的平移和旋轉進行調整，并可作為3d物體操作的旋轉軸和平移方向軸；
4、在操作交互上，通過三維mpr幾何控制器對物體實現包括平移和旋轉的操作；
5、在測量時，通過三維mpr幾何控制器實現選點測量方式和平面測量方式。
6、作為上述技術方案的進一步優選的技術方案，對于操作交互：
7、首先通過平移和旋轉mpr平面對控制器平移軸和旋轉軸的位置以及方向進行調整，通過mpr平面對dicom影像的2d截面輔助確認和校準對被操控物體的平移方向和旋轉軸方向；
8、當需要對物體進行平移時，選中目標物體，隨后按住預設按鍵(優選為shift鍵)的同時用鼠標拖動平移軸或者對應的平面邊框，從而實現物體的平移功能；
9、當需要對物體進行旋轉時，首先單擊選擇旋轉軸，按住預設按鍵(優選為shift鍵)的同時用鼠標拖動旋轉軸所在平面與旋轉軸垂直的邊以調整旋轉角度，調整時距離中心點越近，旋轉幅度越大，距離中心點越遠，旋轉幅度越小(方便醫生進行精確控制)，從而實現物體的旋轉功能。
10、作為上述技術方案的進一步優選的技術方案，采用參考面投影方法實現鼠標對mpr平面的具體操作，其中：
11、三維mpr幾何控制器由dicom邊界框b(xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax)、控制器中心點o及三個正交平面的法向量(n1,n2,n3)確定，每一mpr截面由法向量n,viewx,viewup確定，并根據平面與邊界框的外切點計算出平面頂點(p0,p1,p2)，平面的旋轉軸和平移軸由中心點在法向量方向上與邊界框b的兩個交點(t0,t1)確定；
12、初始狀態下，三個平面的法向量默認設為邊界框的(x,y,z)坐標軸，當對mpr平面產生變換時，根據變換后的中心點o和平面向量n,viewx,viewup計算平面與邊界框新的外切點，并更新平面頂點(p0,p1,p2)和交點(t0,t1)。
13、作為上述技術方案的進一步優選的技術方案，在平移操作下，鼠標通過選定mpr平面的邊框，將該平面過中心點的法向量作為平移軸，mpr平面邊框的選定通過檢測鼠標點擊的世界坐標點在沿相機方向(dop)的投影是否與mpr平面的邊框相交確定，同時需要考慮邊界框和mpr平面邊框的空間關系，計算鼠標世界坐標點沿相機方向在dicom邊界盒六個平面的交點和距離，當mpr平面的邊框與鼠標世界坐標點沿相機方向的投影相交且交點距離小于所有邊界盒六個平面的交點距離時，該平面視為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于，包括三維MPR幾何控制器，所述三維MPR幾何控制器包括三個相互垂直的平面，每個平面包括外切DICOM影像的四條邊及四個端點，通過拖拽平面的邊對該平面按平面法向量方向進行位移，通過拖拽端點改變該平面的面積大小，選中旋轉軸后拖動旋轉軸所在平面與旋轉軸垂直的邊，從而聯動調整該平面及該平面的正交約束平面的法向量方向，其中：
2.根據權利要求1所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于，對于操作交互：
3.根據權利要求2所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于，采用參考面投影方法實現鼠標對MPR平面的具體操作，其中：
4.根據權利要求3所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于，對于控制器的選點測量方式，
7.根據權利要求6所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于，對于平面測量方式，三維MPR幾何控制器插入任意方向的調整平面并進行標記。
8.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1至7任一項所述基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器。
9.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器。
...【技術特征摘要】
1.一種基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于，包括三維mpr幾何控制器，所述三維mpr幾何控制器包括三個相互垂直的平面，每個平面包括外切dicom影像的四條邊及四個端點，通過拖拽平面的邊對該平面按平面法向量方向進行位移，通過拖拽端點改變該平面的面積大小，選中旋轉軸后拖動旋轉軸所在平面與旋轉軸垂直的邊，從而聯動調整該平面及該平面的正交約束平面的法向量方向，其中：
2.根據權利要求1所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于，對于操作交互：
3.根據權利要求2所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于，采用參考面投影方法實現鼠標對mpr平面的具體操作，其中：
4.根據權利要求3所述的基于多平面重建的用于三維手術規劃的可調節幾何控制器，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的基于多平面重建的用于三維手術規...
【專利技術屬性】
技術研發人員：仉建國，王征，朱澤章，許小波，吳南，毛克亞，甘正汀，劉建恒，沈曜，蔡寶春，時陽陽，劉軒匯，
申請(專利權)人：浙江德康醫療器械有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。