基于三维模型的手术规划的方法及其系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103345568 A (43)申请公布日 2013.10.09 CN 103345568 A *CN103345568A* (21)申请号 201310204077.6 (22)申请日 2013.05.28 G06F 19/00(2011.01) A61B 19/00(2006.01) (71)申请人 深圳市旭东数字医学影像技术有限 公司 地址 518000 广东省深圳市福田区福华一路 98 号卓越大厦九楼 907 (72)发明人 叶建平 李恒 张吉帅 熊俊 (74)专利代理机构 北京律诚同业知识产权代理 有限公司 11006 代理人 刘健 朱远平 (54) 发明名。

2、称 基于三维模型的手术规划的方法及其系统 (57) 摘要 本发明适用于医学图像技术领域， 提供了一 种基于三维模型的手术规划的方法及其系统， 所 述方法包括 ： 图像生成步骤 ： 生成包含患者手术 部位的三维模型 ； 切割曲面构建步骤 ： 根据所述 手术部位中的病变部分与周围血管的位置关系， 在所述三维模型中构建切割曲面 ； 显示步骤 ： 根 据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两 部分， 并将切割结果输出显示。借此， 本发明建立 了方便操作者操作且精准的模拟手术虚拟平台， 使手术或治疗对位置的选择更精确。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 8 页 (19。

3、)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103345568 A CN 103345568 A *CN103345568A* 1/2 页 2 1. 一种基于三维模型的手术规划的方法， 其特征在于， 包括 ： 图像生成步骤 ： 生成包含患者手术部位的三维模型 ； 切割曲面构建步骤 ： 根据所述手术部位中的病变部分与周围血管的位置关系， 在所述 三维模型中构建切割曲面 ； 显示步骤 ： 根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部分， 并将切割结果输出 显示。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述图。

4、像生成步骤包括 ： 生成包含患者手术部位的器官和 / 或血管的三维模型 ； 查看所述患者手术部位中的病变部位与周围各个血管的位置关系。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 所述切割曲面构建步骤包括 ： 根据所述病变部位与周围血管的关系， 沿所述病变部位的器官表面画出一条曲线或直 线， 并根据所述曲线或直线生成一个切割面 ； 通过鼠标拖曳生成的所述切割面进行变形， 调整变形区域的大小， 获得需要的切割曲 面。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特征在于， 所述显示步骤包括 ： 使用变形后的所述切割曲面的边界点构建切割盒， 采用所述切割盒对待切割的所述三 维模型进行布尔差运算。

5、和交运算， 将待切割的所述三维模型切成至少两部分 ； 计算所述至少两部分的切割结果的体积， 以及在整个器官体积重所占的百分比， 输出 显示结果。 5. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括 ： 重新执行所述切割曲面构建步骤和显示步骤 ； 或者 保存步骤 ： 保存所述显示结果。 6. 一种基于三维模型的手术规划的系统， 其特征在于， 包括 ： 图像生成模块， 用于生成包含患者手术部位的三维模型 ； 切割曲面构建模块， 用于根据所述手术部位中的病变部分与周围血管的位置关系， 在 所述三维模型中构建切割曲面 ； 显示模块， 用于根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部。

6、分， 并将切割结果 输出显示。 7. 根据权利要求 6 所述的系统， 其特征在于， 所述图像生成模块包括 ： 生成子模块， 用于生成包含患者手术部位的器官和 / 或血管的三维模型 ； 查看子模块， 用于查看所述患者手术部位中的病变部位与周围各个血管的位置关系。 8. 根据权利要求 7 所述的系统， 其特征在于， 所述切割曲面构建模块包括 ： 切割面生成子模块， 用于根据所述病变部位与周围血管的关系， 沿所述病变部位的器 官表面画出一条曲线或直线， 并根据所述曲线或直线生成一个切割面 ； 调整子模块， 用于通过鼠标拖曳生成的所述切割面进行变形， 调整变形区域的大小， 获 得需要的切割曲面。 9.。

7、 根据权利要求 8 所述的系统， 其特征在于， 所述显示模块包括 ： 切割子模块， 用于使用变形后的所述切割曲面的边界点构建切割盒， 采用所述切割盒 对待切割的所述三维模型进行布尔差运算和交运算， 将待切割的所述三维模型切成至少两 权 利 要 求 书 CN 103345568 A 2 2/2 页 3 部分 ； 计算子模块， 用于计算所述至少两部分的切割结果的体积， 以及在整个器官体积重所 占的百分比， 输出显示结果。 10. 根据权利要求 6 所述的系统， 其特征在于， 所述系统还包括 ： 保存模块， 用于保存所述显示结果。 权 利 要 求 书 CN 103345568 A 3 1/8 页 4。

8、 基于三维模型的手术规划的方法及其系统 技术领域 0001 本发明涉及医学图像技术领域， 尤其涉及一种基于三维模型的手术规划的方法及 其系统。 背景技术 0002 模拟手术是利用计算机生产虚拟手术场景， 医务人员通过仿真手术进行术前模 拟， 制定手术计划的过程。 随着计算机技术、 图像处理技术与虚拟现实技术的发展， 近年来， 模拟手术已经成为研究的热点， 它可以提高手术的安全性与准确性， 引起了人们的广泛关 注。 传统的手术切入单纯依靠的是医生的手感和经验， 在计算机上实现的手术规划， 切入点 和切入位置可精确选择， 可以大大降低手术的风险。 模拟手术规划对于熟练手术操作步骤、 减少手术风险具。

9、有重要意义和使用价值。对有可能再带有很大风险的手术过程， 通过手术 模拟规划获得实际动手经验成为可能。 0003 2011年7月6号公开的申请号为2009102735162， 发明名称为 “一种基于三维多模 影像的肝肿瘤综合手术规划模拟方法及其系统” 的中国专利中， 公开了一种基于三维多模 影像的肝肿瘤综合手术规划模拟方法及其系统， 该系统采用一个或多个平面肝切除、 边界 肝肿瘤挖除、 以及形变曲面的灵活不规则肝切除等方式， 模拟肝脏肿瘤切除， 该专利并未给 出模拟切除过程的二维鼠标交互方案， 其具体的操作不便。 0004 2009年7月8号公开的申请号为2008101542505， 发明名称。

10、为 “基于医用图像的模 拟手术规划方法” 中国专利申请中， 公开了一种基于医用图像的模拟手术规划方法。 该方法 是先在三维空间内生成一条曲线， 通过调节曲线上的操作点来调整曲线， 然后根据曲线确 定切割面的点法式平面方程， 然后通过确定的切割面的法向量来计算手术刀的切割面的切 割角度。 重复此过程， 从而确定所有切割点处的切割平面， 这种交互方式不能直观的显示切 割的效果， 并且比较难调整到理想的切割效果， 由于是用一系列的切割平面去进行切割的， 层次感会比较明显， 切割结果不够平滑。 0005 2008年11月19号公开的申请号为2006800412128， 发明名称为 “用于肝叶分割和 术。

11、前手术规划的方法和系统” 的中国专利申请中， 提供了用于肝叶分割和术前手术规划的 方法， 该方法中用户通过鼠标控制切割的方向， 并且可以调节切割的深度， 但是这种交互方 式在实际操作中会比较难操作。并且只能对肝脏肿瘤切除进行模拟。 0006 模拟手术技术虽已得到国内外相关研究领域的关注和重视， 也出现了应用于特殊 领域的模拟手术模型， 但仍然存在很多需要解决的问题， 如无法进行灵活的手术规划、 无法 交互、 适应性差等。 0007 综上可知， 现有模拟手术规划技术在实际使用上， 显然存在不便与缺陷， 所以有必 要加以改进。 发明内容 0008 针对上述的缺陷， 本发明的目的在于提供一种基于三维。

12、模型的手术规划的方法及 说 明 书 CN 103345568 A 4 2/8 页 5 其系统， 以建立方便操作者操作且精准的模拟手术虚拟平台， 使手术或治疗对位置的选择 更精确。 0009 为了实现上述目的， 本发明提供一种基于三维模型的手术规划的方法， 其特征在 于， 包括 ： 0010 图像生成步骤 ： 生成包含患者手术部位的三维模型 ； 0011 切割曲面构建步骤 ： 根据所述手术部位中的病变部分与周围血管的位置关系， 在 所述三维模型中构建切割曲面 ； 0012 显示步骤 ： 根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部分， 并将切割结果 输出显示。 0013 根据所述的方法， 所。

13、述图像生成步骤包括 ： 0014 生成包含患者手术部位的器官和 / 或血管的三维模型 ； 0015 查看所述患者手术部位中的病变部位与周围各个血管的位置关系。 0016 根据所述的方法， 所述切割曲面构建步骤包括 ： 0017 根据所述病变部位与周围血管的关系， 沿所述病变部位的器官表面画出一条曲线 或直线， 并根据所述曲线或直线生成一个切割面 ； 0018 通过鼠标拖曳生成的所述切割面进行变形， 调整变形区域的大小， 获得需要的切 割曲面。 0019 根据所述的方法， 所述显示步骤包括 ： 0020 使用变形后的所述切割曲面的边界点构建切割盒， 采用所述切割盒对待切割的所 述三维模型进行布尔。

14、差运算和交运算， 将待切割的所述三维模型切成至少两部分 ； 0021 计算所述至少两部分的切割结果的体积， 以及在整个器官体积重所占的百分比， 输出显示结果。 0022 根据所述的方法， 所述方法还包括 ： 0023 重新执行所述切割曲面构建步骤和显示步骤 ； 或者 0024 保存步骤 ： 保存所述显示结果。 0025 为了实现本发明的另一发明目的， 本发明还提供了一种基于三维模型的手术规划 的系统， 包括 ： 0026 图像生成模块， 用于生成包含患者手术部位的三维模型 ； 0027 切割曲面构建模块， 用于根据所述手术部位中的病变部分与周围血管的位置关 系， 在所述三维模型中构建切割曲面 。

15、； 0028 显示模块， 用于根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部分， 并将切割 结果输出显示。 0029 根据所述的系统， 所述图像生成模块包括 ： 0030 生成子模块， 用于生成包含患者手术部位的器官和 / 或血管的三维模型 ； 0031 查看子模块， 用于查看所述患者手术部位中的病变部位与周围各个血管的位置关 系。 0032 根据所述的系统， 所述切割曲面构建模块包括 ： 0033 切割面生成子模块， 用于根据所述病变部位与周围血管的关系， 沿所述病变部位 的器官表面画出一条曲线或直线， 并根据所述曲线或直线生成一个切割面 ； 说 明 书 CN 103345568 A 5 。

16、3/8 页 6 0034 调整子模块， 用于通过鼠标拖曳生成的所述切割面进行变形， 调整变形区域的大 小， 获得需要的切割曲面。 0035 根据所述的系统， 所述显示模块包括 ： 0036 切割子模块， 用于使用变形后的所述切割曲面的边界点构建切割盒， 采用所述切 割盒对待切割的所述三维模型进行布尔差运算和交运算， 将待切割的所述三维模型切成至 少两部分 ； 0037 计算子模块， 用于计算所述至少两部分的切割结果的体积， 以及在整个器官体积 重所占的百分比， 输出显示结果。 0038 根据所述的系统， 所述系统还包括 ： 0039 保存模块， 用于保存所述显示结果。 0040 本发明基于三维。

17、模型的手术规划的方法首先通过生成包含患者手术部位的三维 模型 ； 然后根据所述手术部位中的病变部分与周围血管的位置关系， 在所述三维模型中构 建切割曲面 ； 最后根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部分， 并将切割结果输 出显示。提供了适合于目前鼠标交互技术的模拟切除方案， 实现了用二维鼠标方便灵活的 实施三维虚拟切除的关键技术。另外， 在三维 CT 成像基础上， 对病变部位进行虚拟的手术 路径规划， 对于熟练手术操作步骤、 减少手术风险具有十分重要的意义和使用价值。 根据基 于三维模型的手术规划的系统模拟手术规划方法建立的模拟手术虚拟平台， 能够使手术或 治疗对位置的选择更精确， 。

18、也可以使医生更加熟练操作手术操作过程， 从而提高治疗效果， 减少患者的痛苦。 附图说明 0041 图 1 是本发明第一实施例提供的基于三维模型的手术规划的系统结构示意图 ； 0042 图 2 是本发明第二、 三、 四实施例提供的基于三维模型的手术规划的系统结构示 意图 ； 0043 图 3 是本发明第五实施例提供的基于三维模型的手术规划的方法流程图 ； 0044 图 4 是本发明一个优选实施例提供的基于三维模型的手术规划的方法流程图 ； 0045 图 5 是在本发明的一个优选实施例中术部位器官和血管的三维模型示意图 ； 0046 图 6 是在本发明的一个优选实施例中沿病变器官表面初步画出一条曲。

19、线或直线 的示意图 ； 0047 图 7 是在本发明的一个优选实施例中构建切割面的示意图 ； 0048 图 8 是在本发明的一个优选实施例中调整变形区域获得切割曲面的示意图 ； 0049 图 9 是在本发明的一个优选实施例中调整变形区域获得切割曲面的示意图 ； 0050 图 10 是在本发明的一个优选实施例中将待切割的三维模型切成 A、 B 两部分的的 大小的示意图 ； 0051 图 11 是在本发明的一个优选实施例中构建切割盒， 对待切割器官进行切割的示 意图 ； 0052 图 12 是在本发明的一个优选实施例中切割结果预览图 ； 0053 图 13 是在本发明的一个优选实施例中输出 A、 。

20、B 两部分切割结果的体积在整个器 官体积重所占的百分比示意图 ； 说 明 书 CN 103345568 A 6 4/8 页 7 0054 图 14 是本发明的一个优选实施例中保存切割结果示意图 ； 0055 图 15 是本发明的一个优选实施例中保存切割结果示意图。 具体实施方式 0056 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对 本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并 不用于限定本发明。 0057 参见图 1， 在本发明的第一实施例中， 提供了一种基于三维模型的手术规划的系统 100， 包括 ： 0058 图。

21、像生成模块 10， 用于生成包含患者手术部位的三维模型 ； 0059 切割曲面构建模块 20， 用于根据所述手术部位中的病变部分与周围血管的位置关 系， 在所述三维模型中构建切割曲面 ； 0060 显示模块 30， 用于根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部分， 并将切 割结果输出显示。 0061 模拟手术系统存在三个关键技术问题， 即图像处理、 可视化技术与模拟切割技术。 本发明的目的在于提供一种模拟手术规划方法， 通过对重建后的三维体进行交互模拟切割 和手术规划， 使医生能够获取更多更准确的诊疗信息。 因此在该实施例中， 基于三维模型的 手术规划的系统 100 是建立在医学图像三。

22、维可视化的基础上。首先通过图像生成模块 10 生成包含患者手术部位的三维模型， 主要可以通过 CT 扫描等方式获取或者将要进行手术 部位的三维模型图像。然后切割曲面构建模块 20 根据所述手术部位中的病变部分与周围 血管的位置关系构建切割曲面， 最后由显示模块 30 将所述手术部位切割成至少两部分， 并 将切割结果输出显示给操作者进行手术指导等医学工作的使用。其中， 三维成像和操作规 格与已有的医用图像格式标准是一致的， 所建立的手术规划系统可在现有的医用图像成像 仪器设备上应用， 是对医学成像的更进一步分析、 理解和分割， 具有灵活、 交互、 适应性强的 特点， 与现有的医学图像处理系统相比。

23、， 创造性的添加了模拟手术规划系统， 在三维 CT 成 像基础上， 对病变部位进行虚拟的手术路径规划， 对于熟练手术操作步骤、 减少手术风险具 有十分重要的意义和使用价值。根据基于三维模型的手术规划的系统 100 模拟手术规划方 法建立的模拟手术虚拟平台， 能够使手术或治疗对位置的选择更精确， 也可以使医生更加 熟练操作手术操作过程， 从而提高治疗效果， 减少患者的痛苦。 0062 参见图 2， 在本发明的第二实施例中， 图像生成模块 10 包括 ： 0063 生成子模块 11， 用于生成包含患者手术部位的器官和 / 或血管的三维模型 ； 0064 查看子模块 12， 用于查看所述患者手术部位。

24、中的病变部位与周围各个血管的位置 关系。 0065 在该实施例中， 生成子模块11生成包含患者手术部位的器官和/或血管的三维模 型， 生成子模块 11 通过 CT 扫描进行患者手术部位的器官和 / 或血管的扫描， 以获得患者手 术部位的器官和/或血管的三维模型， 然后操作者可以通过查看子模块12查看所述患者手 术部位中的病变部位与周围各个血管的位置关系， 以预先确定最佳的切割位置。 当然， 该位 置若在切割结果显示后， 发现不合适， 操作者可以重新进行调整。 0066 参见图 2， 在本发明的第三实施例中， 切割曲面构建模块 20 包括 ： 说 明 书 CN 103345568 A 7 5/8。

25、 页 8 0067 切割面生成子模块 21， 用于根据所述病变部位与周围血管的关系， 沿所述病变部 位的器官表面画出一条曲线或直线， 并根据所述曲线或直线生成一个切割面 ； 0068 调整子模块 22， 用于通过鼠标拖曳生成的所述切割面进行变形， 调整变形区域的 大小， 获得需要的切割曲面。 0069 在该实施例中， 操作者根据通过查看子模块 12 的查看结果， 由切割面生成子模块 21 根据病变部位与周围血管的关系， 沿病变器官表面初步画出一条曲线或直线， 并根据画 出的曲线或直线生成一个切割面， 切割面的位置和大小可以进行调整。 然后， 再通过调整子 模块 22 对鼠标拖曳生成的切割面进行。

26、变形， 同时可以调整变形区域的大小， 持续变形， 从 而得到需要的切割曲面。 0070 参见图 2， 在本发明的第四实施例中， 显示模块 30 包括 ： 0071 切割子模块 31， 用于使用变形后的所述切割曲面的边界点构建切割盒， 采用所述 切割盒对待切割的所述三维模型进行布尔差运算和交运算， 将待切割的所述三维模型切成 至少两部分 ； 0072 计算子模块 32， 用于计算所述至少两部分的切割结果的体积， 以及在整个器官体 积重所占的百分比， 输出显示结果。 0073 在该实施例中， 切割子模块 31 构建好切割曲面后， 即可进行切割， 使用变形后曲 面的边界点构建切割盒， 用切割盒对待切。

27、割三维模型进行布尔差运算和交运算， 将待切割 的三维模型切成 A、 B 两部分 ； 计算子模块 32 计算 A、 B 两部分切割结果的体积， 以及它们在 整个器官体积重所占的百分比， 将结果输出显示出来。当然， 也可切割成两部分以上， 适应 不同的手术情况需求。优选的， 所述系统还包括 ： 保存模块 40， 用于保存所述显示结果。保 存切割结果。 操作者可以进行多次操作， 直到获得满意的切割方案后进行保存， 以供在后续 医学工作中查看和参考。 0074 参见图 3， 在本发明的第五实施例中， 提供了一种基于三维模型的手术规划的方 法， 包括 ： 0075 步骤S301中， 图像生成模块10生成。

28、包含患者手术部位的三维模型 ； 该步骤为图像 生成步骤。 0076 步骤 S302 中， 切割曲面构建模块 20 根据所述手术部位中的病变部分与周围血管 的位置关系， 在所述三维模型中构建切割曲面 ； 该步骤为切割曲面构建步骤。 0077 步骤 S303 中， 显示模块 30 根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部 分， 并将切割结果输出显示 ； 该步骤为显示步骤。 0078 在该实施例中提出了一种基于三维模型的手术规划的方法， 该方法首先通过图像 生成模块 10 生成包含患者手术部位的三维模型 ； 然后切割曲面构建模块 20 根据所述手术 部位中的病变部分与周围血管的位置关系， 在。

29、所述三维模型中构建切割曲面， 最后显示模 块 30 根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部分， 并将切割结果输出显示， 使 操作者获得手术操作的指导方案， 提高了手术的成功率。 另外， 该方法是一种基于数学形变 方法以方便的操纵形成一个满意的切割曲面， 从而可以直观、 灵活的进行手术切除规划。 通 过反复的手术模拟， 提高用户的熟练度和手术技能， 从而大大减少手术的风险和成功率。 0079 在本发明的第六实施例中， 所述步骤 S301 包括 ： 0080 生成子模块 11 生成包含患者手术部位的器官和 / 或血管的三维模型 ； 说 明 书 CN 103345568 A 8 6/8 页。

30、 9 0081 查看子模块 12 查看所述患者手术部位中的病变部位与周围各个血管的位置关 系。 0082 在该步骤中， 患者手术部位的器官和 / 或血管的三维模型可以在 CT 扫描后， 由生 成子模块 11 生成。操作者需要通过观察患者手术部位中的病变部位与周围各个血管的位 置关系以确定具体的切割方式， 由查看子模块 12 可以对上述这些组织进行具体的查看， 包 括角度的旋转、 部分位置的放大以及缩小等。 0083 在本发明的第七实施例中， 所述步骤 S302 包括 ： 0084 切割面生成子模块 21 根据所述病变部位与周围血管的关系， 沿所述病变部位的 器官表面画出一条曲线或直线， 并根据。

31、所述曲线或直线生成一个切割面 ； 0085 调整子模块 22 通过鼠标拖曳生成的所述切割面进行变形， 调整变形区域的大小， 获得需要的切割曲面。 0086 在该实施例中， 需要切割面生成子模块 21 根据所述病变部位与周围血管的关系 生成一个预切割面， 调整子模块 22 可以方便的对鼠标拖曳生成的所述切割面进行变形， 最 后根据操作者的需要确定需要的切割曲面。 0087 在本发明的第八实施例中， 所述步骤 S303 包括 ： 0088 切割子模块 31 使用变形后的所述切割曲面的边界点构建切割盒， 采用所述切割 盒对待切割的所述三维模型进行布尔差运算和交运算， 将待切割的所述三维模型切成至少 。

32、两部分 ； 0089 计算子模块 32 计算所述至少两部分的切割结果的体积， 以及在整个器官体积重 所占的百分比， 输出显示结果。 0090 在该实施例中， 切割子模块 31 采用所述切割盒对待切割的所述三维模型进行布 尔差运算和交运算， 最后获得将待切割的所述三维模型切成至少两部分 ； 计算子模块 32 则 根据所述至少两部分的切割结果的体积， 以及在整个器官体积重所占的百分比输出显示结 果， 以供操作者查看。优选的， 所述方法还包括 ： 重新执行所述切割曲面构建步骤和显示步 骤 ； 以重新获得其他的切割方式， 优化手术方案。最后该方法还包括保存步骤， 由保存模块 40 保存所述显示结果。 。

33、0091 参见图 4， 在本发明的一个优选实施例中， 提供了一种基于三维模型的手术规划方 法， 在该实施例中， 重点是模拟切割部分， 以模拟肝肿瘤切除为例， 包含下列步骤 ： 0092 步骤 S401 中， 生产包含患者手术部位的三维模型， 包括患者手术部位的器官和血 管 ； 0093 在该步骤中， 首先需要生成包括患者手术部位的器官和血管的三维模型， 这些三 维模型是基于扫描得到的Dicom数据进行重建得到的 ； 如图5所示， 重建出手术部位器官和 血管的三维模型， 观察病灶和周围血管的位置关系。 0094 步骤 S402 中， 观察患者病变部位与周围个重要血管的位置关系 ； 0095 在该。

34、步骤中， 观察患者病变部位与周围个重要血管的位置关系。显示和分析病灶 相对于器官的物理位置， 显示病灶、 器官和血管之间的空间关系对于医生能够规划并模拟 外科手术的虚拟手术环境是非常有用的。 0096 步骤 S403 中， 根据病变部位与周围血管的关系， 沿病变器官表面初步画出一条 曲线或直线， 并根据画出的曲线或直线生成一个切割面， 切割面的位置和大小可以进行调 说 明 书 CN 103345568 A 9 7/8 页 10 整 ； 0097 在该步骤中， 根据病变部位与周围血管的关系， 沿病变器官表面初步画出一条曲 线或直线， 如图 6 所示 ； 并根据画出的曲线或直线生成一个切割面， 如。

35、图 7 所示。 0098 步骤 S404 中， 通过鼠标拖曳生成的切割面进行变形， 同时可以调整变形区域的大 小， 持续变形， 从而得到需要的切割曲面 ； 0099 在该步骤中， 通过鼠标拖曳生成的切割面进行变形， 同时可以调整变形区域的大 小。 0100 步骤S405中， 重复进行变形操作， 直至得到满意的切割曲面。 如图8图10所示。 0101 步骤 S406 中， 构建好切割曲面后， 即可进行切割， 使用变形后曲面的边界点构建 切割盒， 用切割盒对待切割三维模型进行布尔差运算和交运算， 将待切割的三维模型切成 A、 B 两部分 ； 0102 在该步骤中， 使用变形后切割曲面的所有边界点沿。

36、切割面的法向量构建切割盒， 如图 11 所示， 构建切割盒， 对待切割器官进行切割 ； 用切割盒对待切割三维模型进行布尔 差运算和交运算， 将待切割的三维模型切成 A、 B 两部分 ； 如图 12 所示， 切割结果预览。这 一步执行的就是模拟手术中的切割动作， 待切割的器官被包围盒分割为包含在切割盒内部 和切割盒外部两部分， 然后分别执行布尔运算的差运算和交运算即可得到切割结果 A 和切 割结果 B ； 如图 13 所示， 切割完成后， 计算并显示各切割部分的体积以及占整个器官的百分 比。 0103 步骤 S407 中， 操作者观察操作结果是否满意， 若满意执行步骤 S408; 若不满意则 执。

37、行步骤 S405 ； 0104 步骤 S408 中， 进行切割运算， 包括布尔运算差运算和交运算。 0105 步骤 S409 中， 显示切割结果 A、 和切割结果 B ； 0106 步骤 S410 中， 计算 A、 B 两部分切割结果的体积， 以及它们在整个器官体积重所占 的百分比， 将结果输出显示出来。 0107 在该步骤中， 计算 A、 B 两部分切割结果的体积， 以及它们在整个器官体积重所占 的百分比， 将结果输出显示出来， 如图 13 所示。对病灶进行手术切除时， 了解被切割的器 官体积百分比以及残余下来的器官体积百分比， 对于医生判断手术风险是非常有用的一个 指标， 同时， 通过计算。

38、机虚拟出来的手术环境， 可以提前让医生对手术过程有一个直观的印 象， 从而提高治疗效果。 0108 步骤 S411 中， 观察切割结果， 如对切割的角度与范围不满意， 重复步骤 S402 S410 ； 若满意则执行步骤 S412。 0109 在该步骤中， 重复步骤 S402 S410 直至得到一个相对满意的切割结果。 0110 步骤 S412 中， 保存切割结果。 0111 在该步骤中， 可以方便查看病灶部分与被切割部分、 残余部分以及周围各个器官 的位置关系 ； 如图14和图15所示， 保存结果后， 观察残余器官以及保存结果后， 观察被切除 器官。 0112 综上所述， 本发明基于三维模型的。

39、手术规划的方法首先通过生成包含患者手术部 位的三维模型 ； 然后根据所述手术部位中的病变部分与周围血管的位置关系， 在所述三维 模型中构建切割曲面 ； 最后根据所述切割曲面， 将所述手术部位切割成至少两部分， 并将切 说 明 书 CN 103345568 A 10 8/8 页 11 割结果输出显示。提供了适合于目前鼠标交互技术的模拟切除方案， 实现了用二维鼠标方 便灵活的实施三维虚拟切除的关键技术。另外， 在三维 CT 成像基础上， 对病变部位进行虚 拟的手术路径规划， 对于熟练手术操作步骤、 减少手术风险具有十分重要的意义和使用价 值。根据基于三维模型的手术规划的系统模拟手术规划方法建立的模。

40、拟手术虚拟平台， 能 够使手术或治疗对位置的选择更精确， 也可以使医生更加熟练操作手术操作过程， 从而提 高治疗效果， 减少患者的痛苦。 0113 当然， 本发明还可有其它多种实施例， 在不背离本发明精神及其实质的情况下， 熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形， 但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 说 明 书 CN 103345568 A 11 1/8 页 12 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103345568 A 12 2/8 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103345568 A 13 3/8 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 103345568 A 14 4/8 页 15 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103345568 A 15 5/8 页 16 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103345568 A 16 6/8 页 17 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103345568 A 17 7/8 页 18 图 11 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 103345568 A 18 8/8 页 19 图 14 图 15 说 明 书 附 图 CN 103345568 A 19 。