一种医学影像在VR环境下的诊断方法及系统

摘要

本发明提供一种医学影像在VR环境下的诊断方法及系统，能够提高医生对患者病情的诊断精确度。所述方法包括：获取二维CT影像；对获取的所述二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示。所述系统包括：获取模块，用于获取二维CT影像；重建模块，用于对获取的所述二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；显示模块，用于在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示。本发明适用于医疗器械在VR中的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是指一种医学影像在VR环境下的诊断方法及系统。

背景技术

医生根据电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)对患者病情进行诊断时，需要对人体解剖结构熟练掌握，对正常的生理机制、组织学形态，以及对各种疾病所致的症状、体征、辅助检查结果(临床表现)，发展转归以及预后要有一定的了解。医生直观地从CT片上看到的影像，很可能只是冰山的一角，医生长期积累的经验会在脑子里形成一个网络体系，同一张CT影像可能有多种多样的结果。

CT是利用X光的穿透性和荧光作用，将被检查者置于荧光屏(或者影像增强器)与X线管之间，X线穿过人体之后在荧光屏(或影像增强器)上形成可见影像并进行视读的检查。X线束对人体某部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器收集透过该层面的X线信息，转变为可见光，由光电转换器转变为电信号，再经模拟/数字转换器转换为数字信息，输入计算机处理，而计算机由得到的数据计算出每个体素的X线衰减系数，排列成矩阵，重建图像；再经数字/模拟转换器，每个数字转换为黑白灰阶的小方块成为像素(pixel)，按矩阵排列成CT影像。

但是，现有的CT影像都是二维影像，组织结构互相重叠，很容易发生漏诊的状况，尤其是位置重叠与内嵌部位的显示上。

虚拟现实(Virtual Reality，VR)作为近年最火爆的技术之一，VR提供给人们一个全新的立体环境，让人们能真实的观察到一个具体事物的立体影像，把VR技术应用到医学影像的诊断上，能大大增加医生对困难影像诊断的正确率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种医学影像在VR环境下的诊断方法及系统，以解决现有技术所存在的易发生漏诊的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种医学影像在VR环境下的诊断方法，包括：

获取二维CT影像；

对获取的所述二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；

在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示。

进一步地，所述对获取的所述二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型包括：

将所述二维CT影像生成不同的区域；

区域生成之后，按照面绘制算法重建所述二维CT影像对应的三维模型。

进一步地，所述将所述二维CT影像生成不同的区域包括：

S1，对获取的所述二维CT影像顺序进行扫描，获取第一个还没有归属到区域中的像素，并将获取的所述第一个还没有归属到区域中的像素作为种子像素(x0,y0)；

S2，以种子像素(x0,y0)为中心，检测种子像素(x0,y0)的周围紧邻的像素(x,y)的像素值是否小于预设的种子像素值，若是，则将小于预设的种子像素值的像素(x,y)与种子像素(x0,y0)合并在同一个区域内,并将小于预设的种子像素值的像素(x,y)压入堆栈；

S3，从堆栈中弹出一个像素，把弹出的像素作为新的种子像素(x0,y0)，返回到S2继续执行；

S4，当堆栈为空时，返回到S1继续执行；

S5，重复执行S1-S4，直到所述二维CT影像中的每个像素都有归属。

进一步地，所述区域生成之后，按照面绘制算法重建所述二维CT影像对应的三维模型包括：

区域生成之后，将区域内的像素值设定为一个常数a，区域之外的像素值均设定为0，按照面绘制算法获取等值面为a的面，其中，获取到的等值面为a的面为所述二维CT影像对应的三维模型。

进一步地，所述利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示包括：

将向量与向量作点乘，得到∠α的余弦值COS(α)；

判断COS(α)是否大于0；

若大于0，则A点在切割平面沿法线方向上方，则保留A点并渲染A点；

否则，则剔除A点；

其中，∠α＝∠OAP，O点为三维模型中心点，A点为三维模型上的任意一点，P点为切割平面上的一坐标点，为切割平面的法线向量。

进一步地，所述方法还包括：

若|OA|>width，则将A点渲染成预设的颜色；

其中，|OA|为O点到A点之间的距离，O点为三维模型中心点，A点为三维模型上的任意一点，width为断面图像显示宽度。

本发明实施例还提供一种医学影像在VR环境下的诊断系统，包括：

获取模块，用于获取二维CT影像；

重建模块，用于对获取的所述二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；

显示模块，用于在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示。

进一步地，所述重建模块包括：

区域生成单元，用于将所述二维CT影像生成不同的区域；

模型重建单元，用于区域生成之后，按照面绘制算法重建所述二维CT影像对应的三维模型；

其中，所述区域生成单元包括：

获取子模块，用于对获取的所述二维CT影像顺序进行扫描，获取第一个还没有归属到区域中的像素，并将获取的所述第一个还没有归属到区域中的像素作为种子像素(x0,y0)；

合并子模块，用于以种子像素(x0,y0)为中心，检测种子像素(x0,y0)的周围紧邻的像素(x,y)的像素值是否小于预设的种子像素值，若是，则将小于预设的种子像素值的像素(x,y)与种子像素(x0,y0)合并在同一个区域内,并将小于预设的种子像素值的像素(x,y)压入堆栈；

弹出子模块，用于从堆栈中弹出一个像素，把弹出的像素作为新的种子像素(x0,y0)，返回到所述合并子模块继续执行；

判断子模块，用于当堆栈为空时，返回到所述获取子模块继续执行；

调用子模块，用于重复执行S1-S4，直到所述二维CT影像中的每个像素都有归属；

所述模型重建单元，具体用于区域生成之后，将区域内的像素值设定为一个常数a，区域之外的像素值均设定为0，按照面绘制算法获取等值面为a的面，其中，获取到的等值面为a的面为所述二维CT影像对应的三维模型。

进一步地，所述显示模块包括：

点乘单元，用于将向量与向量作点乘，得到∠α的余弦值COS(α)；

判断单元，用于判断COS(α)是否大于0；

渲染单元，用于若COS(α)大于0，则A点在切割平面沿法线方向上方，则保留A点并渲染A点；

剔除单元，用于若COS(α)不大于0，则剔除A点；

其中，∠α＝∠OAP，O点为三维模型中心点，A点为三维模型上的任意一点，P点为切割平面上的一坐标点，为切割平面的法线向量。

进一步地，所述渲染单元，具体用于若|OA|>width，则将A点渲染成预设的颜色；

其中，|OA|为O点到A点之间的距离，O点为三维模型中心点，A点为三维模型上的任意一点，width为断面图像显示宽度。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过对获取的二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示，这样，以3D形式模拟二维CT影像，并在VR环境下依托二维CT影像对应的三维模型，能够在VR环境下真实显示人体组织间的重叠区域以及内嵌区域的隐患状况，便于医生观察到各部位的微小细节，不放过每一个可能存在的隐患，从而辅助医生快速进行重叠区域、内嵌区域的精确判定以及影像诊断，能够提高医生对患者病情的诊断精确度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的医学影像在VR环境下的诊断方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的种子像素周围紧邻的像素示意图；

图3为本发明实施例提供的三维模型切割平面断面示意图；

图4为本发明实施例提供的在VR环境下的显示示意图；

图5为本发明实施例提供的医学影像在VR环境下的诊断系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的易发生漏诊的问题，提供一种医学影像在VR环境下的诊断方法及系统。

实施例一

参看图1所示，本发明实施例提供的医学影像在VR环境下的诊断方法，包括：

S101，获取二维CT影像；

S102，对获取的所述二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；

S103，在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示。

本发明实施例所述的医学影像在VR环境下的诊断方法，通过对获取的二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示，这样，以3D形式模拟二维CT影像，并在VR环境下依托二维CT影像对应的三维模型，能够在VR环境下真实显示人体组织间的重叠区域以及内嵌区域的隐患状况，便于医生观察到各部位的微小细节，不放过每一个可能存在的隐患，从而辅助医生快速进行重叠区域、内嵌区域的精确判定以及影像诊断，能够提高医生对患者病情的诊断精确度。

在前述医学影像在VR环境下的诊断方法的具体实施方式中，进一步地，所述对获取的所述二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型包括：

将所述二维CT影像生成不同的区域；

区域生成之后，按照面绘制算法重建所述二维CT影像对应的三维模型。

本实施例中，所述二维CT影像为医学二维CT图像。

在前述医学影像在VR环境下的诊断方法的具体实施方式中，进一步地，所述将所述二维CT影像生成不同的区域包括：

S1，对获取的所述二维CT影像顺序进行扫描，获取第一个还没有归属到区域中的像素，并将获取的所述第一个还没有归属到区域中的像素作为种子像素(x0,y0)；

S2，以种子像素(x0,y0)为中心，检测种子像素(x0,y0)的周围紧邻的像素(x,y)的像素值是否小于预设的种子像素值，若是，则将小于预设的种子像素值的像素(x,y)与种子像素(x0,y0)合并在同一个区域内,并将小于预设的种子像素值的像素(x,y)压入堆栈；

S3，从堆栈中弹出一个像素，把弹出的像素作为新的种子像素(x0,y0)，返回到S2继续执行；

S4，当堆栈为空时，返回到S1继续执行；

S5，重复执行S1-S4，直到所述二维CT影像中的每个像素都有归属。

本实施例中，当执行完S5后，区域生长结束，区域生长的基本思想是将具有相似性的像素集合起来构成区域，具体先对每个需要分割的区域找一个种子像素作为生长的起点，然后将种子像素周围紧邻的临域中与种子像素具有相同或相似性质的像素合并到种子像素所在的区域中，并将与种子像素具有相同或相似性质的像素当做新的种子像素继续进行S2、S3、S4的过程，直到再没有满足预设条件的像素可被包括进来，这样，一个区域生成就完成了，其中，预设条件为：种子像素的周围紧邻的像素是否小于预设的种子像素值。

本实施例中，如图2所示，种子像素(x0,y0)的周围紧邻的像素(x,y)为图2中的(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)、(x5,y5)、(x6,y6)、(x7,y7)和(x8,y8)。

在前述医学影像在VR环境下的诊断方法的具体实施方式中，进一步地，所述区域生成之后，按照面绘制算法重建所述二维CT影像对应的三维模型包括：

区域生成之后，将区域内的像素值设定为一个常数a，区域之外的像素值均设定为0，按照面绘制算法获取等值面为a的面，其中，获取到的等值面为a的面为所述二维CT影像对应的三维模型。

本实施例中，面绘制算法的基本思想是逐个处理数据场中的立方体(体素),分类出与等值面相交的立方体，采用插值计算出等值面与立方体边的交点。根据立方体每一个顶点与等值面的相对位置，将等值面与立方体边的交点按一定方式连接生成等值面，作为等值面在该立方体内的一个逼近表示。

本实施例中，区域生成之后，将区域内的像素值设定为一个常数a，优选地，a＝1；区域之外的像素值均设定为0，然后按照面绘制算法找等值面为1的面，找出的等值面就是重建的二维CT影像对应的三维模型，将重建好的三维模型以及所述三维模型的颜色值(RGB值)存储到预先设定的文件夹路径中。

本实施例中，将存储到预先设定的文件夹路径中的重建好的三维模型以及所述三维模型的颜色值导入预先制造的zSpace立体设备中，在预先制造的zSpace立体设备中的VR显示模块中使用切片可对重建好的三维模型进行切除以及截面显示，以辅助医生进行影像诊断。

本实施例中，在VR环境下进行切片截面的原理结合图3进行表述，在图3中，O点为三维模型中心点，P点为切割平面某一坐标点，为切割平面的法线向量，A点为三维模型上任意一点，width为断面图像显示宽度，∠α＝∠OAP；

本实施例中，向量与向量作点乘可以得到COS(α)的值，COS(α)＝Dot((A.WorldPos-P.WorldPos)，)，其中，Dot表示点乘，A.WorldPos、P.WorldPos分别表示A点的世界坐标、P点的世界坐标；当COS(α)的值大于0时，该A点在切割平面沿法线方向上方，则保留A点并且渲染A点。反之，则剔除A点。又根据勾股定理COS(α)＝|OA|/|PA|，即|OA|＝COS(α)*|PA|，如果|OA|>|OB|(即width)，则A点被渲染成预设的颜色，其中，所述预设的颜色可以为红色，最终效果如图4所示。

本实施例中，作为一可选实施例，所述利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示包括：

将向量与向量作点乘，得到∠α的余弦值COS(α)；

判断COS(α)是否大于0；

若大于0，则A点在切割平面沿法线方向上方，则保留A点并渲染A点；

否则，则剔除A点；

其中，∠α＝∠OAP，O点为三维模型中心点，A点为三维模型上的任意一点，P点为切割平面上的一坐标点，为切割平面的法线向量。

本实施例中，作为又一可选实施例，所述方法还包括：

若|OA|>width，则将A点渲染成预设的颜色；

其中，|OA|为O点到A点之间的距离，O点为三维模型中心点，A点为三维模型上的任意一点，width为断面图像显示宽度。

实施例二

本发明还提供一种医学影像在VR环境下的诊断系统的具体实施方式，由于本发明提供的医学影像在VR环境下的诊断系统与前述医学影像在VR环境下的诊断方法的具体实施方式相对应，该医学影像在VR环境下的诊断系统可以通过执行上述方法具体实施方式中的流程步骤来实现本发明的目的，因此上述医学影像在VR环境下的诊断方法具体实施方式中的解释说明，也适用于本发明提供的医学影像在VR环境下的诊断系统的具体实施方式，在本发明以下的具体实施方式中将不再赘述。

参看图5所示，本发明实施例还提供一种医学影像在VR环境下的诊断系统，包括：

获取模块11，用于获取二维CT影像；

重建模块12，用于对获取的所述二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；

显示模块13，用于在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示。

本发明实施例所述的医学影像在VR环境下的诊断系统，通过对获取的二维CT影像进行三维重建操作，得到所述二维CT影像对应的三维模型；在预设的VR显示模块中，利用切片对所述三维模型进行切除以及截面显示，这样，以3D形式模拟二维CT影像，并在VR环境下依托二维CT影像对应的三维模型，能够在VR环境下真实显示人体组织间的重叠区域以及内嵌区域的隐患状况，便于医生观察到各部位的微小细节，不放过每一个可能存在的隐患，从而辅助医生快速进行重叠区域、内嵌区域的精确判定以及影像诊断，能够提高医生对患者病情的诊断精确度。

在前述医学影像在VR环境下的诊断系统的具体实施方式中，进一步地，所述重建模块包括：

区域生成单元，用于将所述二维CT影像生成不同的区域；

模型重建单元，用于区域生成之后，按照面绘制算法重建所述二维CT影像对应的三维模型；

其中，所述区域生成单元包括：

获取子模块，用于对获取的所述二维CT影像顺序进行扫描，获取第一个还没有归属到区域中的像素，并将获取的所述第一个还没有归属到区域中的像素作为种子像素(x0,y0)；

合并子模块，用于以种子像素(x0,y0)为中心，检测种子像素(x0,y0)的周围紧邻的像素(x,y)的像素值是否小于预设的种子像素值，若是，则将小于预设的种子像素值的像素(x,y)与种子像素(x0,y0)合并在同一个区域内,并将小于预设的种子像素值的像素(x,y)压入堆栈；

弹出子模块，用于从堆栈中弹出一个像素，把弹出的像素作为新的种子像素(x0,y0)，返回到所述合并子模块继续执行；

判断子模块，用于当堆栈为空时，返回到所述获取子模块继续执行；

调用子模块，用于重复执行S1-S4，直到所述二维CT影像中的每个像素都有归属；

所述模型重建单元，具体用于区域生成之后，将区域内的像素值设定为一个常数a，区域之外的像素值均设定为0，按照面绘制算法获取等值面为a的面，其中，获取到的等值面为a的面为所述二维CT影像对应的三维模型。

在前述医学影像在VR环境下的诊断系统的具体实施方式中，进一步地，所述显示模块包括：

点乘单元，用于将向量与向量作点乘，得到∠α的余弦值COS(α)；

判断单元，用于判断COS(α)是否大于0；

渲染单元，用于若COS(α)大于0，则A点在切割平面沿法线方向上方，则保留A点并渲染A点；

剔除单元，用于若COS(α)不大于0，则剔除A点；

其中，∠α＝∠OAP，O点为三维模型中心点，A点为三维模型上的任意一点，P点为切割平面上的一坐标点，为切割平面的法线向量。

在前述医学影像在VR环境下的诊断系统的具体实施方式中，进一步地，所述渲染单元，具体用于若|OA|>width，则将A点渲染成预设的颜色；

其中，|OA|为O点到A点之间的距离，O点为三维模型中心点，A点为三维模型上的任意一点，width为断面图像显示宽度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。