本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的三維醫(yī)學(xué)影像技術(shù)由于其使用鼠標(biāo)加顯示器的展示效果，并沒(méi)有發(fā)揮出應(yīng)有的三維作用，所以臨床診斷，醫(yī)學(xué)教學(xué)等領(lǐng)域還不能廣泛的接受這種三維影像的展現(xiàn)模式?，F(xiàn)實(shí)(virtual reality)技術(shù)的出現(xiàn)使得三維影像的應(yīng)用得到了發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其浸沉感、交互性和構(gòu)想性的三大特點(diǎn)，為三位醫(yī)學(xué)影像的應(yīng)用提供了新的可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)，該系統(tǒng)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像技術(shù)相融合。

其具體技術(shù)方案為：

一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)，包括醫(yī)學(xué)影像三維可視化模塊、醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊以及虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用模塊；

所述醫(yī)學(xué)影像三維可視化模塊包括濾波降噪，圖像分割，三維面繪制重建三個(gè)部分，輸入數(shù)據(jù)文標(biāo)準(zhǔn)DICOM文件，其中，濾波降噪用于去除原始數(shù)據(jù)的噪聲，使用中值濾波算法；圖像分割用于將所需的人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行提??；三維重建的用途是將分割的人體結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S數(shù)據(jù)，使用面繪制算法；三維重建后生成基礎(chǔ)模型文件，該文件將用于醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊；

所述的醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊，包括模型細(xì)分，貼圖制作以及動(dòng)畫(huà)制作三個(gè)部分，輸入的數(shù)據(jù)均為醫(yī)學(xué)影像三維可視化模塊生成的基礎(chǔ)模型文件，模型細(xì)分的用途是根據(jù)需求將人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步分解；貼圖制作的用途是根據(jù)需求為模型制作合理的顏色和表面效果；動(dòng)畫(huà)制作的用途是將人體的一些器官的生理特征展現(xiàn)出來(lái)；這三個(gè)部分的實(shí)現(xiàn)借助于現(xiàn)有的三維模型制作軟件，并生成優(yōu)化模型文件；

所述虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用模塊，包括虛擬場(chǎng)景搭建，模型交互設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用發(fā)布三個(gè)部分，使用醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊生成的優(yōu)化模型文件作為輸入，場(chǎng)景搭建部分使用游戲引擎設(shè)計(jì)展示場(chǎng)景，模型交互設(shè)計(jì)將醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊的優(yōu)化模型文件導(dǎo)入設(shè)計(jì)好的場(chǎng)景，并按需求進(jìn)行交互的設(shè)計(jì)；虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用發(fā)布的目的是將設(shè)計(jì)好的場(chǎng)景和交互通過(guò)引擎平臺(tái)發(fā)布為可以引用的程序。

進(jìn)一步，所述面繪制算法為MC移動(dòng)立方體算法。

進(jìn)一步，所述基礎(chǔ)模型文件為STL格式的文件。

進(jìn)一步，所述三維模型制作軟件為MAYA或3DMAX。

進(jìn)一步，所述優(yōu)化模型文件為FBX或OBJ格式的文件。

進(jìn)一步，所述游戲引擎為unity3d引擎或unreal引擎。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中使用真實(shí)的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，具體方案分為醫(yī)學(xué)影像處理、模型優(yōu)化處理和虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)計(jì)三個(gè)模塊。這三個(gè)模塊環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。

醫(yī)學(xué)影像處理模塊中，將目前流行的CT、MRI或其他影像設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化，針對(duì)于不同需求的手術(shù)，設(shè)計(jì)具有特異性的影像操作，如骨骼和器官的分割，特殊部位的分割，病灶的檢測(cè)等等。在經(jīng)過(guò)上述處理后，獲取想要人體結(jié)構(gòu)或病理信息，并能夠?qū)⒋诵畔⒁匀S模型的方式導(dǎo)出，用作后續(xù)的虛擬現(xiàn)實(shí)的操作數(shù)據(jù)。

模型優(yōu)化模塊中，對(duì)處理過(guò)后的原始三維影像數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑等操作，讓模型在允許的是失真范圍內(nèi)變的更美觀，同時(shí)針對(duì)不同的需求為模型添加或刪除一些信息，以方便應(yīng)對(duì)后期不同應(yīng)用的需求。

虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)計(jì)模塊中，使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)引擎(如unity3D)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將前期優(yōu)化好的醫(yī)學(xué)影像模型功能是可以自動(dòng)將模型數(shù)據(jù)都入到虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中去，同時(shí)，設(shè)計(jì)合理的交互方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)效果更好的模型互動(dòng)，并通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備進(jìn)行使用(如HTC VIVE)

附圖說(shuō)明

圖1是基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的原理圖；

圖2是基于醫(yī)學(xué)影像三維可視化模塊的流程圖；

圖3是醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊的流程圖；

圖4是虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用模塊的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。

如圖1所示，一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)，包括三個(gè)模塊，醫(yī)學(xué)影像三維可視化模塊、醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊以及虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用模塊。三個(gè)模塊的邏輯如下圖。其中，標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)影像文件DICOM文件作為系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過(guò)醫(yī)學(xué)影像三維可視化模塊生成STL格式的模型文件，STL文件經(jīng)過(guò)醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊生成FBX或OBJ格式的模型文件，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用模塊使用FBX或OBJ格式的模型文件進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)計(jì)，并生成虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景。

如圖2所示，所述的醫(yī)學(xué)影像三維可視化模塊，包括濾波降噪，圖像分割，三維面繪制重建三個(gè)部分，輸入數(shù)據(jù)文標(biāo)準(zhǔn)DICOM文件，其中，濾波降噪是為了去除原始數(shù)據(jù)的噪聲，使用中值濾波算法；圖像分割是為了將所需的人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行提取，如提取人體骨骼結(jié)構(gòu)，使用區(qū)域生長(zhǎng)算法；三維重建是為了將分割的人體結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S數(shù)據(jù)，使用面繪制算法，如MC移動(dòng)立方體算法。三維重建后即可生成基礎(chǔ)模型文件，如STL格式的文件，該文件將用于醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊。

如圖3所示，所述的醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊，包括模型細(xì)分，貼圖制作以及動(dòng)畫(huà)制作三個(gè)部分，輸入的數(shù)據(jù)均為醫(yī)學(xué)影像三維可視化模塊生成的基礎(chǔ)模型文件。模型細(xì)分是為了根據(jù)需求將人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步分解，如心臟分解為左右兩個(gè)部分；貼圖制作部分是為了根據(jù)需求為模型制作合理的顏色和表面效果，如心臟的紅色效果；動(dòng)畫(huà)制作是為了將人體的一些器官的生理特征展現(xiàn)出來(lái)，如心臟的泵血功能。這三個(gè)部分的實(shí)現(xiàn)借助于現(xiàn)有的三維模型制作軟件，如MAYA或3DMAX，并生成優(yōu)化模型文件，如FBX或OBJ格式的文件。

如圖4所示，所述的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用模塊，包括虛擬場(chǎng)景搭建，模型交互設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用發(fā)布三個(gè)部分，使用醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊生成的優(yōu)化模型文件作為輸入，場(chǎng)景搭建部分使用游戲引擎設(shè)計(jì)展示場(chǎng)景，如unity3d引擎或unreal引擎，模型交互設(shè)計(jì)將醫(yī)學(xué)模型優(yōu)化模塊的優(yōu)化模型文件導(dǎo)入設(shè)計(jì)好的場(chǎng)景，并按需求進(jìn)行交互的設(shè)計(jì)，比如心臟的切割，放大縮小；虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用發(fā)布的目的是將設(shè)計(jì)好的場(chǎng)景和交互通過(guò)引擎平臺(tái)發(fā)布為可以引用的程序，如使用unity3d平臺(tái)和STEAMVR SDK發(fā)布為可以使用HTC vive硬件觀看的應(yīng)用程序。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見(jiàn)地得到的技術(shù)方案的簡(jiǎn)單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。