[发明专利]用于在解剖模型的表面显示图像的装置以及相应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在解剖模型的表面显示图像的装置，以及一种用于在比例解剖模型上投影图像的方法，该方法允许医疗专业人员和患者观察特定的外科手术的效果、或观察时间的流逝对身体某部分的影响。

背景技术

在发表医疗或外科手术的专业意见过程中，医疗专业人员面临的主要问题之一是将他们的想法有效地传达给患者，以及将患者的期望传递给医生。例如，当患者就诊整形外科医生、从事美容和/或重建手术的专家(其为专业从事医学审美和重建手术的专业人员)时，整形外科医生需要向患者解释将需要执行什么手术以满足患者的需求，以及实际手术与预期结果有哪些差异。下面为给出的例子，整形外科医生与美容外科专家进行的美容和重建手术很相似，都是为了提高患者的生活质量，由此，只有当患者认为他的身体将经受的修改是安全的，他才会同意这个手术。在鼻中隔成形术中，外科医生必须向患者解释他将以哪种形式形成鼻中隔，因为这有可能改变患者面部的外观。其他医疗专业人员在向他们的患者传递他们的想法时也有类似的问题，例如，颌面外科医生、骨科医师、人体功能形态学(kinanthropometry)专员、法医专家和兽医，其中，本文所声称的装置可以服务于所有上述医疗专业人员和发现该装置在类似的情况下很有用的其他人。

在这种挑战面前，为了以最可能的方式解释治疗或具体方法获得的预期结果，健康专家已经开始使用各种方法。传统上，外科医生致力于展示之前治疗的曾经患有相同或相似情况的患者的照片。然而，这个解决方案存在严重的问题。其中一个问题是可能违反患者和医生之间的保密义务。另一个问题可能是医疗专业人员没有处理过相同或相似的情况，因此，他们没有图片或图像展示给他们的患者。另外，每个患者的特征和对医疗手术的临床反应是不一样的，由此，如果可能的话，可以创建出从医疗干预中获得预期结果的大概想法，但绝对不可能确定最终结果。

由于展示上述医疗手术的图片或图像出现了问题，所以健康专家转而采用其他方法。这些方法之一是通过计算机操纵数字图像，如美国专利号US8620038B2用于自动化和半自动化调整面部的数字图像的方法、系统和计算机程序产品以及美国专利号US6502583B1校正面部图像的方法、化妆模拟方法、化妆方法化妆支持装置和基础转移膜的专利所预测的。通过上述方法、以及现有技术中的其他装置和方法，在进行医疗或外科手术之前，医疗专业人员对他们的患者进行拍照，并操纵图像以模拟出这些手术所期望的结果。执行这种模拟的健康专家面临的问题是，他们不能向患者展示将被手术影响的解剖部位的完整视图，因此这些展示被限于能在电脑屏幕中显示的二维视图。

为了克服计算机屏幕施加的二维限制，健康专家已经采取了三维仿真。美国专利号为US8026916B2的题目为基于图像的观察系统提供了这种类型的调整示例。对于通过计算机创建三维场景，传统上使用坐标系(笛卡尔平面)。因此，定义了高度、长度和深度的坐标轴，并且分配了间断的等距值，使得特定点可以位于坐标系内。因此，当需要在坐标系中绘制几何体时，例如可以画一个金字塔，顶点的坐标是确定的。通常使用三角形表面，因为三角形表面是唯一总是共面的图形，从而防止计算机产生的图像的变形问题。为了表示目标的各个面，将目标固定在三坐标中：一个坐标用于每个目标的面的每个顶点。然后确定一个系统，通过该系统，由坐标指定的顺序显示它是每个面的前面还是后面。然后，可以对计算机已经绘制的几何体进行转换、缩放、平移和旋转。当已经绘制出三维场景时，为了能够将其投影到计算机屏幕的像素中，计算机必须将其转换为二维。以这种方式，创建三维场景的所有努力都会减少，就像在屏幕中显示的二维场景一样。的确，许多实现的计算机方法可以实时绘制场景来提供三维幻觉，从而可以从不同的角度旋转和观看图像。然而，由于二维图像是被屏幕的像素投影的，当患者实际能够看到二维图像时，他只观看到图像的三维幻觉。因此，如果患者没有精确地面对计算机的屏幕，则根据与屏幕相关的患者的视野角度，图像将更加失真。这可能会导致另外的问题，即可能导致如下结果：患者设想其自己具有医疗干预的投影结果，而该投影结果与最终结果截然不同。

为了避免这些问题，特此提出了一种用于在解剖模型的表面上显示图像的新装置，以及一种用于在患者接受医疗干预之后正确观察患者变化的方法。