人体组织中心镜像对称性评估系统及方法

本发明涉及人体组织整形，尤其涉及一种人体组织中心镜像对称性评估方法。

背景技术：

1、随着医疗技术的发展，个性化医疗越来越受到重视。通过对患者特定组织的定量评估，可以提供更加个性化的治疗方案，满足患者的特定需求。随着医疗技术的发展，个性化医疗越来越受到重视。通过对患者特定组织的定量评估，可以提供更加个性化的治疗方案，满足患者的特定需求。例如，围绕着乳房发育不良或畸形或者乳房重建的乳房整形术也应运而生，同样，还有对于脸、股或其他身体呈对称性分布部位的整形。

2、呈对称性分布目标组织是人体拥有高度对称三维立体结构的体表器官，解剖结构十分复杂。在医学领域中，传统方法进行目标组织重建往往需要通过取模、修型、成型三个步骤完成的，其中修形步骤需要人工操作完成，这种制作方法比较粗糙，制作出来的假体不美观。在临床上，肿瘤患者在已经接受或将要接受外科治疗，往往遗留目标组织的部分或全部缺损，给患者形体及心理造成巨大创伤。例如：乳腺癌根治术，乳腺癌改良根治术，乳腺癌部分切除术，保留皮肤的目标组织切除术及预防性目标组织切除术，另外对于良性乳腺肿瘤患者也同样会遇到目标组织部分甚至全部切除的苦恼，这些烦恼可通过目标组织再造解决问题。

3、现有技术中在目标组织再造中目标组织形态数据，主要是通过人工测量并进行人工对比分析得到，然而人工测量和人工对比分析中存在较多主观性操作，往往会引起不可避免的误差。

4、因此，针对现有技术不足，有必要提供一种人体组织中心镜像对称性评估方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种人体组织中心镜像对称性评估系统，对比差体形成定量化分析，提高三维模型评估的准确性，减少人工造成的误差。

2、本发明提供了一种人体组织中心镜像对称性评估系统，包括：存储器，存储器用于存储处理程序；

3、数据采集模块，用于确定三维扫描设备与被测对象之间的相对位置关系，获取站立姿态下目标组织表面的点云数据，所述目标组织为呈对称分布的人体组织部位；

4、处理器，其适于周期性地：

5、所述处理器被配置为以下模块来执行多个计算机模型的整体配准：

6、三维重建模块，用于通过数据重建算法将点云数据转化为三维模型，得到呈对称分布的目标组织的三维模型，并对所述三维模型进行渲染，生成目标组织的立体图像；

7、定位分区模块，用于基于定量评估模型对呈对称分布的目标组织建立中轴线，根据中轴线将左右两侧目标组织对应的点云数据划分为多个健侧区域和多个患侧区域，并将所述健侧区域与所述患侧区域进行镜像对比，根据对比结果识别并定位所述患侧区域相对所述健侧区域差异部分生成的目标区域；

8、定量评估模块，用于将健侧目标区域的三维数据和对应的患侧目标区域的三维数据转换为另一转化量并计算出所述转换量，并将患侧目标区域相对于健侧目标区域的转化量进行对比，得到评估后目标组织不对称的差异结果；所述转化量包括容积、体积、表面积及目标组织特征相关的定量。

9、作为优选地，所述处理器进一步适于：

10、确定核心点：基于三维模型获取目标组织的三维数据集，将目标组织形状的中心位置或目标组织重心作为三维数据集质心；

11、数据预处理：将所述三维数据集按照目标组织形状的中心位置或目标组织重心进行旋转，使得目标组织形状的中心位置或目标组织重心所在的数据点与坐标系的原点对齐；

12、建立新的坐标系：以目标组织形状的中心位置或目标组织重心为原点创建三维坐标系并将目标组织对应的三维空间划分为多个象限或扇形区域；

13、划分数据到象限/扇形区域：对于三维数据集中的每一个数据点，计算三维数据集中的每一个数据点相对于目标组织形状的中心位置或目标组织重心的方向向量，根据所述方向向量所在的象限/扇形区域，将所述数据点划分到目标组织分区后对应的象限/扇形区域中；

14、计算体积差：基于预设定量转换法计算患侧和健侧象限/扇形区域内数据点的体积，将患侧象限/扇形区域内数据点的体积与对应的健侧象限/扇形区域内数据点的体积进行对比，得到呈对称分布的两侧目标组织对应的每个象限/扇形区域的体积差。

15、作为优选地，所述基于预设定量转换法计算患侧和健侧象限/扇形区域内数据点的体积包括：

16、根据象限/扇形区域内数据点的分布定义密度函数f(x,y,z)；

17、根据每个象限/扇形区域的定义设置积分的界限来确定每个象限/扇形区域的积分区域；

18、对每个象限/扇形区域的密度函数进行三重积分，得到该象限/扇形区域的体积：

19、vquadrant＝∫∫∫regionf(x，y，z)dxdydz；

20、其中，region是定义的积分区域。

21、作为优选地，所述基于预设定量转换法计算患侧和健侧象限/扇形区域内数据点的体积还包括：

22、获取目标组织所在三维空间中每个象限/扇形区域的目标数据点；

23、如果目标数据点是离散的，则采用体素化或有限元方法将每个点视为一个体素；

24、根据体素的尺寸计算单个体素的体积vvoxcl＝sx×sy×sz；

25、对每个象限/扇形区域内的所有体素体积进行累加，得到该象限/扇形区域的总体积如下：

26、

27、其中，sx，sy，sz分别是体素在x，y，z方向上的尺寸，n是象限/扇形区域内体素的数量。

28、作为优选地，所述划分数据到象限/扇形区域的步骤进一步包括：

29、根据时钟定位法将目标组织形状的中心位置设置为中心点，按照12时制时钟表盘顺时针方向划分为第一扇形区域、第二扇形区域、第三扇形区域、第四扇形区域、第五扇形区域、第六扇形区域、第七扇形区域、第八扇形区域、第九扇形区域、第十扇形区域、第十一扇形区域和第十二扇形区域，得到目标区域位于对应几点钟处和距离目标组织形状的中心位置的距离信息；其中，第一扇形区域位于一点钟处、第二扇形区域位于二点钟处、第三扇形区域位于三点钟处、第四扇形区域位于四点钟处、第五扇形区域位于五点钟处、第六扇形区域位于六点钟处、第七扇形区域位于七点钟处、第八扇形区域位于八点钟处、第九扇形区域位于九点钟处、第十扇形区域位于十点钟处、第十一扇形区域位于十一点钟处和第十二扇形区域位于十二点钟处；和/或，

30、根据象限定位法将目标组织形状的中心位置设置为中心点，通过目标组织形状的中心位置的水平线和垂直线将目标组织划分为第一象限、第二象限、第三象限、第四象限、第五象限和第六象限，得到目标区域位于对应象限和距离目标组织形状的中心位置的距离信息；和/或，

31、基于始终的靶型定位法将目标组织形状的中心位置设置为中心点，按照顺/逆时针方向划分为多个扇形区域，将多个扇形区域从目标组织形状的中心位置到所述目标组织外沿由小到大划分为最终的蜘蛛网状组织；

32、其中，当目标组织为乳腺时，第一象限为靠近人体前正中线的内上象限、第二象限为远离人体前正中线的外上象限、第三象限为靠近人体前正中线的内下象限、第四象限为远离人体前正中线的外下象限、第五象限为乳头和乳晕所在的中央区域、第六象限为从外上象限朝腋窝方向延伸至乳腺腋尾所在区域。

33、作为优选地，所述处理器通过数据重建算法将点云数据转化为三维模型进一步包括：

34、对采集到的目标组织对应的点云数据进行数据预处理操作去除噪点和无关数据，对过滤后的点云数据的尺度进行归一化处理，得到归一化的点云数据；

35、对归一化的点云数据中的关键特征点进行识别并提取，在不同点云之间进行对应的特征点匹配，通过变换矩阵计算将一个点云变换到另一个点云的旋转和平移矩阵，将不同来源的点云数据统一到同一坐标系下；

36、基于三维重建算法将点云数据的三维坐标信息转换目标组织的表面模型，通过连接相邻的点来构建三角网格或曲面，生成连续的且逼近目标组织真实表面形状的三维模型；

37、对所述三维模型进行优化操作，得到优化后的最终目标组织的三维模型，优化操作包括将采集到的目标组织的原始数据映射到三维模型上，所述原始数据包括目标组织的色彩和纹理信息。

38、作为优选地，所述处理器通过数据重建算法将点云数据转化为三维模型进一步包括：

39、对目标组织表面进行重建，目标组织表面局部平面拟合表示公式如下：

40、

41、其中，p是目标组织点云数据的点集，n是目标组织所在平面的法向量，d是目标组织所在平面的截距，ρ是损失函数，σ是控制目标组织所在平面拟合精度的参数。

42、本发明还提供了一种人体组织中心镜像对称性评估方法，包括：

43、确定三维扫描设备与被测对象之间的相对位置关系，获取站立姿态下目标组织表面的点云数据，所述目标组织为呈对称分布的人体组织部位；

44、通过数据重建算法将点云数据转化为三维模型，得到呈对称分布的目标组织的三维模型，并对所述三维模型进行渲染，生成目标组织的立体图像；

45、基于定量评估模型对呈对称分布的目标组织建立中轴线，根据中轴线将左右两侧目标组织对应的点云数据划分为多个健侧区域和多个患侧区域，并将所述健侧区域与所述患侧区域进行镜像对比，根据对比结果识别并定位所述患侧区域相对所述健侧区域差异部分生成的目标区域；

46、将健侧目标区域的三维数据和对应的患侧目标区域的三维数据转换为另一转化量并计算出所述转换量，并将患侧目标区域相对于健侧目标区域的转化量进行对比，得到评估后目标组织不对称的差异结果，所述转化量包括容积、体积、表面积及目标组织特征相关的定量。

47、本发明还提供了一种电子设备，包括：

48、存储器，所述存储器用于存储处理程序；

49、处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现如本发明实施例所述的人体组织中心镜像对称性评估方法。

50、本发明还提供了一种计算机可读介质，存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如本发明实施例所述的人体组织中心镜像对称性评估方法。

51、针对现有技术，本发明具有如下的有益效果：

52、1、本发明提出了一种人体组织中心镜像对称性评估系统，提高评估的准确性和客观性：通过三维扫描技术获取的点云数据能够更精确地反映目标组织的实际形态，相比传统的主观视觉判断和简单的测量手段，这种方法能够提供更准确、更客观的数据。例如，losken的研究发现，使用三维扫描技术可以定量地测量目标组织的对称性，从而避免了主观判断带来的误差。

53、2、全面的评估参数：该方法不仅可以获取目标组织的体积、表面积等基本参数，还能通过计算健侧和患侧之间的容积、体积、表面积等转化量，以及高度差等数据，提供更全面的目标组织对称性评估。这有助于医生或整形外科医生更全面地了解患者的目标组织形态，为手术或治疗方案的制定提供更有力的依据。

54、3、直观的可视化效果：通过三维立体成像和正中线镜像对照，可以直观地展示患侧相对于健侧的差异，包括纬度图/高度图等，并以色差体现差异程度。这种可视化的效果有助于医生更直观地了解患者的目标组织形态差异，提高诊断和治疗的精准度。

55、4、辅助制定个性化治疗方案：基于定量评估模型，该方法可以识别并定位健侧和患侧的目标区域，通过对比这些区域的转化量，得到评估后目标组织不对称的差异结果。这将有助于医生根据患者的具体情况制定个性化的治疗方案，提高治疗效果和患者满意度，除了应用于乳房，还可以用在股、脸等部位。