科创中国
一种立体腹腔镜三维模型重建方法和装置
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-05-30 15:46:11
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”黑龙江科技服务团| 武新影 | 2023-11-10 11:35:05
在腹腔镜外科手术导航中，实时获取腹腔镜图像下器官表面的三维信息(三维点云或表面模型)是一个关键的步骤。该步骤的输出结果将用于与器官的术前表面模型进行配准，计算术中物理空间与术前图像空间之间的空间变换信息，是决定腹腔镜手术导航系统成功与否以及影响导航精度的重要过程。为获取更高精度的器官表面的三维点云信息或面模型，一种解决方案是借助手持式三维表面采集设备。但这种方案需要引入昂贵的采集硬件设备，而且对于腹腔镜外科手术导航的操作流程也会产生影响。所以通过现有导航设备，从立体腹腔镜所采集的左右图像重建三维表面信息的方法更加经济、直接。
现有的立体腹腔镜三维点云重建技术是计算机视觉中的经典方法的延伸或移植。首先通过双目相机的立体标定步骤获取双目相机的内外参数；然后采集左右相机的二维彩色图像；再通过立体匹配算法寻找左右图像的匹配特征点；最后将所匹配的特征点通过三角化、结合左右相机的内外参数反投影至相机的三维空间，获得最终的三维点云。
该课题创新点在于该课题创新点在于利用3D打印技术，1∶1打印出病患部位的模型，可使术前的诊断更加直观、精准。医生可以依据打印出的模型进行详细的术前计划，确定手术方案，选择合适的螺钉尺寸，模拟设计螺钉置入的轨道，避免螺钉的偏离，开展模拟手术。手术中可能遇到的难题均可以提前演练，获得完善的术前计划，使手术更加精准和安全，减少术中透视次数，切口最小化，减少手术出血量等优势。
术前通过CT定位扫描，3D打印出1∶1病损模型，根据模型制定手术方案、模拟手术，术中精准定位、操作。可使术前的诊断更加直观、精准。医生可以依据打印出的模型进行详细的术前计划，确定手术方案，选择合适的螺钉尺寸，模拟设计螺钉置入的轨道，避免螺钉的偏离，开展模拟手术。手术中可能遇到的难题均可以提前演练，获得完善的术前计划，使手术更加精准和安全，减少术中透视次数，切口最小化，减少手术出血量等优势。并且3D打印技术还具有快速成型和快速制造的优势，同时还可以为医生和患者提供触觉与视觉上的体验，易被患者接受，拥有良好的临床应用前景和极高的应用价值。
哈尔滨医科大学坐落在北国冰城哈尔滨，是一所历史文化底蕴深厚的医学高等学府，由我国现代医学先驱伍连德博士于1926年创办的滨江医学专门学校（1938年更名为哈尔滨医科大学）和前身为中国共产党于1931年在江西瑞金创建的中国工农红军军医学校原兴山（现鹤岗市）中国医科大学第一、二分校组建而成。学校历经97年的发展建设，传承伍连德博士“赤诚爱国、自强创业”的精神，发扬中国工农红军军医学校“政治坚定、技术优良”的光荣传统，秉承“木直中绳、博学载医”的校训，综合实力不断增强，具有相当的发展规模和鲜明的办学特色。学校是部委省共建大学、黑龙江省国内一流大学建设高校、中俄医科大学联盟中方牵头单位、国家理科基础科学研究与教学人才培养基地、教育部首批试办七年制高等医学教育院校、教育部高水平公共卫生学院建设高校。
人们认识AD已有近一百年的历史了, 目前的药物对改善AD病人的日常生活水平有一定的帮助，但目前仍不能从根本上延迟和阻止此病的发展进程。所以本课题的研究目的就是揭示胰岛素样生长因子-1在AD中的作用及作用机制，试图在AD的治疗方面取得突破。课题负责人长期致力于AD的基础与临床研究，在上级主管部门的协助与支持下，在全体课题组人员的潜心研究、共同努力下，从实验方案的拟定、课题的实施到过程的积累，都经过了严密的计划与组织管理，达到了预期的实验目标。目前国内外研究证实淀粉样蛋白(Aβ)的沉积是阿尔茨海默氏病（AD）病理的始发因素和中心环节。实验团队前期工作表明应用Aβ成功造模，在AD大鼠中胰岛素样生长因子（IGF-1）可能具有改善AD大鼠认知功能的作用，同时考虑到α、β、γ-分泌酶以及PS-1的表达在Aβ代谢中发挥重要作用。本课题即着眼于此拟探讨IGF-1是否对AD大鼠具有脑保护作用以及IGF-1对大鼠海马Aβ水平的影响及作用机制的探讨。首先建立AD动物模型,测定不同组织液中IGF-1及Aβ的含量，进行相关性分析；观察IGF-1干预对AD大鼠认知功能和海马病理形态学的影响，探讨其是否对AD具有保护作用；运用Western-blot等方法检测Аβ、α、β、γ-分泌酶以及PS-1在AD大鼠海马区的表达变化，对比观察IGF-1干预对Аβ及其相关蛋白表达的影响，进一步揭示IGF-1在AD大鼠中的保护
技术转让、合同、入股均可，具体资金双方协商，希望尽快落地实现产业化。
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