[發明專利]虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練方法和系統

在審

• 申請號: 201710508391.1
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107240344A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 劉謙;李文成;徐浪;盧昱華;郭琛琛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: G09B23/28
• 分類號: G09B23/28
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙)42231
• 代理人: 黃君軍

1.一種虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練系統，其特征在于，其包括如下模塊：

物理建模模塊、膽結石隨機生成模塊、專家演示模塊、分步訓練模塊；

所述系統物理建模模塊用于生成虛擬腹腔鏡手術所需的人體模型及各項手術器械；

所述膽結石隨機生成模塊用于隨機生成膽總管結石；

所述專家演示模塊用于將已存儲的專家操作信息播放；

所述分步訓練模塊用于對手術關鍵步驟訓練。

2.如權利要求1所述的虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練系統，其特征在于，

所述系統物理建模模塊包括：

基于中國數字人數據，在人體模型的基礎上增加多邊形數量并添加紋理貼圖，以提高人體模型逼真度；按照真實腹腔鏡器械進行建模和貼圖建立虛擬手術器械模型。

3.如權利要求1所述的虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練系統，其特征在于，

所述膽結石隨機生成模塊包括：

在MAYA中制作膽結石模型并賦予文理貼圖；

在場景中加載人體模型，測量膽總管內結石可能出現區域，在區域內隨機生成位置坐標，在該坐標創建結石，并對結石進行預設比例的縮放和旋轉。

4.如權利要求1所述的虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練系統，其特征在于，

所述專家演示模塊已存儲的專家操作信息包括手術器械的類型，起始和終止時的位移和旋轉，以及夾持電凝等操作信息，每一步的操作耗時；根據起始和終止時的位置差值和角度差值計算每一幀的步長，實時對器械位置和角度進行更新；當器械進入特定觸發區域，激活相應變形動畫。

5.如權利要求1所述的虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練系統，其特征在于，

所述分步訓練模塊包括4個獨立操作單元，包括探查Calot三角及膽總管單元、夾閉膽囊管單元、膽總管切開單元、膽道鏡下取石單元；

所述探查Calot三角及膽總管單元用于實現對Calot三角及膽總管單元探查訓練；

所述夾閉膽囊管單元用于實現膽囊管單元夾閉訓練；

所述膽總管切開單元用于實現膽總管切開訓練；

所述膽道鏡下取石單元用于實現膽道鏡下取石訓練。

6.一種虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練方法，其特征在于，

其包括如下步驟：

S1、生成虛擬腹腔鏡手術所需的人體模型及各項手術器械；

S2、隨機生成膽總管結石；

S3、加載虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練場景；

S4、判斷是否進入專家演示模式，是則跳轉到步驟S5；否則跳轉到步驟S/6；

S5、讀取專家操作流程信息，改變手術器械的位置并播放器官形變動畫；

S6、判斷選擇的訓練步驟，并根據選擇的訓練步驟完成相應的訓練。

7.如權利要求6所述的虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練方法，其特征在于，

所述步驟S6中在各個訓練步驟中均設置有器械操作觸發區域，用于判斷用戶操作是否正確。

8.如權利要求6所述的虛擬腹腔鏡膽道探查術訓練方法，其特征在于，

所述訓練步驟包括：探查Calot三角及膽總管、夾閉膽囊管、膽總管切開、膽道鏡下取石；

相應地，在為在膽道鏡下取石單元中，包含腹腔鏡下場景與膽道鏡下場景的顯示和切換。