[發明專利]基于虛擬現實的近距離粒子植入手術訓練方法

有效

• 申請號: 201710965247.0
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107657881B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 姜杉;周澤洋
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G09B23/28
• 分類號: G09B23/28
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種基于虛擬現實的近距離粒子植入手術訓練方法：讀取DICOM圖形并實時顯示，三維重建得到靶區器官模型；規劃穿刺路徑、粒子植入位置，生成計量規劃報告；受訓者佩戴VR頭盔，右手柄擬化為穿刺針，左手柄擬化為穿刺模板；按下右手柄的“確認”按鍵，在預留模擬針道放置一枚粒子，如果達到位置則繼續放置下一枚粒子，并動態生成劑量球；如果放置位置不對則提示并自動刪除該枚粒子，重新放置粒子，直到粒子正確；放置完所有粒子后，提示訓練完成，并生成訓練報告。本發明通過虛擬現實系統，在術前規劃階段進行體部腫瘤粒子植入放射治療手術訓練，模擬避開重要器官并最終達到靶區，達到模擬手術訓練的目的。

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，屬于機械、計算機與醫學放療領域交叉的前沿學科，尤其是涉及一種基于虛擬現實設備的近距離粒子植入手術訓練方法。

背景技術

隨著現代人癌癥發病率越來越高，在體部腫瘤的治療中，作為一種重要的治療方式，放射治療越來越受到重視。放療過程是通過各種高能射線照射腫瘤病變組織，以達到抑制和殺滅癌細胞的治療方法。現階段的放射治療腫瘤依照其不同的方式，可以被劃分為遠距離放療和近距離放療。遠距離放療是通過X射線治療機等將射線聚焦在人體外對體表或體內腫瘤部位進行短時間照射，以起到殺死腫瘤細胞的作用，代表的治療方式為外照射、體表照射。近距離放療則是通過放射性核素靠近腫瘤部位，主要依靠γ射線抑制、殺傷腫瘤細胞，代表的治療方式主要有¹²⁵I粒子植入式治療與¹⁹²Ir后裝治療。近年來，近距離粒子局部微創消融放療在惡性腫瘤綜合治療中的地位愈發顯得重要，目前已經有應用于前列腺癌、肺癌、肝癌等惡性腫瘤的治療上。

作為一種近距離放療治療手段，放射性¹²⁵I粒子植入被越來越多應用到臨床治療并取得非常好的療效。相較于傳統的遠距離照射治療，粒子植入式的放射治療具有許多遠距離照射無法比擬的優點：1.粒子被精確植入腫瘤內部，能夠精確的殺滅癌細胞的同時，也減少了放射性核素對周圍正常組織的放射性損傷，不會造成例如外照射對體表皮膚、內臟重要器官等組織的永久性傷害。2.由于粒子被永久性植入腫瘤組織，因此其照射劑量相對固定，患者移動時并不會影響其他器官，對腫瘤組織可造成持續性傷害，療效也更加明顯，不會對患者的日常生活產生影響，使患者生活質量有極大的提高3.植入粒子數目可根據患者、病情、靶區形狀、位置具體情況變動，具有更大的靈活性。通過控制粒子數目以及粒子位置，較好地包圍治療靶區，達到較理想的放射劑量分布，因此并發癥較少。一項跟蹤病人顯示，接受近距離粒子局部放療的病人，12年內無生物指標復發率達到78.4％，12年生存率達到94.5％。通過各大醫院使用放射性粒子植入式治療腫瘤的情況，粒子的精確到達植入靶區位置至關重要，其關系到腫瘤靶區的劑量分布，直接關系到放療療效，而粒子植入需要長時間的臨床訓練，受訓者的熟練程度至關重要。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供了一種基于虛擬現實的近距離粒子植入手術訓練方法，是一種在虛擬現實環境下進行體部腫瘤粒子植入放射治療手術訓練的方法，通過虛擬現實系統，在術前規劃階段進行體部腫瘤粒子植入放射治療手術訓練，模擬避開重要器官并最終達到靶區，達到模擬手術訓練的目的。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種基于虛擬現實的近距離粒子植入手術訓練方法，采用HTC VIVE作為虛擬現實系統，虛擬現實設備包括VR頭盔、A頻道紅外定位儀、B頻道紅外定位儀、左手柄和右手柄，VR頭盔通過串流盒連接至計算機，包括以下步驟：

步驟一，從病人圖像數據庫讀取DICOM圖形并實時顯示，進行三維重建，提取病人的皮膚和組織器官模型；根據DICOM圖上的腫瘤靶區進行勾畫，三維重建得到靶區器官模型；

步驟二，依據病人病情、靶區位置實際情況，規劃穿刺路徑、粒子植入位置，并生成計量規劃報告；