[發明專利]虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示方法和系統

有效

• 申請號: 201711267788.2
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108062980B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 劉謙;盧昱華
• 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: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G06T19/00;G09B5/02
• 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

一種虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示方法，其包括如下步驟：S1、構建虛擬腹腔鏡肝囊腫開窗手術場景；S2、規劃虛擬腹腔鏡肝囊腫開窗手術演示路徑及簡易交互設置；S3、生成虛擬手術演示，可根據有限簡易操作完成虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示。

技術領域

本發明涉及虛擬現實培訓教學技術領域，特別涉及一種虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示方法及系統。

背景技術

腹腔鏡治療肝囊腫具有安全、創傷小、恢復快的優勢。但是，相對于傳統手術，腹腔鏡手術對醫生在手術技能方面的能力要求更高，一般而言，醫生嫻熟的操作手法來自大量的臨床經驗，而虛擬腹腔鏡肝囊腫手術系統可以通過構建患者腹腔內三維虛擬場景、模擬腹腔鏡手術基本過程等方法，幫助訓練醫生的基本手術技能。與傳統的培訓方式不同，虛擬腹腔鏡手術系統能夠反復多次練習而不用擔心標本、場地和手術安全等問題，不僅訓練代價小，同時縮短了培訓周期。

虛擬手術系統一般依靠3D建模軟件重建器官醫學數據，生成3D可視化模型；然后將3D模型導入3D引擎，生成手術場景；再按照手術流程對器官進行操作。但是不同的醫學院教授面對同一手術時操作習慣不同，需要通過不同路徑演示手術教學。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示方法和系統。

一種虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示方法，其包括如下步驟：

S1、構建虛擬腹腔鏡肝囊腫開窗手術場景；

S2、規劃虛擬腹腔鏡肝囊腫開窗手術演示路徑及簡易交互設置；

S3、生成虛擬手術演示，根據操作完成虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示。

在本發明所述的虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示方法中，所述步驟S1包括：

S11、獲取真實人體器官和腹腔鏡手術器械數據，并用3維建模軟件重建導入Unity3D；

S12、將導入Unity3D的正常器官模型按照解剖學位置擺放、儲存，生成正常腹腔場景；

S13、依照真實腹腔鏡手術操作位點，設置虛擬器械錨定點，使虛擬器械繞錨定點進行伸縮、擺動、俯仰、旋轉動作，將相機對準手術位置，器械移到初始位置；

S14、對肝臟模型進行病變重建，重建的肝臟模型由囊腫組織和術后缺損肝臟組合而成，用病變肝臟模型替換步驟S12中的正常肝臟模型，生成囊腫手術模型。

在本發明所述的虛擬腹腔鏡肝囊腫切除開窗手術演示方法中，

所述步驟S2包括：

S21、配置并加載用于實現吸液針穿刺囊腫的演示腳本，獲取囊腫模型的頂點坐標，選取吸液針，選擇穿刺位點和吸液針錨定點，依照選取的錨定點坐標、器械坐標和穿刺位點坐標生成穿刺路徑，使吸液針沿穿刺路徑以默認速度繞錨定點運動，默認速度可修改；

S22、配置并加載用于實現吸液針吸取囊腫積液的演示腳本，獲取穿刺點路徑，獲取缺損肝模型頂點位置，選取吸液變型終點，生成吸液變型路徑，使吸液針和囊腫組織以默認速度運動形變，默認速度可以調節；

S23、配置并加載用于實現提起囊腫組織的演示腳本，選取夾鉗及其錨定點，選取加持位點，并在場景中創造一個加持終點，生成提拉路徑，路徑可選擇多種連接形式，使夾鉗和囊腫組織以默認速度和路徑運動型變，默認速度可調節；

S24、配置并加載用于實現囊腫組織切割的演示腳本，選取電凝刀及其錨定點，獲取囊腫組織頂點，依次選擇頂點作為切割點，生成一條或多條切割路徑，使電凝刀以默認速度沿切割路徑運動，囊腫組織做出對應變形，默認速度可調節；