[發明專利]一種手術仿真方法、裝置和系統

有效

• 申請號: 201811058325.X
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109243614B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 司偉鑫;彭柳;廖祥云;孫寅紫;王平安
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G16H30/20;G16H20/40
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 官建紅

1.一種手術仿真方法，其特征在于，所述手術仿真方法為肺葉切除手術仿真方法，所述手術仿真方法包括：

獲取CT掃描的圖像，根據MC移動立方體法對所述圖像進行三維重建和渲染，得到三維仿真模型；

建立PBD粒子與MC立方體的對應關系，當檢測手術器械與所述三維仿真模型碰觸時，通過PBD動力位置學方法更新變形過程中的PBD粒子的位置，使MC立方體的運動緊跟PBD粒子，確定變形的模型，其中，通過MC移動立方體法生成包括多個MC立方體的整體立方體，所述整體立方體由多個體積較小的MC立方體構成，每個MC立方體的八個頂點位于CT掃描圖像上，MC立方體的高度設置為相鄰兩個掃描圖像的距離，所述PBD粒子用于通過PBD的方法模擬器官軟組織屬性；

通過MC移動立方體法對變形的模型進行實時的渲染。

2.根據權利要求1所述的手術仿真方法，其特征在于，當所述手術器械為切割器械時，通過MC移動立方體法對變形的模型進行實時的渲染的步驟包括：

當檢測到所述切割器械與三維仿真模型碰觸時，記錄所述切割器械的碰觸位置；

通過多幀圖像中所述切割器械的碰觸位置確定切割面，判斷所述切割面是否與MC立方體的網格線段相交；

如果所述切割面與MC立方體的網格線段相交，則移除網絡線段所包含的PBD映射關系，將相交的網格線段的兩端的頂點設置為外點，并渲染與所述外點相鄰的其它MC立方體生成切面。

3.根據權利要求1所述的手術仿真方法，其特征在于，當所述手術器械為縫合針時，所述方法還包括：

將碰撞檢測的碰撞位置確定為標記點，并將所述標記點與所述標記點的預定范圍內的PBD粒子綁定；

在拉緊傷口過程中，相鄰的兩個標記點以及與所述標記點綁定的PBD粒子向連接所述兩個標記點的繩子的中部方向發生移動，更新PBD粒子的位置得到變形的模型；

通過MC移動立方體法對變形的模型進行實時渲染。

4.根據權利要求3所述的手術仿真方法，其特征在于，所述方法還包括：

在縫合針和/或縫合線上，按照預定的間隔設置多個定位點；

當穿刺點與標定點的距離大于預定距離時，所述穿刺點由第一定位點滑向第二定位點，直至所有定位點完全穿過軟體，其中，所述穿刺點為軟體表面與縫合針或縫合線接觸的點；

根據第一定位點和第二定位點的序號確定縫合針或縫合線為穿入或穿出狀態。

5.根據權利要求1所述的手術仿真方法，其特征在于，所述手術仿真方法還包括：

通過圖像處理單元GPU的多線程并行計算每個MC立方體的三角形面片的位置信息；

通過i*sizeY*sizeZ+j*sizeZ+k記錄存儲單個的MC立方體的位置信息，通過建立包括三角面的序號的數組存儲三角面的位置信息，其中，其中sizeY、sizeZ分別代表整體網格的長度和高度，i、j、k表示MC立方體的當前序號；

將所述MC立方體的位置信息和所述三角面的位置信息發送至處理器CPU進行渲染。

6.根據權利要求1所述的手術仿真方法，其特征在于，所述獲取CT掃描的圖像，根據MC移動立方體法對所述圖像進行三維重建和渲染，得到三維仿真模型的步驟包括：

獲取CT掃描的圖像，截取目標對象所在的區域；

通過MC移動立方體法生成包括多個MC立方體構成的整體立方體，平行于水平面的MC立方體的截面對應于所述CT掃描的圖像，確定每個MC立方體頂點位置的灰度值；

根據公式確定MC立方體中的三角面，根據所述三角面生成三維仿真模型表面。