[發(fā)明專利]一種用于關(guān)節(jié)脫位的手法復(fù)位訓(xùn)練方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010601636.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN111768494B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙杰;孫鑫;干耀愷;張鳳;戴尅戎
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院;上海臨韻智達(dá)智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T19/20;G16H20/30;G06F3/01;A63B23/035;G09B23/28
• 代理公司: 上海兆豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(有限合伙) 31241
• 代理人: 盧艷民

本發(fā)明公開了一種用于關(guān)節(jié)脫位的手法復(fù)位訓(xùn)練方法，包括CT影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化步驟、關(guān)節(jié)脫位復(fù)位訓(xùn)練模型制作步驟、虛擬環(huán)境呈現(xiàn)步驟、圖像識(shí)別配準(zhǔn)步驟、手勢交互步驟和訓(xùn)練過程錄制步驟。本發(fā)明的用于關(guān)節(jié)脫位的手法復(fù)位訓(xùn)練方法，基于混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，提供一種虛擬環(huán)境作為訓(xùn)練的拓展手段，利用人機(jī)交互的方式，建立了現(xiàn)實(shí)與虛擬世界的數(shù)據(jù)聯(lián)系，在進(jìn)行手法復(fù)位訓(xùn)練的同時(shí)，可看到關(guān)節(jié)脫位的外表和內(nèi)部形態(tài)改變，可實(shí)時(shí)觀察到脫位關(guān)節(jié)間的相互位移，保證了真實(shí)的訓(xùn)練效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于關(guān)節(jié)脫位的手法復(fù)位訓(xùn)練方法。

背景技術(shù)

在醫(yī)療教學(xué)中，一般都需要通過人體模型進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，特別是在操作或手術(shù)教學(xué)上，不可能直接采用尸體進(jìn)行教學(xué)，一般都會(huì)采用模擬的人體模型，進(jìn)行操作或手術(shù)、解剖教學(xué)。

但是，目前的仿真模型有兩個(gè)極端，其一是過于簡單，使得其與真實(shí)的人體相差比較大，學(xué)生無法感受到在人體上進(jìn)行剖切的真實(shí)感覺；其二是仿真度很高，但是成本高，不可能大量應(yīng)用。

目前關(guān)節(jié)復(fù)位手術(shù)相關(guān)的檢測手段如X線、CT、MRI等只能提供二維及重建影像，不能夠精準(zhǔn)、整體的反映病變的具體解剖部位以及其周圍的血管神經(jīng)的關(guān)系，需要操作者在腦海中根據(jù)二維影像還原重建三維影像進(jìn)行操作或手術(shù)，難免會(huì)出現(xiàn)誤差。此外對(duì)于此類的教學(xué)，通常無合適的實(shí)體模型操作，學(xué)生理解困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于關(guān)節(jié)脫位的手法復(fù)位訓(xùn)練方法，在進(jìn)行手法復(fù)位訓(xùn)練的同時(shí)，可看到關(guān)節(jié)脫位的外表和內(nèi)部形態(tài)改變，可實(shí)時(shí)觀察到脫位關(guān)節(jié)間的相互位移，保證了真實(shí)的訓(xùn)練效果。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種用于關(guān)節(jié)脫位的手法復(fù)位訓(xùn)練方法，包括以下步驟：

S1，CT影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化步驟：通過關(guān)節(jié)脫位的患者的CT影像數(shù)據(jù)，使用Mimics軟件對(duì)關(guān)節(jié)部位解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割和提取，首先分析各斷層圖象的灰度直方圖和三維圖象的整體灰度直方圖，交互給定分割閾值的上限和下限，對(duì)三維圖象二值化；然后根據(jù)待重建組織的形態(tài)特征選取合適的形態(tài)學(xué)操作進(jìn)行區(qū)域修整；最后用種子填充算法來填充出要分割的區(qū)域，最終將CT影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的三維模型數(shù)據(jù)；

S2，關(guān)節(jié)脫位復(fù)位訓(xùn)練模型制作步驟：在獲取關(guān)節(jié)的數(shù)字化三維模型后，在計(jì)算機(jī)上對(duì)其進(jìn)行修改和設(shè)計(jì)模具，在利用3D打印技術(shù)把關(guān)節(jié)相應(yīng)部位的骨頭及軟組織模具打印出來，然后把打印出來的各部分按照其解剖結(jié)構(gòu)組裝起來形成關(guān)節(jié)脫位復(fù)位實(shí)體訓(xùn)練模型；

S3，虛擬環(huán)境呈現(xiàn)步驟：基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和可視化技術(shù)產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不存在的虛擬關(guān)節(jié)，為醫(yī)生提供準(zhǔn)確直觀的關(guān)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；

S4，圖像識(shí)別配準(zhǔn)步驟：基于圖像識(shí)別算法，預(yù)先設(shè)計(jì)合適的標(biāo)識(shí)物，利用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)該識(shí)別物進(jìn)行處理并存儲(chǔ)其特征信息，在復(fù)位過程中，獲取該識(shí)別物的實(shí)際空間位置，從而將虛擬關(guān)節(jié)與實(shí)體關(guān)節(jié)位置配準(zhǔn)，用戶透過實(shí)體關(guān)節(jié)的皮膚看到內(nèi)部的骨塊隨著訓(xùn)練操作而產(chǎn)生相應(yīng)的位置變化，從而達(dá)到訓(xùn)練的目的；

S5，手勢交互步驟：依次通過圖像獲取，手勢識(shí)別和分割、手勢分析、靜態(tài)手勢分割和動(dòng)態(tài)手勢分割一系列過程實(shí)現(xiàn)手勢交互功能；

S6，訓(xùn)練過程錄制步驟：采用攝像頭將訓(xùn)練過程的圖像進(jìn)行采集并量化成數(shù)字信號(hào)，然后壓縮編碼成數(shù)字視頻，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練過程錄制功能。

上述的一種用于關(guān)節(jié)脫位的手法復(fù)位訓(xùn)練方法，步驟S2中，關(guān)節(jié)相應(yīng)部位的軟組織是用和人體非常接近的硅膠制作出，使用3D打印技術(shù)打印出的關(guān)節(jié)脫位復(fù)位實(shí)體訓(xùn)練模型具有關(guān)節(jié)及其軟組織的外形。

上述的一種用于關(guān)節(jié)脫位的手法復(fù)位訓(xùn)練方法，步驟S4中，所述標(biāo)識(shí)物采用二維碼，所述標(biāo)識(shí)物保持與實(shí)體關(guān)節(jié)的相對(duì)位置不變。