[發明專利]一種四肢骨折手法復位訓練方法

在審

• 申請號: 202010601742.5
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111768495A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 趙杰;孫鑫;干耀愷;張鳳;王克;戴尅戎
• 申請（專利權）人: 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院;上海臨韻智達智能科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T19/20;G16H20/30;G06F3/01;A63B23/035;G09B23/28
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 盧艷民

本發明公開了一種四肢骨折手法復位訓練方法，包括CT影像數據轉化步驟、四肢實體模型制作步驟、虛擬環境呈現步驟、圖像識別配準步驟、手勢交互步驟和訓練過程錄制步驟。本發明的四肢骨折手法復位訓練方法，基于混合現實系統，提供一種虛擬環境作為訓練的拓展手段，利用人機交互的方式，建立了現實與虛擬世界的數據聯系，保證了真實的訓練效果。

技術領域

本發明涉及一種四肢骨折手法復位訓練方法。

背景技術

在醫療教學中，一般都需要通過人體模型進行實踐教學，特別是在操作或手術教學上，不可能直接采用尸體進行教學，一般都會采用模擬的人體模型，進行操作或手術、解剖教學。

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

目前四肢骨折相關的檢測手段如X線、CT、MRI等只能提供二維及重建影像，不能夠精準、整體的反映病變的具體解剖部位以及其周圍的血管神經的關系，需要操作者在腦海中根據二維影像還原重建三維影像進行操作或手術，難免會出現誤差。此外對于此類的教學，通常無合適的實體模型操作，學生理解困難。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種四肢骨折手法復位訓練方法，基于混合現實系統，提供一種虛擬環境作為訓練的拓展手段，利用人機交互的方式，建立了現實與虛擬世界的數據聯系，保證了真實的訓練效果。

實現上述目的的技術方案是：一種四肢骨折手法復位訓練方法，包括以下步驟：

S1，CT影像數據轉化步驟：通過患者的CT影像數據，使用Mimics軟件對四肢組織解剖結構進行分割和提取，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，對三維圖象二值化；然后根據待重建組織的形態特征選取合適的形態學操作進行區域修整；最后用種子填充算法來填充出要分割的區域，最終將CT影像數據轉化為數字化的三維模型數據；

S2，四肢實體模型制作步驟：在獲取四肢的數字化的三維模型數據后，在計算機上對四肢進行修改和設計模具，在利用3D打印技術把四肢的骨頭及其軟組織模具打印出來，然后把打印出來的四肢各部分按照其解剖結構組裝起來形成四肢實體模型；

S3，虛擬環境呈現步驟：基于混合現實技術，通過計算機圖形技術和可視化技術產生現實環境中不存在的虛擬四肢，為醫生提供準確直觀的四肢的內部結構信息；

S4，圖像識別配準步驟：基于圖像識別算法，預先設計合適的標識物，利用圖像識別技術對該識別物進行處理并存儲其特征信息，在復位過程中，獲取該識別物的實際空間位置，從而將虛擬四肢與實體四肢進行配準，用戶透過實體四肢的皮膚看到內部的骨塊隨著訓練操作而產生的位置變化，從而達到訓練的目的；

S5，手勢交互步驟:依次通過圖像獲取、手勢識別和分割、手勢分析、靜態手勢分割和動態手勢分割一系列過程實現手勢交互功能；

S6，訓練過程錄制步驟：采用攝像頭將訓練過程的圖像進行采集并量化成數字信號，然后壓縮編碼成數字視頻，實現訓練過程錄制功能。

上述的一種四肢骨折手法復位訓練方法，步驟S2中，四肢的軟組織是用和人體非常接近的硅膠制作出，使用3D打印技術打印出的四肢實體模型具有四肢及其軟組織的外形。

上述的一種四肢骨折手法復位訓練方法，步驟S4中，所述標識物采用二維碼，所述標識物保持與實體四肢的相對位置不變。

上述的一種四肢骨折手法復位訓練方法，步驟S5中，所述手勢交互功能允許教師和/或學生在使用過程中對虛擬四肢進行顏色、透明度、位置和轉屬性進行修改。