[發明專利]一種基于VR技術的手術體驗系統

在審

• 申請號: 202111162209.4
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113889277A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 謝彩霞;廖鳳琴;陳仲斌;賈平;包安竹;張佳;張蕾
• 申請（專利權）人: 四川省醫學科學院·四川省人民醫院
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G06F3/01;G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 任曉揚

本發明公開了一種基于VR技術的手術體驗系統。本發明包括VR設備，VR設備包括交互設備、顯示設備和計算機處理設備，交互設備用于獲取體驗者的反饋數據，顯示設備用于顯示VR場景，計算機處理設備用于處理數據，還包括用于構建3D模型，形成VR場景的三維重構模塊、基于VR場景，通過VR設備形成多個虛擬場景的手術關鍵流程交互模塊、用于實現虛擬場景中的實體對象模塊和坐標系統，并渲染出全局視角和局部視角的視覺渲染模塊和用于模擬虛擬場景中的觸覺感知的觸覺渲染模塊。具有能夠預告知手術內容的技術效果。

技術領域

本發明涉及VR技術領域，特別涉及一種基于VR技術的手術體驗系統。

背景技術

虛擬現實技術是一種能夠創建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術，它利用計算機生成一種交互式的三維動態視景，其實體行為的仿真系統能夠使用戶沉浸到該環境中。在醫療領域，虛擬現實技術主要應用于建立虛擬的人體模型，使醫學生能夠更加容易的了解人體內部的器官構造，并方便醫學生在虛擬環境中進行手術操作，減少醫學生的練習培訓費用，提高醫學生的實操能力，但是，基于患者視角的虛擬現實技術的應用并未得到推廣應用。

目前，對于全麻或半麻手術，患者會經歷與常規體感差異較大的麻醉期，由于患者在術前缺少對手術流程以及手術環境的了解，容易在術前產生恐懼、焦慮情緒，在術中也容易由于緊張情緒而影響術中信息的反饋，增加手術風險，同時，在術后也容易由于對恢復期體感的陌生而容易增加緊張、焦慮情緒，影響術后恢復，但是，目前還并沒有將虛擬現實技術運用到麻醉手術患者體感預告知的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，讓體驗者能夠預體驗手術過程，提供一種基于VR技術的手術體驗系統。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種基于VR技術的手術體驗系統，包括VR設備，所述VR設備包括交互設備、顯示設備和計算機處理設備，所述交互設備用于獲取體驗者的反饋數據，所述顯示設備用于顯示VR場景，所述計算機處理設備用于處理數據，其特征在于，還包括三維重構模塊、手術關鍵流程交互模塊、視覺渲染模塊和觸覺渲染模塊，其中，

三維重構模塊，用于構建3D模型，形成VR場景；并將VR場景投射到顯示設備；

手術關鍵流程交互模塊，基于VR場景，通過VR設備形成多個虛擬場景，并通過VR場景和交互設備與體驗者進行交互；

視覺渲染模塊，用于實現虛擬場景中的實體對象模塊和坐標系統，并渲染出全局視角和局部視角，所述全局視角包括自由移動視角和頭部移動視角；

觸覺渲染模塊，用于模擬虛擬場景中的觸覺感知。

通過采用上述技術方案，采用VR技術，模擬手術過程中的真實環境、仿真手術流程、虛擬手術體驗者的感知和體驗，與體驗者進行人機交互，使體驗者完整體驗手術之旅，有助于科學普及手術相關知識，消除民眾對手術的過度恐懼和焦慮，達到預告知手術內容的效果。

可選地，所述三維重構模塊包括原畫單元、低模制作單元、低模雕刻單元、高模拓撲單元、低模展開單元、烘焙法線貼圖單元、貼圖繪制單元、調整單元和解碼單元；

所述原畫單元，通過拍照或原畫，收集制作3D模型所需的參考物件；

所述低模制作單元，采用3Dmax或Maya，基于參考物件，制作低模，生成初模；

所述低模雕刻單元，采用ZBrush 4R8對初模進行重布線，以增加細節，并雕刻形成高模；

所述高模拓撲單元，用于將雕刻形成的高模拓撲為低模；

所述低模展開單元，用于展開低模的UV，得到UV貼圖；

所述烘焙法線貼圖單元，將高模和低模導入UV貼圖，烘焙出法線貼圖；

所述貼圖繪制單元，用于漫反射法線貼圖，并對比法線貼圖，繪制混合貼圖；

所述調整單元，基于法線貼圖、顏色貼合和混合貼圖，形成低模，并對其進行效果調整，得到3D模型；