颅底手术模拟教学培训系统技术方案

技术编号:21895311 阅读:17 留言:0更新日期:2019-08-17 15:51
本发明专利技术实施例提供一种颅底手术模拟教学培训系统,包括:跟踪模块,用于当手术工具在打印的目标头部模型上进行操作时,实时获取所述手术工具尖端的位姿,以及获取所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像,并计算所述手术工具尖端的位姿显示在VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像;融合显示模块,用于将根据所述手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像。本发明专利技术实施例能够实现对颅底手术的模拟教学培训,可有效降低教学难度。

Simulated Teaching and Training System for Skull Base Surgery

【技术实现步骤摘要】
颅底手术模拟教学培训系统
本专利技术涉及虚拟现实
,尤其涉及一种颅底手术模拟教学培训系统。
技术介绍
目前,传统的颅底手术教学培训方式是基于内窥镜直视下狭小空间的认识,而对于解剖区域临近的区域处于盲区,或者仅凭静态的CT(ComputedTomography,计算机体层摄影)或者MR(magneticresonance,磁共振)影像来判断教学。但是,由于颅底区域所处解剖部位较深,区域内存在血管、神经等重要结构,解剖结构复杂,空间狭小,手术难度很大,传统的颅底手术教学培训方式受到多媒体设备的限制,不能直观形象的展示解剖区域及其毗邻关系,增加了学习难度,被培训人员很难对颅底手术空间形成直观、立体、全面的认识。而且,由于受到法律、医学伦理、患者安全、尸头获取困难且无法重复使用、解剖教学时间不足等因素的限制,被培训人员难以借助患者或尸头标本进行实际操作,而通过观摩教师手术教学进行学习的机会和时间有限,被培训人员很难快速学会掌握知识。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术实施例提供一种颅底手术模拟教学培训系统。本专利技术实施例提供一种颅底手术模拟教学培训系统,包括:跟踪模块,用于当手术工具在打印的目标头部模型上进行操作时,实时获取所述手术工具尖端的位姿,以及获取所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像,并计算所述手术工具尖端的位姿显示在VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像;融合显示模块,用于将根据所述手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像。本专利技术实施例提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现:当手术工具在打印的目标头部模型上进行操作时,实时获取所述手术工具尖端的位姿,以及获取所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像,并计算所述手术工具尖端的位姿显示在VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像;将根据手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像。本专利技术实施例提供的颅底手术模拟教学培训系统,通过跟踪模块当手术工具对打印的目标头部模型操作时,实时获取手术工具尖端位姿及获取手术工具探头拍的实时图像,计算手术工具尖端位姿显示在VR眼镜中对应位置颅底组织结构CT/MR三维渲染图像;融合显示模块将根据手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像,由此,能够实现对颅底手术的模拟教学培训,可有效降低教学难度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的一种颅底手术模拟教学培训系统的结构示意图;图2为本专利技术另一实施例提供的一种颅底手术模拟教学培训系统的结构示意图;图3为本专利技术一实施例提供的电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。图1示出了本专利技术一实施例提供的一种颅底手术模拟教学培训系统的结构示意图,如图1所示,本实施例的颅底手术模拟教学培训系统,包括:跟踪模块11和融合显示模块12;其中:所述跟踪模块11,用于当手术工具在打印的目标头部模型上进行操作时,实时获取所述手术工具尖端的位姿,以及获取所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像,并计算所述手术工具尖端的位姿显示在VR(VirtualReality,虚拟现实)眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像;所述融合显示模块12,用于将根据手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像。具体地,所述跟踪模块11当手术工具在打印的目标头部模型上进行操作时,实时获取所述手术工具尖端的位姿,以及获取所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像,并计算所述手术工具尖端的位姿显示在VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像;所述融合显示模块12将根据手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像。可以理解的是,本实施例所述系统借助手术工具进行模拟操作,真实感较高,可使被培训人员可以更加快速地学会操作。可以理解的是,本实施例所述系统将根据手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像,能够直观且真实的让被培训人员更直观且真实的感受模拟颅底手术的具体操作,更加快速地通过所述系统学会如何操作。在具体应用中,所述VR眼镜的数量为至少一个。可以理解的是,本实施例所述系统可以支持多个VR眼镜同时实时显示,能够满足课堂教学的需求。本专利技术实施例提供的颅底手术模拟教学培训系统,通过跟踪模块当手术工具对目标头部模型操作时,实时获取手术工具尖端位姿及获取手术工具探头拍的实时图像,计算手术工具尖端位姿显示在VR眼镜中对应位置颅底组织结构CT/MR三维渲染图像;融合显示模块将根据手术工具尖端位姿计算确定的显示在VR眼镜中对应位置颅底组织结构CT/MR三维渲染图像和拍的实时图像实时配准及融合后在VR眼镜显示,由此,能够实现对颅底手术的模拟教学培训,可有效降低教学难度,使被培训人员可以更加快速、容易地学会操作。进一步地,在具体应用中,所述跟踪模块11和所述融合显示模块12这两个模块可以在图形处理器GPU中采用双线程完成,利用线性一实现当手术工具在打印的目标头部模型上进行操作时,实时获取所述手术工具尖端的位姿,以及获取所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像,并计算所述手术工具尖端的位姿显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像,利用线程二实现将根据手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合。可以理解的是,采用双线程可以提高系统的执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颅底手术模拟教学培训系统,其特征在于,包括:跟踪模块,用于当手术工具在打印的目标头部模型上进行操作时,实时获取所述手术工具尖端的位姿,以及获取所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像,并计算所述手术工具尖端的位姿显示在VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像;融合显示模块,用于将根据手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像。

【技术特征摘要】
1.一种颅底手术模拟教学培训系统,其特征在于,包括:跟踪模块,用于当手术工具在打印的目标头部模型上进行操作时,实时获取所述手术工具尖端的位姿,以及获取所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像,并计算所述手术工具尖端的位姿显示在VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像;融合显示模块,用于将根据手术工具尖端的位姿计算确定的显示在所述VR眼镜中对应位置的颅底组织结构的CT/MR三维渲染图像和所述手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配准及融合,使所述VR眼镜显示实时融合后的三维图像。2.根据权利要求1所述的颅底手术模拟教学培训系统,其特征在于,还包括:三维重建模块,用于获取目标头部样本的CT/MR扫描影像,对所述CT/MR扫描影像中的颅底组织结构进行自动分割,对分割后得到的颅底组织结构进行三维重建,得到三维颅底模型图像;配准模块,用于将从三维重建模块中获取的三维颅底模型图像和手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行配准;显示模块,用于将所述三维颅底模型图像中的颅底组织结构进行渲染,将渲染后的三维颅底模型图像导入VR眼镜中进行显示;打印模块,用于根据所述CT/MR扫描影像和三维重建后得到的三维颅底模型的数据,利用3D打印技术,打印目标头部模型。3.根据权利要求2所述的颅底手术模拟教学培训系统,其特征在于,所述三维重建模块,具体用于利用神经网络算法,对所述CT/MR颅底影像中的各颅底组织结构进行分割。4.根据权利要求2所述的颅底手术模拟教学培训系统,其特征在于,所述三维重建模块,具体用于利用移动立方体MarchingCube算法,对分割后得到的颅底组织结构进行三维重建。5.根据权利要求2所述的颅底手术模拟教学培训系统,其特征在于,所述配准模块,具体用于采用标志点和划取点云配准算法,通过在手术前划取面部点云或者在面部设置标志点的方法进行特征点匹配,将从三维重建模块中获取的三维颅底模型图像和手术工具上安装的探头拍摄到的实时图像进行实时配...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨峰李文杰张安琪
申请(专利权)人:艾瑞迈迪科技石家庄有限公司
类型:发明
国别省市:河北,13

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