血管内介入手术模拟系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种血管内介入手术模拟系统，该系统包括：图像获取设备，获取待进行血管内介入手术模拟的血管及血管周围组织器官的医学图像数据，该医学图像数据为指定患者的医学图像数据；模型建立设备，建立医学图像数据中血管及血管周围组织器官的三维几何模型；物理手术器械，由用户在进行血管内介入手术模拟时进行操作；模型建立设备，根据用户对物理手术器械的操作，控制三维手术器械模型在血管的三维几何模型中的运动轨迹；显示器，显示血管及血管周围组织器官的三维几何模型和三维手术器械模型在血管的三维几何模型中的运动轨迹。该方案可以进行制定个性化患者的手术方案、优化手术路径、手术预演等操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种血管内介入手术模拟系统。
技术介绍
介入手术是在医学影像设备的引导下，在人体某一部位切一个小洞(米粒大小)，然后将导丝、导管等介入器械送入人体，对体内病变部位进行诊断和局部治疗的一种微创手术。介入治疗具有不开刀，创伤小，恢复快，效果好的特点。目前，介入手术过程中的手术器械引导主要依靠二维实时的透视成像技术所得到的图像，根据二维的图像来引导器械在三维空间的操作，必然要求准确高效的手眼配合以及大量的实践经验。因此，一个合格的操作介入手术医生都需要经过长期的技能培训和练习。如何有效、快速且经济地培养一位合格的手术医生是医学领域面临的重要问题。目前临床传统的训练方式有四种：捐献的尸体、人体模型、动物和病人。这些方式都存在各自明显的缺点而影响了训练效果：第一种方式由于捐献的尸体有限，而且受血液凝固时间的限制，只能用于对血管外部的了解(如血管走行、支配区域和毗邻结构)。第二种方式，固定的人体模型不能体现人体结构的可变性、多样性，及器官内部结构。...

【技术保护点】
一种血管内介入手术模拟系统，其特征在于，包括：图像获取设备，用于获取待进行血管内介入手术模拟的血管及血管周围组织器官的医学图像数据，该医学图像数据为指定患者的医学图像数据；模型建立设备，用于根据获取的医学图像数据建立血管及血管周围组织器官的三维几何模型；物理手术器械，由用户在对所述血管及血管周围组织器官的三维几何模型进行血管内介入手术模拟时进行操作；所述模型建立设备，还用于建立物理手术器械的三维手术器械模型，并根据用户对所述物理手术器械的操作，控制所述三维手术器械模型在血管的三维几何模型中的运动轨迹；显示器，用于显示所述血管及血管周围组织器官的三维几何模型和所述三维手术器械模型在血管的三维几何...

【技术特征摘要】
1.一种血管内介入手术模拟系统，其特征在于，包括：
图像获取设备，用于获取待进行血管内介入手术模拟的血管及血管周围组织器官
的医学图像数据，该医学图像数据为指定患者的医学图像数据；
模型建立设备，用于根据获取的医学图像数据建立血管及血管周围组织器官的三
维几何模型；
物理手术器械，由用户在对所述血管及血管周围组织器官的三维几何模型进行血
管内介入手术模拟时进行操作；
所述模型建立设备，还用于建立物理手术器械的三维手术器械模型，并根据用户
对所述物理手术器械的操作，控制所述三维手术器械模型在血管的三维几何模型中的
运动轨迹；
显示器，用于显示所述血管及血管周围组织器官的三维几何模型和所述三维手术
器械模型在血管的三维几何模型中的运动轨迹。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
信号采集装置，用于在用户对所述物理手术器械进行推进、后拉或旋转操作时，
采集所述物理手术器械的角位移和线位移；
所述模型建立设备，还用于根据所述物理手术器械的角位移和线位移，生成所述
三维手术器械模型在血管的三维几何模型中的运动轨迹。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号采集装置包括：
传动平台；
物理手术器械导向槽，贯穿所述传动平台，且与所述传动平台的上平面平行，用
于输导所述物理手术器械；
定位球，放置在所述传动平台上平面的中心处，位于所述物理手术器械导向槽正
上方，且与所述物理手术器械导向槽中的物理手术器械接触；
限位部件，安装在所述传动平台上平面上、所述定位球的一侧，用于阻止所述定
位球移位；
两个光电码盘，均固定在所述传动平台上平面上，所述两个光电码盘的转轴相互
垂直形成直角，所述两个光电码盘中转轴与所述物理手术器械导向槽平行的为第一光

\t电码盘，所述两个光电码盘中转轴与所述物理手术器械导向槽垂直的为第二光电码
盘，所述定位球位于所述直角中，且与所述两个光电码盘的转轴接触，所述限位部件
在所述直角的角平分线上；
两个放光二极管，所述两个放光二极管中的一个为第一放光二极管，固定在所述
第一光电码盘的一侧；所述两个放光二极管中的另一个为第二放光二极管，固定在所
述第二光电码盘的一侧，两个放光二极管用于输出光脉冲信号；
第一光电编码器，固定在所述第一光电码盘的另一侧，用于在用户对所述物理手
术器械进行操作，所述定位球带动所述两个光电码盘的转轴旋转时，采集所述第一放
光二极管发射的且透过所述第一光电码盘的光脉冲信号，并根据采集的光脉冲信号的
规律生成电信号，该电信号表示所述第一光电码盘的转轴的第一转速，该第一转速用
于计算所述物理手术器械的角位移；
第二光电编码器，固定在所述第二光电码盘的另一侧，用于在用户对所述物理手
术器械进行操作，所述定位球带动所述两个光电码盘的转轴旋转时，采集所述第二放
光二极管发射的且透过所述第二光电码盘的光脉冲信号，并根据采集的光脉冲信号的
规律生成电信号，该电信号表示所述第二光电码盘的转轴的第二转速，该第二转速用
于计算所述物理手术器械的线位移。
4.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述血管的三维几何
模型的组成单元为曲面片，所述三维手术器械模型的组成单元为质点，上述系统还包
括：
距离检测模块，用于每次用户对所述物理手术器械操作后，检测到所述三维手术
器械模型每个质点与曲面片的距离等于小于预设值时，确定所述三维手术器械模型与
所述血管的三维几何模型发生碰撞，并记录所述三维手术器械模型每个质点与曲面片
的距离；
计算模块，用于根据所述三维手术器械模型每个质点与曲面片的距离，采用虎克
定律计算曲面片对每个质点的弹性力，并根据弹性力、采用摩擦定律计算曲面片对每
个质点的摩擦力，每个质点的弹性力与摩擦力的合力是该质点在发生碰撞时受到的作
用力；
作用力分解模块，用于计算所有质点的弹性力与摩擦...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑煌，王浩宇，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44