虚拟心血管介入手术培训系统中反馈力的确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟心血管介入手术培训系统中反馈力的确定方法及系统。其中，该方法包括确定导丝位移轨迹线段以及血管四面体网格内部元素拓扑信息和血管内壁三角面片与空间包围盒关联信息；基于该结果，检测导丝与血管之间是否发生碰撞；在导丝与血管之间发生碰撞的情况下，确定碰撞点坐标及导丝节点的力觉交互设备点坐标；根据碰撞点坐标及导丝节点的力觉交互设备点坐标，确定导丝与血管间的虚拟反馈力。通过本发明专利技术实施例解决了如何实时、精确地确定导丝‑血管间反馈力的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及心血管介入
，具体涉及一种虚拟心血管介入手术培训系统中反馈力的确定方法及系统。
技术介绍
据世界卫生组织调查统计，心血管疾病是人类疾病死亡的第一“杀手”，我国每年死于这类疾病的患者有300多万。积极开展心血管介入手术可明显降低死亡率和病残率。心血管介入手术流程为：医生在病人的股动脉切一个小口，然后将导丝插入血管，在数字减影血管造影成像系统(Digital Subtraction Angiography简称DSA)的导引下，操控导丝在人体血管内运动，对病灶进行治疗，达到栓塞畸形血管、溶解血栓、扩张狭窄血管等目的。对于微创心血管介入手术，医生操控导丝的技能是手术质量和成功与否的关键。例如，如果医生不能控制导丝头部到达病灶点，就无法进行后续放置支架和球囊的操作；如果介入手术操作中导致血管发生破裂，将会产生灾难性的后果。因此，对血管介入手术临床医生的技能培训变得十分重要。目前，血管介入手术技能训练主要可分为：动物实验、模型训练和临床操作三种。但是，上述三种方法都存在局限性。首先，动物实验价格昂贵，导致培训成本较高；其次，血管模型和人体血管组织差异较大，训练的真实感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟心血管介入手术培训系统中反馈力的确定方法，其特征在于，所述方法至少包括：步骤1：确定导丝位移轨迹线段以及血管四面体网格内部元素拓扑信息和血管内壁三角面片与空间包围盒关联信息；步骤2：基于步骤1的结果，检测所述导丝与所述血管之间是否发生碰撞；步骤3：在所述导丝与所述血管之间发生碰撞的情况下，确定碰撞点坐标及导丝节点的力觉交互设备点坐标；步骤4：根据所述碰撞点坐标及所述导丝节点的力觉交互设备点坐标，确定所述导丝与所述血管间的反馈力。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟心血管介入手术培训系统中反馈力的确定方法，其特征在于，所述方法至少包括：步骤1：确定导丝位移轨迹线段以及血管四面体网格内部元素拓扑信息和血管内壁三角面片与空间包围盒关联信息；步骤2：基于步骤1的结果，检测所述导丝与所述血管之间是否发生碰撞；步骤3：在所述导丝与所述血管之间发生碰撞的情况下，确定碰撞点坐标及导丝节点的力觉交互设备点坐标；步骤4：根据所述碰撞点坐标及所述导丝节点的力觉交互设备点坐标，确定所述导丝与所述血管间的反馈力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述确定导丝位移轨迹线段具体包括：将所述导丝离散为N个节点，其中，所述N取正整数；通过距离固定、不可压缩和伸张的线段，来连接相邻节点；在每一节点处建立节点坐标系；通过力觉交互设备确定所述导丝的位移轨迹线段；所述确定血管四面体网格内部元素拓扑信息具体包括：建立几何元素的相邻关联几何元素集合，其中，所述几何元素包括顶点、棱边和三角面片；所述确定血管内壁三角面片与空间包围盒关联信息具体包括：采用空间分解法对所述心血管介入手术中涉及的股动脉、腹主动脉、冠状动脉和颈动脉血管模型所占据的空间进行逐层分解；对分解后的血管模型的各个分支进行编号；采用方向包围盒的方法确定分解后的血管模型片段的空间坐标范围，并对所有子包围盒建立一维索引；针对所述血管模型内壁上的三角面片，根据顶点三维坐标范围对所述所有子包围盒进行遍历；根据所述包围盒及所述三角面片的坐标信息，判断所述血管模型内壁上的三角面片是否和所述包围盒相关联；若相关联，则将所述三角面片加入到所述包围盒相关联的三角面片集合中。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测所述导丝与所述血管之间是否发生碰撞具体包括：根据所述导丝的空间坐标确定与所述子包围盒相关联的三角面片集合；检测所述导丝位移轨迹线段是否与所述子包围盒相交；在所述导丝位移轨迹线段与所述子包围盒相交的情况下，对所述与子包围盒相关联的三角面片集合内的三角面片进行遍历；检测所述导丝位移轨迹线段是否与所述三角面片相交；在所述导丝位移轨迹线段与所述三角面片相交的情况下，确定所述导丝与所述血管之间发生碰撞。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大朋，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11