【技术实现步骤摘要】
一种虚拟手术模拟方法、装置、电子设备及存储介质
[0001]本专利技术涉及医学
，尤其涉及一种虚拟手术模拟方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]科学技术的发展带动了社会的进步，新兴科技术被运用到医疗领域中，对医疗行业产生了巨大的影响。
[0003]虚拟手术仿真系统是科技技术在医学领域的一个典型应用。医疗手术复杂多样，其术前设计、手术操作及术后预测较为困难，虚拟现实技术为医生提供了虚拟的手术环境以及可交互操作平台，能够模拟临床手术的全过程，为该问题的解决提供了一种理想的方法。与传统的手术模拟方式相比，基于三维显示的虚拟手术技术具有无损伤性、可重复性和可指定性等优点。
[0004]为了获得真实的手术虚拟效果，手势以及手术动作的识别至关重要。现在的虚拟手术一般是利用键盘、鼠标或通过佩戴数据手套的方式来获取用于虚拟手术的信息和指令。但是利用键盘和鼠标获取信息与通过手握器械来完成真实手术的差异较大，虚拟手术操作效果大打折扣。数据手套虽然可以通过实时采集手部关节数据来获得手势信息，但数据手套一般价...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种虚拟手术模拟方法，包括：根据预采集的虚拟手术操作者的手部三维信息确定对应的虚拟手模型；显示用于进行所述虚拟手术的虚拟空间并建立与所述虚拟空间相关联的坐标系，所述虚拟空间中包括虚拟手术器械模型、作为所述虚拟手术对象的虚拟人体组织模型以及所述虚拟手模型；在所述虚拟手术实施过程中，实时采集所述手部三维信息，并基于所述手部三维信息识别所述虚拟手术操作者的手势，以及所述虚拟手术器械模型、所述虚拟人体组织模型和所述虚拟手模型之间的位置关系；基于所述手势以及所述位置关系确定所述虚拟手术操作者的指令以及操作动作，并根据所述指令和所述操作动作在所述虚拟空间中同步显示所述虚拟手术的虚拟画面。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述虚拟手术实施过程中，所述实时采集所述手部三维信息包括：通过基于飞行时间的深度检测方式实时采集所述虚拟手术操作者的手部三维信息。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过基于飞行时间的深度检测方式实时采集所述手部三维信息包括：驱使两个位于同一平面不同位置的深度检测装置各自持续以空间扫描的方式发射调制光脉冲以实时地捕获所述虚拟手术操作者手部上的不同部位的深度信息；基于所述两个深度检测装置各自探测到的手部上的不同部位的深度信息，根据三角测量法计算所述手部三维信息。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述驱使两个位于同一平面不同位置的深度检测装置各自持续以空间扫描的方式发射调制光脉冲以实时地捕获所述虚拟手术操作者手部上的不同部位的深度信息包括：针对每条能够扫描到所述虚拟手术操作者的手部的扫描线，获取该扫描线对应的调制光脉冲的发射时间以及从所述虚拟手术操作者的手部的不同部分反射回的信号的接收时间；基于所述发射时间和所述接收时间的差值确定所述虚拟手术操作者手部上的不同部位在所述坐标系中相对于发射该调制光脉冲的所述深度检测装置的深度信息。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟手模型由基于解剖学及运动学而预先设定的15个刚体构成，并且所述虚拟手模型具有22个自由度。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述手部三维信息识别所述虚拟手术操作者的手势，以及所述虚拟手术器械模型、所述虚拟人体组织模型和所述虚拟手模型之间的位置关系包括：基于所述手部三维信息确定手部特征向量，所述手部特征向量包含下列信息中的至少一个：手指弯曲度、伸出手指的数量、相邻手指之间的夹角、相邻指尖之间的距离；将所述手部特征向量输入经训练的分类器；所述经训练的分类器基于所输入的手部特征向量识别所述虚拟手术操作者的手势。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述手部三维信息识别所述虚拟手术操作者的手势以及所述虚拟手术器械模型、所述虚拟人体组织模型和所述虚拟手模型之间的位置关系还包括：
基于所述手部三维信息识别所述虚拟手术器械模型和所述虚拟手模型之间是否发生空间位置碰撞，以及识别所述虚拟人体组织模型和所述虚拟手术器械模型之间是否发生空间位置碰撞；在识别出所述虚拟手术器械模型和所述虚拟手模型之间发生空间位置碰撞和/或所述虚拟人体组织模型和所述虚拟手术器械模型之间发生空间位置碰撞时，在所述虚拟空间中同步显示与所述空间位置碰撞相关联的预设动作。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述手部三维信息识别所述虚拟手术器械模型和所述虚拟手模型之间是否发生空间位置碰撞，以及识别所述虚...
【专利技术属性】
技术研发人员：于洪波，赵涵江，程奂翀，程梦佳，庄瑜，李萌，沈国芳，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：
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