腹腔实时穿刺虚拟仿真培训方法及装置，方法包括：(1)得到目标病人的CT图，生成对应的三维虚拟面片模型；(2)将其四面体化，根据生理学特征改变模型不同区域的软硬程度，获取不同区域的边界状态，将其与三角面片网格有机合并，使视觉变化与力觉变化同步；(3)遍历检测获取手术工具与器官组织的碰撞点位置信息，计算不同时刻的速度、力、阻尼，传输给力反馈装置；(4)将病人CT转为超声，将超声图片与模型进行同一位置重合堆叠，在虚拟超声探头上绑上切片，切片以不同角度切入堆叠的超声图中；(5)标记术前规划的布针点，术中操作人员根据实时的超声导航去拟合之前规划的标志点，根据操作点与标志点的差距及操作时间来综合进行评分。志点的差距及操作时间来综合进行评分。志点的差距及操作时间来综合进行评分。
【技术实现步骤摘要】
腹腔实时穿刺虚拟仿真培训方法及装置
[0001]本专利技术涉及医学图像处理的
，尤其涉及一种腹腔实时穿刺虚拟仿真培训方法，以及腹腔实时穿刺虚拟仿真培训装置。
技术介绍
[0002]虚拟现实医疗培训技术已经逐渐成熟，并在多种手术术士中得到运用，其主要目的是为医生提供真实的、沉浸式的、无风险的手术训练环境，缩短医生的学习周期。随着生物医学的发展，众多医学工具得以运用，其中腹腔穿刺已经成为了一种常规的治疗方法，然而对这种较复杂器械的培训，往往需要大量的训练和长时间的熟悉过程去掌握它，而技能未磨练成熟的医学生在临床上的练习会有许多伦理问题，且训练的数量受制于病例的数量，因此虚拟现实技术扶持下的腹腔穿刺仿真技术逐渐走进人们的视野，在免于医学伦理的前提下，缩短医生的培训周期。
[0003]因此本专利技术专注带力反馈的腹腔实时穿刺仿真，现有的腹腔穿刺教学仿真已经开始普及，但是其中任然存在许多问题：1、真正的腹腔穿刺过程中，一般有超声设备作为引导，然而虚拟仿真中往往并未涉及到这一点。2、穿刺同一器官时，触感往往随着穿刺的深度改变而改变，然而现有的穿刺设备对这中力反馈的变化仿真的程度不够。
[0004]中国专利CN201610863627.9制作了一套由三个直流电机提供动能的力反馈式的穿刺仿真系统，并未能够提供穿刺同一器官的不同深度的力反馈效果；其次，例如中国专利CN201710977489.1制作一套模拟仿真穿刺类手术的装置，其并未在虚拟空间中提到虚拟的超声时时导航；另外例如专利CN202111206308.8制作了一种穿刺手术机器人可视化仿真示教系统，拥有与本专利技术一致的术前规划、术中执行、术后评估等关键模块，但是并未提及自定义力反馈的设置的功能。
技术实现思路
[0005]为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种腹腔实时穿刺虚拟仿真培训方法，其在虚拟仿真过程中高度还原真实手术环境，具有仿真的实时超声引导，根据真实手术流程规划，具有术前规划、术中导航执行、术后评估等内容，采用成熟的力反馈系统装置，并在成熟的系统中进行开发，具有极强的延展性以及可适应性，采用CT图一比一重建的虚拟模型，其中的结构清晰，细节完整，且可以快根据CT图重建新的结果。
[0006]本专利技术的技术方案是：这种腹腔实时穿刺虚拟仿真培训方法，其包括以下步骤：
[0007](1)先得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的三维虚拟面片模型；
[0008](2)得到基于病人的面片模型后将其四面体化，根据生理学特征改变模型不同区域的软硬程度，获取不同区域的边界状态，再将其与三角面片网格有机合并，使其视觉变化与力觉变化同步；
[0009](3)遍历检测获取手术工具与器官组织的碰撞点位置信息，计算不同时刻的速度、
力、阻尼这些物理信息，传输给力反馈装置，以供用户实时感受到模型的力学性状；
[0010](4)将病人的CT转为超声，并将超声图片与模型进行同一位置重合堆叠，再在虚拟超声探头上绑上切片，切片以不同角度切入堆叠的超声图中；
[0011](5)先标记术前规划的布针点，术中操作人员根据实时的超声导航去拟合之前规划的标志点，然后根据实际操作点与规划标志点的差距及操作时间来综合进行评分。
[0012]本专利技术先得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的三维虚拟面片模型；得到基于病人的面片模型后将其四面体化，根据生理学特征改变模型不同区域的软硬程度，获取不同区域的边界状态，再将其与三角面片网格有机合并，使其视觉变化与力觉变化同步；遍历检测获取手术工具与器官组织的碰撞点位置信息，计算不同时刻的速度、力、阻尼这些物理信息，传输给力反馈装置，以供用户实时感受到模型的力学性状；将病人的CT转为超声，并将超声图片与模型进行同一位置重合堆叠，再在虚拟超声探头上绑上切片，切片以不同角度切入堆叠的超声图中；先标记术前规划的布针点，术中操作人员根据实时的超声导航去拟合之前规划的标志点，然后根据实际操作点与规划标志点的差距及操作时间来综合进行评分；因此本专利技术在虚拟仿真过程中高度还原真实手术环境，具有仿真的实时超声引导，根据真实手术流程规划，具有术前规划、术中导航执行、术后评估等内容，采用成熟的力反馈系统装置，并在成熟的系统中进行开发，具有极强的延展性以及可适应性，采用CT图一比一重建的虚拟模型，其中的结构清晰，细节完整，且可以快根据CT图重建新的结果。
[0013]还提供了腹腔实时穿刺虚拟仿真培训装置，其包括：
[0014]三维建模模块，先得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的三维虚拟面片模型；
[0015]软组织建模模块，得到基于病人的面片模型后将其四面体化，根据生理学特征改变模型不同区域的软硬程度，获取不同区域的边界状态，再将其与三角面片网格有机合并，使其视觉变化与力觉变化同步；
[0016]碰撞检测与力反馈模块，遍历检测获取手术工具与器官组织的碰撞点位置信息，计算不同时刻的速度、力、阻尼这些物理信息，传输给力反馈装置，以供用户实时感受到模型的力学性状；
[0017]超声导航模块，将病人的CT转为超声，并将超声图片与模型进行同一位置重合堆叠，再在虚拟超声探头上绑上切片，切片以不同角度切入堆叠的超声图中；
[0018]综合评估模块，先标记术前规划的布针点，术中操作人员根据实时的超声导航去拟合之前规划的标志点，然后根据实际操作点与规划标志点的差距及操作时间来综合进行评分。
附图说明
[0019]图1是根据本专利技术的腹腔实时穿刺虚拟仿真培训方法的流程图。
具体实施方式
[0020]如图1所示，这种腹腔实时穿刺虚拟仿真培训方法，其包括以下步骤：
[0021](1)先得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的三维虚拟面片
模型；
[0022](2)得到基于病人的面片模型后将其四面体化，根据生理学特征改变模型不同区域的软硬程度，获取不同区域的边界状态，再将其与三角面片网格有机合并，使其视觉变化与力觉变化同步；
[0023](3)遍历检测获取手术工具与器官组织的碰撞点位置信息，计算不同时刻的速度、力、阻尼这些物理信息，传输给力反馈装置，以供用户实时感受到模型的力学性状；
[0024](4)将病人的CT转为超声，并将超声图片与模型进行同一位置重合堆叠，再在虚拟超声探头上绑上切片，切片以不同角度切入堆叠的超声图中；
[0025](5)先标记术前规划的布针点，术中操作人员根据实时的超声导航去拟合之前规划的标志点，然后根据实际操作点与规划标志点的差距及操作时间来综合进行评分。
[0026]本专利技术先得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的三维虚拟面片模型；得到基于病人的面片模型后将其四面体化，根据生理学特征改变模型不同区域的软硬程度，获取不同区域的边界状态，再将其与三角面片网格有机合并，使其视觉变化与力觉变化同步；遍历检测获取手术工具与器官组织的碰撞本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.腹腔实时穿刺虚拟仿真培训方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)先得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的三维虚拟面片模型；(2)得到基于病人的面片模型后将其四面体化，根据生理学特征改变模型不同区域的软硬程度，获取不同区域的边界状态，再将其与三角面片网格有机合并，使其视觉变化与力觉变化同步；(3)遍历检测获取手术工具与器官组织的碰撞点位置信息，计算不同时刻的速度、力、阻尼这些物理信息，传输给力反馈装置，以供用户实时感受到模型的力学性状；(4)将病人的CT转为超声，并将超声图片与模型进行同一位置重合堆叠，再在虚拟超声探头上绑上切片，切片以不同角度切入堆叠的超声图中；(5)先标记术前规划的布针点，术中操作人员根据实时的超声导航去拟合之前规划的标志点，然后根据实际操作点与规划标志点的差距及操作时间来综合进行评分。2.腹腔实时穿刺虚拟仿真培训装置，其特征在于：其包括：三维建模模块，先得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的三维虚拟面片模型；软组织建模模块，得到基于病人的面片模型后将其四面体化，根据生理学特征改变模型不同区域的软硬程度，获取不同区域的边界状态，再将其与三角面片网格有机合并，使其视觉变化与力觉变化同步；碰撞检测与力反馈模块，遍历检测获取手术工具与器官组织的碰撞点位置信息，计算不同时刻的速度、力、阻尼这些物理信息，传输给力反馈装置，以供用户实时感受到模型的力学性状；超声导航模块，将病人的CT转为超声，并将超声图片与模型进行同一位置重合堆叠，再在虚拟超声探头上绑上切片，切片以不同角度切入堆叠的超声图中；综合评估模块，先标记术前规划的布针点，术中操作人员根据实时的超声导航去拟合之前规划的标志点，然后根据实际操作点与规划标志点的差距及操作时间来综合进行评分。3.根据权利要求2所述的腹腔实时穿刺虚拟仿真培训装置，其特征在于：所述碰撞检测与力反馈模块具有外设工具，根据不同的需求进行激光3d打印定制、拆解、组装，使得该装置适用于多种不同的手术工具与术式。4.根据权利要求3所述的腹腔实时穿刺虚拟仿真培训装置，其特征在于：所述超声导航模块使用深度学习的方法将CT图转变为超声图。5.根据权利要求4所述的腹腔实时穿刺虚拟仿真培训装置，其特征在于：所述超声导航模块中，像素渲染到切片上，然后再显示切片的图像。6.根据权利要求5所述的腹腔实时穿刺虚拟仿真培训装置，其特征在于：所述三维建模模块，用DICOM格式的CT数据或MRI进行建模，其中CT数据设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，蒋嘉熙，
申请(专利权)人：艾瑞迈迪医疗科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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