基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统技术方案

本发明专利技术涉及人工智能领域，公开了一种基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，用于实现通过视觉仿真使相关人体器官以及手术环境更加真实并提高手术训练的质量。所述基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统包括：智能手术机器人、人机交互模块、虚拟现实模块以及远程指导模块；所述智能手术机器人与所述人机交互模块连接；所述人机交互模块与所述虚拟现实模块连接；所述远程指导模块与所述虚拟现实模块连接。接。接。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统


[0001]本专利技术涉及人工智能领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统。

技术介绍

[0002]随着计算机技术的高速发展，计算机技术被广泛应用于医疗行业。医疗行业随之诞生了很多人机交互的智能医疗设备。智能医疗设备的使用可以有效的提高医疗的准确率和效率。
[0003]目前，传统的消化内镜手术培训模式多为讲课、见习或者一对一教学。而且教学过程中多在塑料、硅胶模型或在动物上进行，真实性差，可重复性差，不可标准化且效率低下，无法高质高效地培育市场急需的消化内镜临床医生人才。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，用于实现通过视觉仿真使相关人体器官以及手术环境更加真实并提高手术训练的质量。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，所述基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统包括：智能手术机器人、人机交互模块、虚拟现实模块以及远程指导模块；所述智能手术机器人与所述人机交互模块连接；所述人机交互模块与所述虚拟现实模块连接；所述远程指导模块与所述虚拟现实模块连接；所述智能手术机器人用于：接收目标用户发送的交互操作指令，并根据所述交互操作指令对所述智能手术机器人进行运动检测，得到运动检测结果；以及将所述运动检测结果传输至所述人机交互模块；所述人机交互模块用于：接收所述运动检测结果，并对所述运动检测结果进行数据解析，得到目标检测数据，其中，所述目标检测数据包括：位移、方向以及速度；以及将所述目标检测数据传输至所述虚拟现实模块；所述虚拟现实模块用于：接收所述目标检测数据，并对所述目标检测数据进行虚拟操作工具成像和虚拟人体器官成像，生成目标操作数据；以及将所述目标操作数据传输至所述远程指导模块；以及根据所述目标检测数据计算力反馈数据，并将所述力反馈数据传输至所述人机交互模块；所述远程指导模块用于：接收所述目标操作数据，并根据所述目标操作数据生成三维模型力学数据；以及根据所述三维模型力学数据生成远程指导方案，并根据所述远程指导方案对所述目标用户进行远程指导。
[0006]可选的，在本专利技术第一方面的第一种实现方式中，所述智能手术机器人包括：智能感应单元、数据处理单元、触觉显示单元；所述智能感应单元与所述数据处理单元连接；所述数据处理单元与所述触觉显示单元连接；
所述智能感应单元用于：对所述智能手术机器人进行运动交互感应，并实时采集运动交互感应过程所产生的运动交互数据；以及将所述运动交互数据传输至所述数据处理单元；所述数据处理单元用于：接收所述运动交互数据，并对所述运动交互数据进行数据处理和图像生成，得到目标图像数据；以及将所述目标图像数据传输至所述触觉显示单元；所述触觉显示单元用于：接收所述目标图像数据，并对所述目标图像数据进行图像展示。
[0007]可选的，在本专利技术第一方面的第二种实现方式中，所述智能手术机器人还包括：阀门控制单元、图像控制单元；所述阀门控制单元用于：控制预置气阀门的进气参数；以及控制预置水阀门的进水参数；以及控制预置吸引阀门的吸引参数；所述图像控制单元用于：接收图像控制指令，并根据所述图像控制指令进行截屏操作或录像操作。
[0008]可选的，在本专利技术第一方面的第三种实现方式中，所述智能感应单元包括：运动交互子单元、运动感应子单元；所述运动交互子单元用于：根据预置的运动交互策略进行运动交互；所述运动感应子单元用于：对所述运动交互子单元的运动交互过程进行智能感应。
[0009]可选的，在本专利技术第一方面的第四种实现方式中，所述人机交互模块包括：人机触觉传感单元、人机传感交互单元；所述人机触觉传感单元用于：根据预置的触觉传感采集策略，对所述智能手术机器人进行触觉传感采集，得到触觉传感数据；以及将所述触觉传感数据传输至所述人机传感交互单元；所述人机传感交互单元用于：接收所述触觉传感数据，并根据所述触觉传感数据进行虚拟现实交互，生成虚拟现实交互数据。
[0010]可选的，在本专利技术第一方面的第五种实现方式中，所述人机触觉传感单元还包括：内镜终端触觉传感、内镜手柄触觉传感、内镜活检触觉传感、内镜插入端运动传感、内镜活检运动传感以及内镜活检激活传感。
[0011]可选的，在本专利技术第一方面的第六种实现方式中，所述虚拟现实模块包括：虚拟器官仿真单元、虚拟工具仿真单元以及虚拟环境仿真单元；所述虚拟器官仿真单元用于：接收所述智能手术机器人采集的器官图像数据，并对所述器官图像数据进行虚拟器官重建，得到虚拟器官仿真数据；所述虚拟工具仿真单元用于：获取所述智能手术机器人的操作工具参数数据，并对所述操作工具参数数据进行虚拟操作工具重建，得到虚拟操作工具仿真数据；所述虚拟环境仿真单元用于：接收所述智能手术机器人采集的环境图像数据，并对所述环境图像数据进行虚拟环境重建，得到虚拟环境仿真数据。
[0012]可选的，在本专利技术第一方面的第七种实现方式中，所述虚拟现实模块还包括：增强现实单元、虚拟现实碰撞检测单元；
所述增强现实单元用于：建立虚拟现实模块和远程指导模块之间的通信连接；以及根据预置的环境增强现实策略增强现实手术环境成像；以及根据预置的器官增强现实策略增强现实人体器官成像；所述虚拟现实碰撞检测单元用于：通过预置的有限空间检测策略，对三维物体间的碰撞进行检测，得到碰撞检测结果。
[0013]可选的，在本专利技术第一方面的第八种实现方式中，所述虚拟器官仿真单元具体用于：对医学影像数据进行图像分类，得到图像分类结果；以及对所述图像分类结果进行图像分割和图像平滑处理，得到标准图像数据；以及对所述标准图像数据进行纹理重建和三维模型重建，得到虚拟器官数据。
[0014]可选的，在本专利技术第一方面的第九种实现方式中，所述远程指导模块包括：数据库、数据管理单元、智能分析单元以及远程指导云平台；所述数据库用于：存储所述目标操作数据；以及对历史操作数据进行更新；所述数据管理单元用于：接收数据查询请求，并根据所述数据查询请求获取待分析数据；以及将所述待分析数据传输至所述智能分析单元；所述智能分析单元用于：接收所述待分析数据，并通过预置的人工智能分析模型对所述待分析数据进行智能分析，得到智能分析结果；以及将所述智能分析结果传输至所述远程指导云平台；所述远程指导云平台用于：建立远程指导人员和目标用户之间的交互连接，并根据所述智能分析结果进行远程指导。
[0015]本专利技术提供的技术方案中，提高构建智能手术机器人、人机交互模块、虚拟现实模块以及远程指导模块为一体的基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，并且引入智能数据分析技术，借助大数据、云平台，为目标用户提供最高效和准确的实验反馈，进而通过远程指导模块接收所述目标操作数据，并根据所述目标操作数据生成三维模型力学数据；以及根据所述三维模型力学数据生成远程指导方案，并根据所述远程指导方案对所述目标用户进行远程指导，实现了操作过程中的远程指导，进而实现通过视觉仿真使相关人体器官以及手术环境更加真实并提高手术训练的质量。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，其特征在于，所述基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统包括：智能手术机器人、人机交互模块、虚拟现实模块以及远程指导模块；所述智能手术机器人与所述人机交互模块连接；所述人机交互模块与所述虚拟现实模块连接；所述远程指导模块与所述虚拟现实模块连接；所述智能手术机器人用于：接收目标用户发送的交互操作指令，并根据所述交互操作指令对所述智能手术机器人进行运动检测，得到运动检测结果；以及将所述运动检测结果传输至所述人机交互模块；所述人机交互模块用于：接收所述运动检测结果，并对所述运动检测结果进行数据解析，得到目标检测数据，其中，所述目标检测数据包括：位移、方向以及速度；以及将所述目标检测数据传输至所述虚拟现实模块；所述虚拟现实模块用于：接收所述目标检测数据，并对所述目标检测数据进行虚拟操作工具成像和虚拟人体器官成像，生成目标操作数据；以及将所述目标操作数据传输至所述远程指导模块；以及根据所述目标检测数据计算力反馈数据，并将所述力反馈数据传输至所述人机交互模块；所述远程指导模块用于：接收所述目标操作数据，并根据所述目标操作数据生成三维模型力学数据；以及根据所述三维模型力学数据生成远程指导方案，并根据所述远程指导方案对所述目标用户进行远程指导。2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，其特征在于，所述智能手术机器人包括：智能感应单元、数据处理单元、触觉显示单元；所述智能感应单元与所述数据处理单元连接；所述数据处理单元与所述触觉显示单元连接；所述智能感应单元用于：对所述智能手术机器人进行运动交互感应，并实时采集运动交互感应过程所产生的运动交互数据；以及将所述运动交互数据传输至所述数据处理单元；所述数据处理单元用于：接收所述运动交互数据，并对所述运动交互数据进行数据处理和图像生成，得到目标图像数据；以及将所述目标图像数据传输至所述触觉显示单元；所述触觉显示单元用于：接收所述目标图像数据，并对所述目标图像数据进行图像展示。3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，其特征在于，所述智能手术机器人还包括：阀门控制单元、图像控制单元；所述阀门控制单元用于：控制预置气阀门的进气参数；以及控制预置水阀门的进水参数；以及控制预置吸引阀门的吸引参数；所述图像控制单元用于：接收图像控制指令，并根据所述图像控制指令进行截屏操作或录像操作。4.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，其特征在于，所述智能感应单元包括：运动交互子单元、运动感应子单元；所述运动交互子单元用于：根据预置的运动交互策略进行运动交互；所述运动感应子单元用于：对所述运动交互子单元的运动交互过程进行智能感应。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的消化内镜手术培训系统，其特征在于，所述人机交互模块包括：人机触觉...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宙明，邓衢，
申请(专利权)人：深圳智触计算机系统有限公司，
类型：发明
国别省市：