虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置与方法制造方法及图纸

虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置与方法，其包括：三维建模模块，先针得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的解剖学模型；挖孔渲染模块，预先设定渲染的纹理，再识别到被碰撞的物体，并沿着手术工具的形状，在其表面进行三角面片的的模型的实时生成与删除；碰撞检测与力反馈模块，首先判断组织与真实物理模型之间在哪里发生碰撞，获取碰撞点的位置与各类物理信息，将获取的物理信息与网格形变信息整合，计算出应该作用与力反馈上的数值信息，以供用户实时的感受到相应的力觉感受；综合评估模块，根据操作人员的金标准标志点的偏移角度与距离计算，综合操作的时间给到最终的评分，记录评分并与数据库中的数据相比较。较。较。

【技术实现步骤摘要】
虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置与方法


[0001]本专利技术涉及医学图像处理的
，尤其涉及一种虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置，以及虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置的使用方法。

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，人们也越来越重视口腔安全的发展，其中种植牙已经成为了一种普及的医学术式，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他，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]因此本产品专注带力反馈的种植牙仿真教学培训，众所周知，种植牙的过程中，各种磨钻工具一直是重点，例如球钻、先锋钻、扩孔钻等等，传统的磨钻工具使用基于三角面片模型的网格位移，或者四面体模型的网格碰撞消失来实现，这样的方法对于挖孔的贴图难以多样化的自定义改变，本方法通过在手术工具的周围实时生成跟工具轮廓相似的网格来处理挖孔问题，可以随意添加不同形式的渲染纹理。且不需要对模型进行预处理编辑，具有更好的便捷性。
[0004]中国专利201810766286.2制作了一种虚拟种植牙手术培训系统，其中包括与本专利技术类似的组织变形单元、手术工具单元、力反馈单元等，但是其使用的切割渲染任然是常规的顶点重新构造的方式；其次，例如中国专利202110497776.9制作一种基于AR技术的牙齿种植手术训练系统及方法，其中的手术工具使用虚拟三维模型，而本专利技术使用虚拟三维模型与等比例3d真实模型相对应的方式进行，增加了手术仿真的真实性；另外例如专利20191077662.2制作了一种视觉
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触觉融合增强现实口腔手术技能训练模拟器，需要在CBCT数据生成之后构建虚拟口腔的空间匹配等操作，需要较多的操作手术前的处理。

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虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置，其能够整合真实手术过程中的关键点，并针对性的构建高精度具有高精度解剖学特征的虚拟模型，结合与真实手术工具一比一的力反馈设备，实现虚拟视觉，真实触感相互结合的高度沉浸式的虚拟仿真手术演练。
[0006]本专利技术的技术方案是：这种虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置，其包括：
[0007]三维建模模块，先针得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的解剖学模型；
[0008]挖孔渲染模块，预先设定渲染的纹理，再识别到被碰撞的物体，并沿着手术工具的形状，在其表面进行三角面片的的模型的实时生成与删除；
[0009]碰撞检测与力反馈模块，首先判断组织与真实物理模型之间在哪里发生碰撞，获取碰撞点的位置与各类物理信息，将获取的物理信息与网格形变信息整合，计算出应该作用与力反馈上的数值信息，以供用户实时的感受到相应的力觉感受；
[0010]综合评估模块，根据操作人员的金标准标志点的偏移角度与距离计算，综合操作的时间给到最终的评分，记录评分并与数据库中的数据相比较。
[0011]本专利技术通过整理手术的实施操作关键步骤与重点，将人体生物模型的力学特性变成虚拟的仿真物理模型，然后使用力反馈设备进行虚拟手术作业，因此能够整合真实手术过程中的关键点，并针对性的构建高精度具有高精度解剖学特征的虚拟模型，结合与真实手术工具一比一的力反馈设备，实现虚拟视觉，真实触感相互结合的高度沉浸式的虚拟仿真手术演练。
[0012]还提供了虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置的使用方法，操作顺序为：术前规划、术中操作、术后评估三个步骤，具体的步骤包括：
[0013](1)打开软件，输入登陆账号密码，进行金标准选择，或自定义金标准位置和要求；
[0014](2)点击球钻，使用球钻进行标志开始点的定位磨骨；
[0015](3)点击测深针，进行测量判断角度位置是否合适；
[0016](4)点击先锋钻进行第二次磨骨；
[0017](4)测深针进行第二次判断；
[0018](5)选择3.5mm、4.0mm、或4.8mm扩孔钻；
[0019](6)测深针；
[0020](7)成型钻进行通道的成型；
[0021](8)功丝钻打出螺纹,并用棉球进行止血操作；
[0022](9)植入螺体且使用虚拟固定扳手和螺丝刀进行固定；
[0023](10)完成后对人员最终固定的牙齿与金标准的角度和位置偏差以及使用时间以及误触其他组织次数来判断人员分数，给出评论结果。
附图说明
[0024]图1是根据本专利技术的虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置的示意图。
具体实施方式
[0025]如图1所示，这种虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置，其包括：
[0026]三维建模模块，先针得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的解剖学模型；
[0027]挖孔渲染模块，预先设定渲染的纹理，再识别到被碰撞的物体，并沿着手术工具的形状，在其表面进行三角面片的的模型的实时生成与删除；
[0028]碰撞检测与力反馈模块，首先判断组织与真实物理模型之间在哪里发生碰撞，获取碰撞点的位置与各类物理信息，将获取的物理信息与网格形变信息整合，计算出应该作用与力反馈上的数值信息，以供用户实时的感受到相应的力觉感受；
[0029]综合评估模块，根据操作人员的金标准标志点的偏移角度与距离计算，综合操作的时间给到最终的评分，记录评分并与数据库中的数据相比较。
[0030]本专利技术通过整理手术的实施操作关键步骤与重点，将人体生物模型的力学特性变成虚拟的仿真物理模型，然后使用力反馈设备进行虚拟手术作业，因此能够整合真实手术过程中的关键点，并针对性的构建高精度具有高精度解剖学特征的虚拟模型，结合与真实手术工具一比一的力反馈设备，实现虚拟视觉，真实触感相互结合的高度沉浸式的虚拟仿真手术演练。
[0031]优选地，所述碰撞检测与力反馈模块的外设工具，根据不同的需求进行激光3d打印定制、拆解、组装，使得该设备适用于多种不同的手术工具与术式。
[0032]优选地，所述综合评估模块中，通过医生对操作的需求，自定义评分机制，来形成一套完整课程的培训体系。
[0033]优选地，所述三维建模模块定制与添加所有可视化的器官的颜色、形状、纹理、光照阴影。
[0034]优选地，该装置的可视化模块与物理碰撞模块相互纠缠，位置相互约束。
[0035]优选地，该装置的虚拟仿真模型都是三角面片模型。
[0036]优选地，该装置的模块都整合进Unity3D平台进行处理。
[0037]优选地，力反馈具体体现在使用不同的磨钻工具钻孔时的效果。
[0038]还提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置，其特征在于：其包括：三维建模模块，先针得到目标病人的CT图，再根据半自动的阈值分割生成对应的解剖学模型；挖孔渲染模块，预先设定渲染的纹理，再识别到被碰撞的物体，并沿着手术工具的形状，在其表面进行三角面片的的模型的实时生成与删除；碰撞检测与力反馈模块，首先判断组织与真实物理模型之间在哪里发生碰撞，获取碰撞点的位置与各类物理信息，将获取的物理信息与网格形变信息整合，计算出应该作用与力反馈上的数值信息，以供用户实时的感受到相应的力觉感受；综合评估模块，根据操作人员的金标准标志点的偏移角度与距离计算，综合操作的时间给到最终的评分，记录评分并与数据库中的数据相比较。2.根据权利要求1所述的虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置，其特征在于：所述碰撞检测与力反馈模块的外设工具，根据不同的需求进行激光3d打印定制、拆解、组装，使得该设备适用于多种不同的手术工具与术式。3.根据权利要求2所述的虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置，其特征在于：所述综合评估模块中，通过医生对操作的需求，自定义评分机制，来形成一套完整课程的培训体系。4.根据权利要求3所述的虚拟现实种植牙力反馈磨钻计算装置，其特征在于：所述三维建模模块定制与添加所有可视化的器官的颜色、形状、纹理、光照阴影。5.根据权利要求4所述的虚拟现实种植...

【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：