[发明专利]虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学方法和系统

说明书

一种虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学方法，其包括如下步骤：S1、构建虚拟腹腔镜肝囊肿开窗手术场景；S2、构建虚拟腹腔镜肝囊肿开窗手术对应的虚拟手术交互系统；S3、获取用户的虚拟手术，根据虚拟腹腔镜肝囊肿开窗手术场景以及虚拟手术交互系统完成虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学。

技术领域

本发明涉及虚拟现实培训教学技术领域，特别涉及一种虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学方法和系统。

背景技术

腹腔镜治疗肝囊肿具有安全、创伤小、恢复快的优势。但是，相对于传统手术，腹腔镜手术对医生在手术技能方面的能力要求更高，一般而言，医生娴熟的操作手法来自大量的临床经验，而虚拟腹腔镜肝囊肿手术系统可以通过构建患者腹腔内三维虚拟场景、模拟腹腔镜手术基本过程等方法，帮助训练医生的基本手术技能。与传统的培训方式不同，虚拟腹腔镜手术系统能够反复多次练习而不用担心标本、场地和手术安全等问题，不仅训练代价小，同时缩短了培训周期。

虚拟手术系统一般依靠3D建模软件重建器官医学数据，生成3D可视化模型；然后将3D模型导入3D引擎，生成手术场景；再按照手术流程对器官进行操作。

不同于刚体模型交互，人体器官与器械接触时，往往体现出柔体性质。在肝囊肿手术中，肝囊肿内部充盈囊肿液，而囊肿组织本身为柔体，由于肝囊肿复杂的物理性质，模拟虚拟肝囊肿常使用动画系统表现软组织形变或液体流动，以损失操作自由度为代价实现视觉模拟。也增加了拓展系统的工作量。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学方法和系统。

一种虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学方法，其包括如下步骤：

S1、构建虚拟腹腔镜肝囊肿开窗手术场景；

S2、构建虚拟腹腔镜肝囊肿开窗手术对应的虚拟手术交互系统；

S3、获取用户的虚拟手术，根据虚拟腹腔镜肝囊肿开窗手术场景以及虚拟手术交互系统完成虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学。

在本发明所述的虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学方法中，所述步骤S1包括：

S11、获取真实人体器官数据，并用3维建模软件重建导入Unity3D；

S12、将导入Unity3D的正常器官模型按照解剖学位置摆放、储存，生成静态正常腹腔场景；

S13、对肝脏模型进行病变重建，重建的肝脏模型由囊肿组织和术后肝脏组合而成，用病变肝脏模型替换步骤S12中的正常肝脏模型，生成静态囊肿手术模型。

S14、应用等体积算法，重建肝囊肿组织，生成动态囊肿手术场景；

S15、应用布料模拟插件设置肝囊肿组织布料参数和蒙皮骨骼组件参数，为肝囊肿软组织生成软组织控制接口。

在本发明所述的虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学方法中，

所述步骤S2包括：

S21、配置并加载用于人机交互的器械控制脚本，用于获取操作端变化量、计算场景中器械移动量和控制器械移动；

S22、加载场景控制脚本，监听场景状态变化，并实现交互控制改变场景参数；

S23、根据步骤21中用于人机交互的器械控制脚本，用于获取操作端变化量、计算场景中器械移动量和控制器械移动以及步骤S22中控制脚本，生成exe文件，生成虚拟肝囊肿开窗切除手术demo实现构建虚拟腹腔镜肝囊肿开窗手术对应的虚拟手术交互系统。

在本发明所述的虚拟腹腔镜肝囊肿切除开窗手术教学方法中，

所述步骤S3包括：