[发明专利]虚拟腹腔镜胆道探查术训练方法和系统

权利要求书

1.一种虚拟腹腔镜胆道探查术训练系统，其特征在于，其包括如下模块：

物理建模模块、胆结石随机生成模块、专家演示模块、分步训练模块；

所述系统物理建模模块用于生成虚拟腹腔镜手术所需的人体模型及各项手术器械；

所述胆结石随机生成模块用于随机生成胆总管结石；

所述专家演示模块用于将已存储的专家操作信息播放；

所述分步训练模块用于对手术关键步骤训练。

2.如权利要求1所述的虚拟腹腔镜胆道探查术训练系统，其特征在于，

所述系统物理建模模块包括：

基于中国数字人数据，在人体模型的基础上增加多边形数量并添加纹理贴图，以提高人体模型逼真度；按照真实腹腔镜器械进行建模和贴图建立虚拟手术器械模型。

3.如权利要求1所述的虚拟腹腔镜胆道探查术训练系统，其特征在于，

所述胆结石随机生成模块包括：

在MAYA中制作胆结石模型并赋予文理贴图；

在场景中加载人体模型，测量胆总管内结石可能出现区域，在区域内随机生成位置坐标，在该坐标创建结石，并对结石进行预设比例的缩放和旋转。

4.如权利要求1所述的虚拟腹腔镜胆道探查术训练系统，其特征在于，

所述专家演示模块已存储的专家操作信息包括手术器械的类型，起始和终止时的位移和旋转，以及夹持电凝等操作信息，每一步的操作耗时；根据起始和终止时的位置差值和角度差值计算每一帧的步长，实时对器械位置和角度进行更新；当器械进入特定触发区域，激活相应变形动画。

5.如权利要求1所述的虚拟腹腔镜胆道探查术训练系统，其特征在于，

所述分步训练模块包括4个独立操作单元，包括探查Calot三角及胆总管单元、夹闭胆囊管单元、胆总管切开单元、胆道镜下取石单元；

所述探查Calot三角及胆总管单元用于实现对Calot三角及胆总管单元探查训练；

所述夹闭胆囊管单元用于实现胆囊管单元夹闭训练；

所述胆总管切开单元用于实现胆总管切开训练；

所述胆道镜下取石单元用于实现胆道镜下取石训练。

6.一种虚拟腹腔镜胆道探查术训练方法，其特征在于，

其包括如下步骤：

S1、生成虚拟腹腔镜手术所需的人体模型及各项手术器械；

S2、随机生成胆总管结石；

S3、加载虚拟腹腔镜胆道探查术训练场景；

S4、判断是否进入专家演示模式，是则跳转到步骤S5；否则跳转到步骤S/6；

S5、读取专家操作流程信息，改变手术器械的位置并播放器官形变动画；

S6、判断选择的训练步骤，并根据选择的训练步骤完成相应的训练。

7.如权利要求6所述的虚拟腹腔镜胆道探查术训练方法，其特征在于，

所述步骤S6中在各个训练步骤中均设置有器械操作触发区域，用于判断用户操作是否正确。

8.如权利要求6所述的虚拟腹腔镜胆道探查术训练方法，其特征在于，

所述训练步骤包括：探查Calot三角及胆总管、夹闭胆囊管、胆总管切开、胆道镜下取石；

相应地，在为在胆道镜下取石单元中，包含腹腔镜下场景与胆道镜下场景的显示和切换。