[发明专利]微创心脏外科手术的术前规划及手术虚拟现实模拟系统

说明书

本发明属于微创手术技术领域，公开了一种微创心脏外科手术的术前规划及手术虚拟现实模拟系统。设置有模拟器外壳；模拟器外壳正面设置有模拟器显示屏；模拟器显示屏下方设置有控制台，控制台上方设置有规划系统开关以及手术模拟开关；开关下方设置有控制键盘；控制键盘右侧设置有触摸板；触摸板上方设置有开机显示灯；模拟器外壳右侧设置有电源接口。本发明的新型微创心脏外科手术的术前规划及手术虚拟现实模拟系统设置有控制台以及显示器，可以通过内部系统进行模拟实验，提高手术成功率；并且该试验机设置有两个独立的系统，分别有规划系统开关、手术模拟开关管控，互不影响。

技术领域

本发明属于微创手术技术领域，尤其涉及一种微创心脏外科手术的术前规划及手术虚拟现实模拟系统。

背景技术

微创外科手术是指以尽可能小的创伤，来完成所需要的手术，达到治疗疾病的目的。而心脏作为人体最重要和最脆弱的器官，在心脏上做微创手术是一个极为精细的工程，必须在术前好好规划，并且进行模拟，才能保证手术的成功率。

综上所述，现有技术存在的问题是：在心脏上做微创手术是一个极为精细的工程，必须在术前好好规划，并且进行模拟，才能保证手术的成功率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种微创心脏外科手术的术前规划及手术虚拟现实模拟系统。

本发明是这样实现的，一种微创心脏外科手术的术前规划及手术虚拟现实模拟系统设置有模拟器外壳；模拟器外壳正面设置有模拟器显示屏。

模拟器显示屏下方设置有控制台，控制台上方设置有规划系统开关以及手术模拟开关；开关下方设置有控制键盘；控制键盘右侧设置有触摸板；触摸板上方设置有开机显示灯；模拟器外壳右侧设置有电源接口。

所述控制台利用虚拟现实VR技术，构建虚拟仿真系统，通过使用各种交互单元在虚拟环境中进行交互仿真和信息交流；

通过成像技术并结合OpenGL三维图形技术，对手术部位进行数字化再现，与预编数据库数据做对比，提取合理建议；

构建虚拟仿真系统方法为：由控制台的虚拟仿真系统生成交互式三维虚拟环境，与手术部位产生全方位互动，在仿真环境里，以720°的视角来获取手术部位的各种空间信息；

控制台获取手术部位的各种空间信息的方法包括：

以控制台集成的三维扫描仪0位为参考，测定控制台的红外线扫描激光器中心的位置参数X₀，Y₀，Z₀和三维扫描仪的基准线的姿态参数ω，κ，记录；

启动红外线扫描激光器，设置其为红外线扫描模式，对手术部位断面进行扫描，在手术部位表面形成结构光，记录每一个扫描激光点与三维扫描仪的基准线的夹角Δβ和结构光上每一个激光扫描点测量值D；

按照红外线扫描上每一个点间隔，结合红外线激光扫描器中心的位置姿态参数，采用式(1)计算手术部位断面的三维坐标(X_L，Y_L，Z_L)：

式中，F_x、F_y、F_z分别表示沿x，y，z方向，按照姿态参数ω，κ和每一个扫描激光点与三维扫描仪的基准线的夹角Δβ及线结构光上每一个激光扫描点测量值D计算的坐标分量，其具体计算公式为：

Fz＝0

保存采用红外线扫描激光器计算的手术部位断面三维坐标。