[发明专利]生物组织结构物理形变模拟方法和装置

说明书

本发明涉及一种生物组织结构物理形变模拟方法和装置，根据针头的位置数据和朝向数据，确定针头与初始生物组织结构层的碰撞点坐标；根据碰撞点坐标、生物组织结构信息和形变参数配置数据，确定目标组织结构层，并获取目标组织结构层中每个单元组织结构层的所有像素数据，作为每个单元组织结构层的待形变处理数据；对所有待形变处理数据进行形变模拟处理，得到目标组织结构层的形变模拟数据；利用生物组织结构剖面图，对形变模拟数据进行渲染，得到生物组织结构形变剖面图。根据针头刺入位置和角度的不同，展示不同的形变效果，提高形变效果展示的灵活性和形变的交互性，加深受训者对组织结构受力形变真实效果的了解，提高教学训练质量与效率。

技术领域

本发明涉及医疗教学技术领域，具体涉及一种生物组织结构物理形变模拟方法和装置。

背景技术

内科学是临床医学的基础学科，涵盖诸多技能操作，其中穿刺术作为内科的核心基本操作技术，是内科相关疾病的常用诊断和治疗手段。穿刺术也是全国执业医师法的必考项目。穿刺术是将穿刺针刺入体腔抽取分泌物做化验，向体腔注入气体或造影剂做造影检查，或向体腔内注入药物的一种诊疗技术。穿刺针一般需要经由皮肤、皮下组织、脂肪、肌肉、骨头等多种生物结构直达病原体。

在整个穿刺的过程中，操作者无法直观的了解每一层组织结构的受力变化，因此，在进行医疗教学时需要进行手术虚拟训练，了解穿刺过程中每一层生物组织结构的受力形变效果，从而提高穿刺控制的精准度。

现有的手术虚拟训练产品中，对于生物组织结构的受力形变效果主要采用视频动画的方式来了解观察，该方式需要预先制作虚拟的形变动画来示意形变过程，只能展示固定方式的形变内容，如果需要观察不同的生物组织结构的受力形变效果，还需要制作不同的视频动画，使得生物组织结构的受力形变效果的展示缺少形变交互，影响了受训者对生物组织结构的受力形变的真实效果的了解，导致对提高穿刺控制精准度的教学训练的质量较差、效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物组织结构物理形变模拟方法和装置，以解决现有技术中生物组织结构的受力形变效果的展示缺少形变交互，影响了受训者对生物组织结构的受力形变的真实效果的了解，导致对提高穿刺控制精准度的教学训练的质量较差、效率较低的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物组织结构物理形变模拟方法，包括：

获取针头的位置数据和朝向数据；

根据所述位置数据、所述朝向数据和预存的碰撞检测信息，确定所述针头与初始生物组织结构层的碰撞点坐标；

根据所述碰撞点坐标、预存的生物组织结构信息和预存的形变参数配置数据，确定目标组织结构层；

根据所述生物组织结构信息和所述形变参数配置数据，获取所述目标组织结构层中每个单元组织结构层的所有像素数据，作为每个所述单元组织结构层的待形变处理数据；

对每个所述单元组织结构层的待形变处理数据进行形变模拟处理，得到所述目标组织结构层的形变模拟数据；

利用预存的与所述生物组织结构信息对应的生物组织结构剖面图，对所述形变模拟数据进行渲染，得到生物组织结构形变剖面图，以便受训者通过所述生物组织结构形变剖面图了解生物组织结构层的受力形变情况。

本发明还提供一种生物组织结构物理形变模拟装置，包括：

第一获取模块，用于获取针头的位置数据和朝向数据；

第一确定模块，用于根据所述位置数据、所述朝向数据和预存的碰撞检测信息，确定所述针头与初始生物组织结构层的碰撞点坐标；

第二确定模块，用于根据所述碰撞点坐标、预存的生物组织结构信息和预存的形变参数配置数据，确定目标组织结构层；