[发明专利]一种虚拟侧脑室穿刺辅助培训方法、装置、设备和介质

说明书

本发明提供一种虚拟侧脑室穿刺辅助培训方法、装置、设备和介质，涉及神经外科手术辅助教学领域。本发明的目的是为了提高用户的手术规划能力，阅片训练与测试旨在训练用户阅读CT的能力，通过将二维CT与三维侧脑室进行对应的训练方式以训练学员空间化的能力，从而达到训练学员阅读CT的能力。阅片训练可以帮助学员更好地根据CT选择合适的穿刺点位以及穿刺深度。路径判断的训练是为了训练学员对自身穿刺方向的把握，由于颅脑为非规则球体，但穿刺方向的要求是垂直颅脑，因此如何把握垂直这个角度对于学员来说是十分关键的，除了在技术训练的过程中有意识地积累经验以外，也可以利用路径判断训练来进行进一步的提高手术路径规划能力。

技术领域

本发明涉及神经外科手术辅助教学领域，具体涉及一种虚拟侧脑室穿刺辅助培训方法、装置、设备和介质。

背景技术

虚拟现实技术是近年来兴起的一门跨多个学科领域的高端技术，可以实现人与计算机之间的互动与对复杂数据的可视操作。虚拟现实技术被广泛应用于医学领域，比如，在神经外科，侧脑室穿刺术通过脑室置管释放脑脊液，是治疗脑室出血、急性脑积水等神经重症疾病的有效手段。快速准确的侧脑室穿刺置管是取得良好效果的有力保证，是每个神经外科工程师必须掌握的一项基本技能。如何使年经医师快速熟练掌握穿刺技能，是国内外学界一直以来不断探索的问题。利用虚拟现实(VR)技术生成手术模拟环境，创建穿刺演练的计算机仿真培训系统，取得了良好的效果。

然而，现有的神经外科虚拟现实培训系统、模拟器皆侧重于技术技能培训，即手术操作上的训练，然而，医生阅读CT图像以及从CT图像中获取需要的信息(包括脑室大小、脑室位置等)的能力、对手术路线的规划能力也与手术的成功率也息息相关。但现有技术中的神经外科虚拟现实培训系统、模拟器均缺乏对非技术技能如阅片能力、手术规划等的模拟。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种虚拟侧脑室穿刺辅助培训方法、装置、设备和介质，提升受训者的非技术技能，进一步提高虚拟穿刺培训的成效。

第一方面，本发明提供了一种虚拟侧脑室穿刺辅助培训方法，用于虚拟侧脑室穿刺手术训练系统，所述方法包括阅片训练过程以及穿刺路径训练过程；

所述阅片训练过程包括：对多组CT图像数据进行三维重建获得一一对应的多组侧脑室和颅骨模型，将所述多组CT图像数据以及其对应的侧脑室和颅骨模型按脑室占比大小的近似性分区，获取阅片训练请求后，随机选取一个分区，再从该分区中随机选取一组第一CT图像数据，然后根据阅片训练请求从该分区内随机选取设定组数的第二CT图像数据作为第一CT图像数据的干扰项，显示第一CT图像数据、第一CT图像数据对应的侧脑室和颅骨模型以及所有第二CT图像数据对应的侧脑室和颅骨模型供用户观察和选择，然后获取用户选定的侧脑室和颅骨模型，将该选定的侧脑室和颅骨模型与第一CT图像数据匹配，最后输出训练结果；

所述穿刺路径训练过程包括：在实施虚拟穿刺后，获取穿刺点的位置信息以及穿刺针与侧脑室产生接触的点的位置信息，然后以两点成线原理生成实际穿刺路径，并根据该实际穿刺路径通过角度偏移随机生成多条干扰路径，分别对实际穿刺路径和干扰路径随机赋予不同显示颜色，显示所有路径供用户观察和选择，获取用户选定的穿刺路径，将该选定的穿刺路径与实际穿刺路径匹配，最后输出训练结果。

进一步地，所述方法还包括：阅片测试过程；

所述阅片测试过程包括：从所有CT图像数据中随机抽取多组CT图像数据，按第一顺序显示，再按第二顺序显示该随机抽取的多组CT图像数据对应的侧脑室和颅骨模型，供用户观察和调整排序，所述第二顺序随机产生，然后获取用户对所述侧脑室和颅骨模型的排序结果，将所述排序结果与第一顺序匹配，最后输出训练结果。