[发明专利]一种四肢骨折手法复位训练方法

说明书

本发明公开了一种四肢骨折手法复位训练方法，包括CT影像数据转化步骤、四肢实体模型制作步骤、虚拟环境呈现步骤、图像识别配准步骤、手势交互步骤和训练过程录制步骤。本发明的四肢骨折手法复位训练方法，基于混合现实系统，提供一种虚拟环境作为训练的拓展手段，利用人机交互的方式，建立了现实与虚拟世界的数据联系，保证了真实的训练效果。

技术领域

本发明涉及一种四肢骨折手法复位训练方法。

背景技术

在医疗教学中，一般都需要通过人体模型进行实践教学，特别是在操作或手术教学上，不可能直接采用尸体进行教学，一般都会采用模拟的人体模型，进行操作或手术、解剖教学。

但是，目前的仿真模型有两个极端，其一是过于简单，使得其与真实的人体相差比较大，学生无法感受到在人体上进行剖切的真实感觉；其二是仿真度很高，但是成本高，不可能大量应用。

目前四肢骨折相关的检测手段如X线、CT、MRI等只能提供二维及重建影像，不能够精准、整体的反映病变的具体解剖部位以及其周围的血管神经的关系，需要操作者在脑海中根据二维影像还原重建三维影像进行操作或手术，难免会出现误差。此外对于此类的教学，通常无合适的实体模型操作，学生理解困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种四肢骨折手法复位训练方法，基于混合现实系统，提供一种虚拟环境作为训练的拓展手段，利用人机交互的方式，建立了现实与虚拟世界的数据联系，保证了真实的训练效果。

实现上述目的的技术方案是：一种四肢骨折手法复位训练方法，包括以下步骤：

S1，CT影像数据转化步骤：通过患者的CT影像数据，使用Mimics软件对四肢组织解剖结构进行分割和提取，首先分析各断层图象的灰度直方图和三维图象的整体灰度直方图，交互给定分割阈值的上限和下限，对三维图象二值化；然后根据待重建组织的形态特征选取合适的形态学操作进行区域修整；最后用种子填充算法来填充出要分割的区域，最终将CT影像数据转化为数字化的三维模型数据；

S2，四肢实体模型制作步骤：在获取四肢的数字化的三维模型数据后，在计算机上对四肢进行修改和设计模具，在利用3D打印技术把四肢的骨头及其软组织模具打印出来，然后把打印出来的四肢各部分按照其解剖结构组装起来形成四肢实体模型；

S3，虚拟环境呈现步骤：基于混合现实技术，通过计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟四肢，为医生提供准确直观的四肢的内部结构信息；

S4，图像识别配准步骤：基于图像识别算法，预先设计合适的标识物，利用图像识别技术对该识别物进行处理并存储其特征信息，在复位过程中，获取该识别物的实际空间位置，从而将虚拟四肢与实体四肢进行配准，用户透过实体四肢的皮肤看到内部的骨块随着训练操作而产生的位置变化，从而达到训练的目的；

S5，手势交互步骤:依次通过图像获取、手势识别和分割、手势分析、静态手势分割和动态手势分割一系列过程实现手势交互功能；

S6，训练过程录制步骤：采用摄像头将训练过程的图像进行采集并量化成数字信号，然后压缩编码成数字视频，实现训练过程录制功能。

上述的一种四肢骨折手法复位训练方法，步骤S2中，四肢的软组织是用和人体非常接近的硅胶制作出，使用3D打印技术打印出的四肢实体模型具有四肢及其软组织的外形。

上述的一种四肢骨折手法复位训练方法，步骤S4中，所述标识物采用二维码，所述标识物保持与实体四肢的相对位置不变。

上述的一种四肢骨折手法复位训练方法，步骤S5中，所述手势交互功能允许教师和/或学生在使用过程中对虚拟四肢进行颜色、透明度、位置和转属性进行修改。