[发明专利]一种基于MR的B超引导下穿刺法腹膜透析置管术模拟训练系统

说明书

一种基于MR的B超引导下穿刺法腹膜透析置管术模拟训练系统，属于混合现实技术领域，用以解决传统教学方式无法使得医生快速规范地掌握B超引导下穿刺法腹膜透析置管术手术流程的问题。本发明通过三维软件制作人体、手术器材的3D模型，戴上混合现实眼镜(MR)后可将3D虚拟成像呈现到现实空间中，通过手势来进行交互，使得用户可以按照系统中的提示信息进行整个B超引导下穿刺法腹膜透析置管术的模拟演练，从而间接提高用户在实际手术中的实践效果，本发明系统互动性强、操作简便，不受时间及场地限制，相比于传统手术教学更能激发学生的学习兴趣，从而提高外科手术实践的教学效果。

技术领域

本发明涉及混合现实技术领域，具体涉及一种基于MR的B超引导下穿刺法腹膜透析置管术模拟训练系统。

背景技术

腹膜透析(腹透，Peritoneal Dialysis，PD)是终末期肾病患者重要的肾脏替代治疗方法。我国的大型腹透中心在腹透技术存活率、患者存活率、腹膜炎发生率等评价腹透技术质量的关键指标上都已居世界高水平。安全、有效且持久的腹膜透析通路是终末期肾病腹膜透析病人的生命线，定位准确且效果良好的腹膜透析导管则是关键。有研究显示，经皮穿刺置管法操作简单，创伤小，可在床边进行，有一定的优势。采用超声引导Seldinger法经皮穿刺腹膜透析置管术，可实时呈现穿刺针的进针路径，并且能够观察到腹部的血管，从而减少重要血管损伤或肠道穿孔等并发症的发生。与传统手术切开法置管比较，采用超声引导下Seldinger法经皮穿刺可缩短手术时间，减小创伤，病人疼痛轻微，术后较少使用镇痛药物。

目前能够应用B超引导下穿刺法腹膜透析置管术的医生很少，传统教学方式受到法律法规、患者配合程度以及教学资源等的限制，学习周期长，效果不佳。为尽快将术式广泛推广学习并应用，为此需要虚拟手术教学系统，医生借助虚拟环境中的场景进行手术模拟演练。虚拟手术教学系统互动性强、操作简便，不受时间及场地限制，相比于传统手术教学更能激发学生的学习兴趣，提高外科实践的教学效果。

混合现实(MR)技术是一种计算机图形学领域的新技术，是在虚拟现实(VR)及增强现实(AR)的基础上发展起来的，它将计算机绘制的虚拟模型融合到使用者所看到的真实世界景象中。在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，使用者可从计算机描绘的虚拟模型中获得额外的信息，从而对真实环境进行混合以增强用户体验的真实感。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种基于MR的B超引导下穿刺法腹膜透析置管术模拟训练系统，用以解决传统教学方式无法使得医生快速规范地掌握B超引导下穿刺法腹膜透析置管术手术流程的问题。

一种基于MR的B超引导下穿刺法腹膜透析置管术模拟训练系统，该系统包括：

3D模型建立模块，用于采用3Dmax建立人体3D结构模型和手术器材模型；

模型显示模块，用于通过HoloLens显示设备显示人体3D结构模型和手术器材模型的全息影像；

手术模拟训练模块，用于用户通过不同的手势与系统进行交互，以实现B超引导下穿刺法腹膜透析置管术的模拟训练。

进一步地，所述手术模拟训练模块中所述模拟训练包括术前准备模拟训练、气腹针穿刺模拟训练和导管置入模拟训练。

进一步地，系统还包括模拟训练脚本建立模块，用于将B超引导下穿刺法腹膜透析置管术的手术实操过程转化为具有标准流程的模拟训练。

进一步地，所述3D模型建立模块中采用多边形曲面建模的方式建立人体3D结构模型和手术器材模型。

进一步地，所述3D模型建立模块中通过调整面阈值减少模型面数以优化模型。

进一步地，所述手术器材模型包括超声机器模型、气腹针模型、导丝模型、扩张管模型、撕脱鞘模型、透析导管模型、输液器模型、止血钳模型。