[发明专利]一种具有真实触感的沉浸式神经外科手术模拟方法

说明书

本发明公开了一种具有真实触感的沉浸式神经外科手术模拟方法，属于手术模拟技术领域，解决了不能真实模拟人体脊柱手术的问题，其包括以下步骤：S1:将脊髓组织的MRI图像与脊柱组织的3D虚拟模型相融合，以此获取脊柱组织以及脊髓组织的3D虚拟模型；在脊柱组织和脊髓组织的3D虚拟模型中选择添加病变组织虚拟模型；将所有虚拟模型的数据导入佩戴式虚拟成像眼镜；S2:测量得到病变组织和脊柱组织以及脊髓组织的弹性模量，3D打印获取与病变组织和脊柱组织以及脊髓组织的弹性模量保持一致的实体模型；S3:通过实体模型、佩戴式虚拟成像眼镜和手术器械的共同作用，最大化模拟脊柱的手术情况，帮助初学者快速掌握手术的技巧。

技术领域

本发明属于手术模拟技术领域，具体属于一种具有真实触感的沉浸式神经外科手术模拟方法。

背景技术

神经外科手术教学中，现有的还是在实际手术中进行观察，并不能实际动手操作，对于不能结合操作进行学习的教学模式，其效率低，学习周期长。科技发展中，虚拟现实技术越来越成熟，其成像真实度越来越高，配合感应设备能够实现各类情景模拟，结合神经外科的手术学习，能够让学生虚实结合进行学习，同时也能够在手术前进行模拟仿真，提高真正手术过程中的效率和精确性。

现有的技术是通过在其他动物上进行脊柱手术，用于模拟人体脊柱的手术，但是动物身体构造与人体的身体构造还是具有一定的差距，模拟人体脊柱手术的程度有限；或者导师直接指导在真实手术中进行训练，该方法可能会伤害到患者的身体。

发明内容

针对现有技术中不能真实模拟人体脊柱手术的问题，本发明提供一种具有真实触感的沉浸式神经外科手术模拟方法，其目的在于：最大化模拟脊柱的手术情况，帮助初学者快速掌握手术的技巧。

本发明采用的技术方案如下：

一种具有真实触感的沉浸式神经外科手术模拟方法，包括以下步骤：S1:将脊柱组织的CT图像和MRI图像进行配准融合，以此获取脊柱组织的3D虚拟模型，将脊髓组织的MRI图像与脊柱组织的3D虚拟模型相融合，以此获取脊柱组织以及脊髓组织的3D虚拟模型；在脊柱组织和脊髓组织的3D虚拟模型中选择添加病变组织虚拟模型；将所有虚拟模型的数据导入佩戴式虚拟成像眼镜；S2:测量得到病变组织和脊柱组织以及脊髓组织的弹性模量，3D打印获取与病变组织和脊柱组织以及脊髓组织的弹性模量保持一致的实体模型；S3:通过实体模型、佩戴式虚拟成像眼镜和手术器械的共同作用，在视觉和触觉上模拟具有真实触感的神经外科手术。

采用上述方案，通过脊柱和脊髓的3D虚拟模型相互融合配准得到高度真实的脊柱组织以及脊髓组织的立体结构，将所得3D虚拟模型打印成实体模型，使手术具有真实的触感，并将所得3D虚拟模型的数据传到佩戴式虚拟成像眼镜中，佩戴式虚拟成像眼镜对3D虚拟模型的细节进行渲染，例如血液的流动、神经的跳动和肌肉的颤动等等，使手术进一步真实化，最大化模拟真实脊柱的手术情况，帮助初学者快速掌握手术的技巧。

优选的，所述手术器械和实体模型上设置有数个传感器。

采用上述方案，传感器用于辅助手术的进行，实时监测手术过程中的各个数据的变化，为模拟手术提供一个真实的体验。

优选的，所述传感器包括力传感器和定位传感器，所述传感器连接有传感信息处理装置，所述传感信息处理装置包括显示装置，所述传感信息处理装置将信息处理并展示在显示装置上，所述传感信息处理装置与佩戴式虚拟成像眼镜连接。

采用上述方案，力传感器用于监测手术过程中的力量变化，为手术的精确提供一个有力依据；佩戴式虚拟成像眼镜通过定位传感器的实时位置信息传输，将接收的画面实时调整变化；传感信息处理装置将信息处理传输给佩戴式虚拟成像眼镜，使操作手术的人通过佩戴式虚拟成像眼镜体验出真实的手术过程，传感信息处理装置将佩戴式虚拟成像眼镜的画面展示在显示装置上，由导师进行指导或者检查手术过程。