[发明专利]基于混合现实的高仿真外科手术教学系统及其方法

说明书

本发明公开了基于混合现实的高仿真外科手术教学系统及其方法，涉及混合现实技术领域。为了解决传统的外科手术教学中，3D打印技术的出现使个体化手术训练成为可能，但3D打印成本高，难以普及，且多个学习者无法同时对同一模型进行反复解剖、多角度观察，降低了教学效率的问题。基于混合现实的高仿真外科手术教学系统及其方法，医疗数据可视化系统实时对全息影像与现实教学操作进行录制，找出手术过程中的不足，实现学生独立学习的需求，多个学习者可以同时对同一模型进行反复解剖、多角度观察，还可以切入模型内部观察内部组织结构，模拟X线显像比真实X线更精确，没有放射性危害，且仿真性良好，实用性强，改变了传统的阅片方式。

技术领域

本发明涉及混合现实技术领域，特别涉及基于混合现实的高仿真外科手术教学系统及其方法。

背景技术

混合现实(MR)技术使虚拟(数字)空间与现实空间之间实现信息的同步与交流，让虚拟物体融入现实环境中，在我们面对的现实世界里进行数字的访问或控制。混合现实技术随着微创手术的迅猛发展，已经应用于骨科、内脏手术、正颌外科、胎儿激光手术、整形外科、脊柱外科等领域。然而目前的外壳教学系统仍存在以下几点问题：

1、传统医学教育主要以文字为主、二维图片为辅的模式，教学内容庞杂，学习方式单一，不仅效率低下，还很容易感到枯燥难记，大大降低了学习者的学习兴趣；

2、传统的外科手术教学中，主要依靠尸体解剖来了解人体各种组织的解剖学结构，标本实验的不可重复性和标本数量大大限制了学习进度和学习效果，用于学习手术操作的人体模型与真实患者差距较大，在实际操作中练习也存在高风险和伦理问题；

3、传统的外科手术教学中，3D打印技术的出现使个体化手术训练成为可能，但3D打印成本高，难以普及，且多个学习者无法同时对同一模型进行反复解剖、多角度观察，降低了教学效率。

发明内容

本发明的目的在于提供基于混合现实的高仿真外科手术教学系统及其方法，医疗数据可视化系统实时对全息影像与现实教学操作进行录制，保证学生可随时观看到全方位多角度的手术录像，找出手术过程中的不足，实现学生独立学习的需求，多个学习者可以同时对同一模型进行反复解剖、多角度观察，还可以切入模型内部观察内部组织结构，模拟X线显像比真实X线更精确，没有放射性危害，且仿真性良好，实用性强，改变了传统的阅片方式，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于混合现实的高仿真外科手术教学系统，包括外科手术教育系统、医疗数据可视化系统、手术辅助系统、IoT设备、云平台和采集录入端；

所述外科手术教育系统、医疗数据可视化系统和手术辅助系统构成MR外科手术教学平台；

所述外科手术教育系统用于构建虚拟医疗环境，包括病房、病人、医疗器械设备的虚拟化空间；

所述医疗数据可视化系统用于接收外科手术教育系统虚拟环境数据后匹配手术医疗数据并呈现MR全息影像，包括人体血管、骨骼、内脏和血压的虚拟化病人病灶；

所述手术辅助系统用于操作人体精准定位，将虚拟空间与现实操作进行交互，动态呈现手术操作过程；

所述IoT设备接收采集录入端采集的真实数据，所述采集数据包括视频数据和图片数据，对采集的真实数据进行分组和标记，并分组发送至云平台；

所述IoT设备针对接收的每路数据分别生成对应的视频流信息标签和图片流信息标签，依据各路视频数据的视频流信息标签和各路图片数据的图片流数据信息标签形成若干视频数据流组和若干图片数据流组；

所述云平台通过云端储存和编辑后，将分类信息分别输送至MR外科手术教学平台，并将反馈信息回传；

所述MR外科手术教学平台接收手术辅助系统的操作数据反馈并将反馈信息发送至云平台。