构建外科虚拟手术教学及训练系统的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101996507A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101996507A(43)申请公布日2011.03.30(21)申请号201010543896.XG06T17/00(2006.01)(22)申请日2010.11.15(71)申请人罗伟地址434000湖北省荆州市沙市区航空路8号(72)发明人罗伟田夫陈顺琴李珊珊刘永安(74)专利代理机构荆州市技经专利事务所42219代理人韩志刚(51)Int.Cl.G09B9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称构建外科虚拟手术教学及训练系统的方法(57)摘要本发明提供了一种构建外科虚拟手术教学及训练系统的方法。所述方法的具体步骤为：1、各种检查数据按正常人和患者分类进行数据收集，对采集的数据进行集中存储，构建完整的男、女虚拟人体模型各一个；2、对医疗数据进行几何建模、计算建模及变形计算，用多轮廓线三维重建算法对骨骼和软组织进行建模；3、用3DMAX10的三维模型重建、贴图及赋予器官组织生理特性；4、通过VRML语言编写虚拟手术的相关物件和手术模拟场景；5、虚拟手术场景下的术前准备和病人信息的核对确认；6、虚拟手术实际方法的完整操作细节重现过程；7、建立模拟手术教学评定系统；8、授课教师及受训人员双方的综合评价和考核。所述方法利用虚拟现实技术构建模拟手术教学体系，为医院和医学院校提供了广阔而透明的仿真教学和研究平台。ACN109657CCNN110199650701996512A权利要求书1/1页1.一种构建外科虚拟手术教学及训练系统的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：（1）、对各种医学检查数据按照正常人和疾病患者分类进行数据收集，采用DICOM3格式采集，所采集的医学数据包括图像数据和声音数据，应用EMC存储设备，对所采集的数据进行集中存储，并进行病情病原分类、按不同部位进行数据保存、代码标注的二次预处理，针对采集到得标准人体数据，进行相似性分析，构建完整的男、女虚拟人体模型各一个；（2）、对筛选出病种分类的各种医疗数据进行几何建模、计算建模及变形计算，采用多轮廓线三维重建算法对骨骼和软组织进行建模，用三维重建的B样曲线完成人体软组织边缘修复，用小值二分法的算法设计实现人体组合结构的三维构型和贴图；（3）、用3DMAX10的三维模型重建、贴图及赋予器官组织生理特性，并进行碰撞检测和图形绘制，使虚拟人体的关节有活动的特性，皮肤和软组织表面有弹性和伸缩形变特性；（4）、通过VRML语言编写虚拟手术的相关物件，包括手术止血钳、镊子、电刀、监护仪、麻醉机、手术吊塔、无影灯、多功能手术床，编写手术模拟场景，包括手术背景声效、手术室房间内摆设、洗手池、消毒区；（5）、虚拟手术场景下的术前准备和病人信息的核对确认；（6）、虚拟手术实际方法的完整操作细节重现过程，按现实中常规手术方法进行操作；（7）、用SQLSERVER数据库建立模拟手术教学内容的权重赋值和量化考评的评定系统，包括评分和评级；（8）、对所做手术教学项目授课教师及受训人员双方用SQLSERVER数据库的权重赋值和量化考评的评定系统，进行综合评价和考核。2CCNN110199650701996512A说明书1/4页构建外科虚拟手术教学及训练系统的方法技术领域[0001]本发明及到生物医学工程领域，特别涉及到构建外科虚拟手术教学及训练系统的方法。背景技术[0002]生物医学工程（BiomedicalEngineering，简称BME）是一门由理、工、医相结合的边缘学科，是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程学的角度，在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系，揭示其生命现象，为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科。传统的手术教学做法是采用模拟橡皮人进行教学，手术录像的演示播放，器官实物标本讲解，人体尸体解剖教学，动物活体解剖教学以及专家手术观摩等形式，针对外科手术培训、手术预演、临床诊断、远程手术、康复治疗等医学辅助教学环节。教学一般需要在专门的实验室或手术间内进行。这种教学方法存在有许多不足，例如：1、模拟橡皮人进行教学，本身橡皮人材料易老化，使用过多次后就需要更换，橡皮人的价格比较高，经常更换教具大大增加了教学成本。2、人体解剖结构教学在实验室里通过看录像或尸体解剖教学，不能起到使学生非常直观、轻松学习解剖结构的作用，并产生了大量的训练费用，如教材费，尸体解剖费，实习费等。3、专家手术观摩形式，使医务工作者不能完全沉浸于实际的场景内，通过视听触觉等多种感官了解和学习各种手术实际操作，对于年轻医生而言，不能亲自操作及与专家操作方法及时进行比对，发现自己的错误和不足，无疑使得培训年轻医务人员浪