CN104978872A - 手术演示方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手术演示方法、装置和系统。手术演示装置，包括：存储装置，所述存储装置至少存储人体模型以及与手术有关的信息，所述与手术有关的信息至少包括手术操作项目；触摸显示器，用于显示所述人体模型，以及接收指示对所述手术操作项目的选择的第一用户输入以及接收指示手术操作动作的执行的第二用户输入；以及处理器，所述处理器被配置成根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型在所述触摸显示器上的显示。

Description

手术演示方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及演示方法、装置和系统，更具体地，涉及医学手术的方法、装置和系统。 

背景技术

随着医学技术的不断发展以及我国医疗水平的不断提高，越来越多的疾病能够通过手术手段进行治疗，手术的难度和复杂程度也不断提高。在进行手术前，医生会与患者进行术前谈话，这是医患沟通的重要组成部分，也是手术患者诊疗过程中的必须有的程序。术前谈话就是医务人员在执行手术操作前同患者及家属谈清患者的病情、将要实施的医疗措施、医疗风险等如实告知患者，并及时解答其咨询，以便得到患者和家属的理解和同意。接受手术治疗的病人，难免会产生恐惧、紧张、焦虑等情绪，或者对手术及预后有顾虑。术前谈话也是解决病人心理负担，做好心理准备的必要措施。然而，目前在医疗实践中，术前谈话绝大部分通过医生与患者的口头交流来进行，由于大部分患者缺乏医学知识，通过口述很难在较短时间内使患者真正了解手术的全过程以及难点所在。 

另外，即使在医学教学过程中，要进行手术演示的手段也是较为有限的。大部分时候，手术通过手术视频、图片资料、人体模型、临床教学等传统方法来演示。这些手段并不适用于医患交流，并且病患的实际病征和情况千差万别，采用现有的教学资料很多时候无法简单适用于具体要开展的手术。 

因此，需要一种能够方便地用于进行直观、形象的手术演示的方法和装置。 

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要 特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。 

本发明还提供了一种手术演示方法，包括显示人体模型；接收指示对手术操作项目的选择的第一用户输入以及指示手术操作动作的执行的第二用户输入；以及根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型的显示。 

本发明提供了一种手术演示装置，包括：存储装置，所述存储装置至少存储人体模型以及与手术有关的信息，所述与手术有关的信息至少包括手术操作项目；触摸显示器，用于显示所述人体模型，以及接收指示对所述手术操作项目的选择的第一用户输入以及接收指示手术操作动作的执行的第二用户输入；以及处理器，所述处理器被配置成根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型在所述触摸显示器上的显示。 

本发明还提供了一种手术演示系统，包括：用于显示人体模型的显示装置；用于接收指示对手术操作项目的选择的第一用户输入以及指示手术操作动作的执行的第二用户输入的输入装置；以及用于根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型的显示的控制装置。 

通过本发明的手术演示方法、装置和系统，能够以二维或三维形式展示人体模型，支持触摸操作，能够详尽、直观地演示手术过程。本发明可以展示手术的麻醉方式、操作步骤、手术器械、以及手术的适应症、禁忌症和并发症等。通过本发明，可协助医生方便、形象地表达自己的手术理念和见解，也方便患者更清楚了解手术过程，降低对手术的恐惧，减少因认知不清导致的医患矛盾。 

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。 

附图说明

为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。 

图1是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例界图。 

图2是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例界面。 

图3是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例界面。 

图4A－4E是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例手术演示界面。 

图5A－5D是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例病灶确定界面。 

图6A－6D是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例手术操作界面。 

图7是根据本发明的一个实施例的手术演示方法的流程图。 

图8是根据本发明的一个实施例的手术演示装置的结构图。 

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。 

图1是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例界图。在图1所示的示例中，手术演示系统的初始界面包括“手术类别”及一个“启动”按钮供用户选择手术类别并启动手术演示。在这一示例中，“手术类别”仅示出了肛肠外科，但也可以包括其它手术供选择。在一替换实施例中，初始界面下可不提供“启动”按钮，而直接通过点击手术类别中的具体手术来进入下一界面。另外，这一示例界面中还包括软件介绍接口。在其它示例中，初始界面中也可以包括病人资料、药物资料、医疗设备资料、医务人员资料、医院资料等接口。 

图2是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例界图。在点击“启动”按钮之后，可进入术前谈话界面。此处的“术前谈话”界面是在本发明的系统用于医生与患者间进行术前谈话时所采用的，可以设想，如果本发明的演示系统被用于科研教学场合，则“术前谈话”这一标题可被替换为诸如“手术演示”等其它任何适合的名称。在图2所示的示例中，术前谈话界面中包括手术科目子界面和手术列表子界面。手术科目子界面中显示可供选择的手术科目。在图2所示的示例中，可供选择的手术科目有“肛肠手术”。在其它示例中，可供选择 的手术科目可包括但不限于普外科、骨科、神经外科、泌尿外科、心胸外科、妇产科、小儿外科、移植科、整形外科、口腔外科、眼科、耳鼻咽喉头颈外科，以及任何其它适当的手术科目。手术列表子界面中可显示对应于手术科目子界面中被选择的手术科目。在图2所示的示例中，手术列表子界面中显示了对应于所选择的手术科目“肛肠手术”的多个具体手术，包括但不限于右半结肠切除术（端-侧吻合）、右半结肠切除术（端-侧吻合）、右半结肠切除术（侧-侧吻合）、右半结肠切除术（端-端吻合）。根据本发明的一个实施例，手术科目和手术列表中的具体手术可配有相应图片以便于选择。此外，具体手术还可配有文字以描述手术概况。手术科目和具体手术也可以其它任何适当的组织方式进行排列和分级，例如可在第一界面下显示手术科目，点击某个手术科目后进入第二界面，在第二界面中显示所选手术科目下的具体手术。 

图3是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例界图。在点击图2中手术列表中的“右半结肠切除术（端-侧吻合）”后，可进入手术介绍界面。在图3所示的示例中，手术介绍界面中包括“视频播放”按钮和“启动”按钮。其中，点击或以其它方式选中“视频播放”按钮，可弹出或在该界面下显示该手术的视频介绍界面。点击或以其它方式选中“启动”按钮，则进入手术演示界面。在一个实施例中，手术介绍界面还可显示当前手术的相关信息，包括但不限于适应症、禁忌症、注意事项、常见并发症等。 

图4A－4E是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例手术演示界面。在图4A的示例中，手术演示界面的初始界面中可呈现一人体的模型。在一个实施例中，可提供性别、年龄等选择以提供与符合患者实际情况的人体模型。在该界面下，人体模型可根据需要放大或缩小。在一个实施例中，放大或缩小可通过手指的多点触控、双击、或其它适当的交互输入方式来实现。 

在本发明的一个实施例中，在手术演示界面中可选择手术体位、麻醉方式、手术种类，如图4B所示。手术体位包括但不限于仰卧位、俯卧位、侧卧位、以及截石位。当选择某个手术体位后，人体模型将呈现相应的体位姿势。在手术演示界面中还可选择麻醉方式，包括全身麻醉和局部麻醉。根据所选的不同麻醉方式可显示不同效果。例如，可对人体模型的全身或局部进行着色，以显示麻醉区域。在手术演示界面中还可选择手术种类，手术种类包括但不限于传 统切开手术（例如开腹切口、皮肤切开之类用手术刀具进行切开的手术）、腹腔镜手术、超声引导手术等。例如，在此选择传统切开手术，如图4C所示。根据一实施例，响应于手术种类的确定，系统可自动将人体模型缩放到适当大小，例如在进行开腹手术时，将腹部放大，头部、四肢等非手术部位可落在屏幕外。医生也可根据需要对人体模型进行手动缩放。以开腹手术为例，此时医生可在合适位置用手指在屏幕上划出切口，如图4D所示。如果所划切口不合适，可清除重划。当确认切口合适时，可在弹出的打开切口界面中点打开切口按纽，系统会打开相应位置切开后的效果，如图4E所示。腹腔镜手术和超声引导手术也与此类似。 

图5A－5D是根据本发明的一个实施例的手术演示系统的示例病灶确定界面。在病灶确定界面中，屏幕上可隐去皮肤等人体表面模型，而仅显示人体内部模型，并可进一步放大相应的手术部位以方便演示操作。该界面下的模型既可以是二维的，也可以是三维的。较佳的，模型采用三维建模，并提供旋转和缩放。在此界面下，医生可确定并放置病灶。首先，可在病灶列表中选择病灶类型。在图5A示出的示例中，可选择结肠癌或结肠炎。在选择病灶类型之后，可点击需放置病灶的位置。在一个实施例中，病灶并不是随意可以放置的。在选择病灶类型后，系统会在中间的操作区域呈现的可放置区域呈现闪烁框，例如可使结肠闪烁，病灶必须放置在闪烁框中。病灶放置后可以通过单指拖动改变其位置，或直接清除放置的病灶，因此无需担心会操作失误。另外，病灶可以改变大小，例如通过双指进行缩放操作，如图5B－5C所示。另外，此时医生也可利用这一界面为患者讲解当前人体内部各个部件。系统可提供标注开关，用于切换显示/隐藏当前人体内部各个部件的说明。图5D示出了显示标注的效果图。当病灶确定好后，可进入手术演示操作。 

图6A示出了根据本发明的一个实施例的在手术演示系统中演示手术操作的示例图。手术操作界面可包括手术步骤列表，包括但不限于：切开、缝合、吻和、移除、移植、引流、填充、穿刺以及其他工具等。每一个操作步骤可代表一类手术操作，并且可进一步包括子项目。在选择步骤或项目之后，医生可在人体模型上执行手术操作。系统根据所选择的步骤或项目，显示相应的效果。 

例如，对于切开操作，可选择手术刀具，根据不同手术要求选用不同的手 术刀。在手术中只要是有切开等动作都可以选择手术刀具，在不同的手术中选用不同的刀具可以显示不同效果。在另一实施例中，为了简化操作，不同刀具的在医生演示切开动作之后呈现的效果也可以是一样的，只是方便医生给患者讲解时有所不同。在图6B－6D所示的示例中，选中手术刀具后，在屏幕上面会有可切开的范围，和固定切口位置。在可切开位置用单手指划过，如果位置正确会显露出一个切口，如图6D所示。 

缝合指的是手术中将2个或多个相隔非常近切口用线、器械结合起来的一个动作。可选择吻合器和普通手术针。根据不同手术的需要，会有不同的缝合工具出现。选择不同的缝合工具，缝合效果会有所不同。在一个实施例中，在操作时，选中一个缝合工具，在所需缝合的地方用单手指涂抹一下，如果缝合前的所需手术步骤已完成，则缝合成功，否则缝合失败。如果缝合成功，系统会将之前的切口合拢，并显示针脚。 

吻合指的是将所有相隔距离有一定距离，连接在一起，吻合功能根据不同的手术，会有不同的功能模块供选择。在操作中，单击提示框的大圈，移向目标位置的小圈。吻合的方式可以任意切换，只需要重新选择吻合方式。 

移除功能代表所有手术中将所有切除物从人体中移走，比如移除切掉的病变、切掉的坏死组织。将切除的组织置入右下角的手术托盘，完成手术移除操作。 

移植功能指的是移植新的器官到人体上，如移植肝脏。引流功能可以在人体内部或外部进行引流操作，选中引流工具点击所需放置引流管的位置完成操作。填充功能可以在切开部位或手术中需要填入物体的一个操作。穿刺功能可以将人体水肿部分抽出，也可以用于检查。根据不同的手术，会有一些不同的附加工具。例如在肛肠手术中，附加工具可包括肛肠吻合器。 

图7是根据本发明的一个实施例的手术演示方法700的流程图。方法700开始于步骤702，显示人体模型。人体模型可显示在任何适当的显示设备屏幕上。较佳的，显示设备屏幕可以是支持触控输入的触摸显示屏。在一个实施例中，显示人体模型包括从本地或远程的存储设备中获取人体模型数据，并由本地的图形生成引擎或图形处理单元生成显示数据，使人体模型显示在屏幕上。 人体模型可实现为二维或三维模型。根据本发明的一个实施例，三维人体模型可采用Blender软件来制作。制作的内容包括骨骼、生殖系统、消化系统、呼吸系统、血液系统、泌尿系统、神经系统、淋巴系统、肌肉系统、分泌系统。整套模型可分解成超过1463000个三角面，精度可达到全身每一个人体组织。同时，跟据不同的模型，采用了2000多个不同的贴图以达到渲染出来的动画效果美观。人体模型也可采用其它任何适当的工具来制作。另外，针对不同运行演示系统的设备的计算能力，在建模过程中进行简化，以降低渲染模型所需的资源。例如，可以只对人体主要或者与手术相关的器官和系统进行建模。另外，可提供多个细节程度不同的版本以适应不同场合或不同设备。例如，可针对教学、科研、会诊、术前访谈等采用不同细节程度的人体模型。 

在显示人体模型之后，接收指示对手术操作项目的选择的第一用户输入以及指示手术操作动作的执行的第二用户输入（步骤704）。手术操作项目可包括但不限于以下项目：麻醉方式、手术体位、手术种类、病灶确定、手术器械、手术步骤等，并且也可包括这些项目的子项目，例如麻醉方式包括全身麻醉和局部麻醉，手术体位包括仰卧位、俯卧位、侧卧位、以及截石位，手术种类包括传统切开手术、腹腔镜手术、以及超声引导手术，病灶确定包括多个病灶种类，手术器械可包括手术刀具，手术刀具可进一步包括高频电刀、腹腔镜刀、以及手术刀，手术步骤可包括切开、缝合、吻和、移除、移植、引流、填充、穿刺、以及其它工具。第二用户输入则指示用户在所述人体模型上的实际操作。在采用触摸显示屏的示例中，操作可包括在触摸显示屏上的交互输入，例如单指单击或双击、单指直线滑动、单指曲线滑动、双指或多指单击或双击、双指或多指张开或并拢等。在不具备触摸显示屏的示例中，操作可包括诸如鼠标或指点设备之类的外围输入设备的输入。在具有摄像头之类的捕捉设备的示例中，操作也可包括由捕捉设备捕捉到的用户手势或姿势输入。 

在步骤706，根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型的显示。由于选择不同操作项目所代表的操作不同，因此相同的交互输入可产生不同的操作效果。在一个实施例中，系统可判断当前选择的手术操作项目，并确定第二用户输入在当前的手术操作项目中会产生的效果。例如，如当前选择的手术操作项目是“手术刀具”下的“高频电刀”，则系统能够知 晓当前要做的是模拟使用高频电刀进行切开的手术动作。如果当前选择的手术操作项目是“缝合”下的“缝合针”，则系统能够知晓当前要做的是模拟使用缝合针进行缝合的手术动作。 

回到前一个选择“高频电刀”的示例中，如果此时用户在屏幕上用手指划一下，则系统将该输入涉及的起始位置及划动位置作为输入数据，确定将作用在哪个人体部件上以及在该人体部件上的何处。根据一实施例，这一过程可进一步涉及将屏幕上的平面二维坐标与反应在模型上的具体位置的转换。在一可选实施例中，可对输入进行智能识别或智能辅助修正。例如，用户在触摸显示屏上显示的结肠上沿大致垂直于结肠的方向划了一个切口，系统可识别出用户想要对结肠进行切开的意图，则可以修正切开方向为结肠垂直方向。根据另一实施例，当用户的大部分划动位于结肠上，但划动的起始位置或终止位置或两者稍落在结肠外部，系统仍可识别出用户想要对结肠进行切开的意图，而避免对该划线所经过的结肠以外的血管或其它部件进行改变。在另一可选实施例中，系统可在用户选择手术操作项目时，给出视觉提示或限定区域，以提示或限制用户做出无效输入。例如，在肛肠手术演示时，当用户选择手术刀具时，可用绿色显示出结肠上的可切除范围，以提示用户在该可切除范围内进行操作。 

如果根据当前所选的手术操作项目，确定用户进行了有效交互输入，则系统将显示与手术操作项目和该交互输入相对应的动态效果。例如，当对结肠进行了有效切开输入时，在结肠的相应位置显示被切开的效果，如图6C-6D所示。当对结肠进行了缝合针缝合输入时，在结肠的相应位置显示缝合针缝合的效果。根据本发明的一个实施例，这些不同的效果可以是动态生成的。例如，在腹腔上做切开操作时，系统可根据选用的刀具及在腹腔上的操作来动态生成相应的切开效果。在另一实施例中，可预先考虑多种可能出现的情形并相应设置对应效果。例如，在进行结肠切除操作时，可预先设置结肠上可切除的区域，并进一步将可进行切除操作的区域划分成多个子区域，并对每个子区域设置切开效果。当用户的操作落在其中一个子区域上时，系统就可以呈现于该子区域相对应的效果。以此方式，兼顾了演示的精度要求和对计算和处理资源的需求，在具有有限计算能力的移动设备上尤其有益。 

图8是根据本发明的一个实施例的手术演示装置800的结构图。在图8所 示的示例中，手术演示装置800至少包括存储装置802、触摸显示器804、以及处理器806。 

存储装置802用于至少存储人体模型以及与手术有关的信息，所述与手术有关的信息包括手术操作项目、手术视频演示、诸如适应症、禁忌症、注意事项、常见并发症等之类的手术说明、或其它与手术有关的各种信息。可选的，存储装置802中还可存储与手术本身无关的信息，诸如病人资料、药物资料、医疗设备资料、医务人员资料、医院资料等。触摸显示器804用于显示演示系统的界面并接收用户输入。在另一实施例中，触摸显示器可由分开的显示器和输入设备来代替。该输入设备可以是诸如触摸板之类的触摸输入设备，也可以是不支持触摸输入的输入设备，如鼠标、指点设备等。用户可通过触摸显示器或其它输入设备与系统进行交互，包括选择手术操作项目以及执行模拟手术操作动作。处理器806被配置成根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型在所述触摸显示器上的显示。在另一实施例中，人体模型的显示可由集成在处理器806中或与处理器806分开的模型引擎来处理。在具有模型引擎的情况下，可由模型引擎维护实时的人体模型，并提供供处理器806调用的接口。处理器806可将需要对人体模型所做的修改发送给模型引擎，模型引擎则负责动态生成需要在显示设备上显示的模型数据。 

虽然给出的是手术演示系统，但本发明的演示系统也可以应用于演示其它内容，例如建筑施工、产品制造等。另外，本发明的演示系统可以以专用设备的形式实现，也可以以软件形式实现，且可用于诸如Android、iOS、Windows等任何操作系统平台中。 

以上所已经描述的内容包括所要求保护主题的各方面的示例。当然，出于描绘所要求保护主题的目的而描述每一个可以想到的组件或方法的组合是不可能的，但本领域内的普通技术人员应该认识到，所要求保护主题的许多进一步的组合和排列都是可能的。从而，所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。 

Claims (10)

1.一种手术演示方法，包括：

显示人体模型；

接收指示对手术操作项目的选择的第一用户输入以及指示手术操作动作的执行的第二用户输入；以及

根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型的显示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手术操作项目包括以下项目中的至少一个：麻醉方式、手术体位、手术种类、病灶确定、手术器械、手术步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二用户输入包括在所述人体模型上的触摸交互输入。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型的显示包括：

根据所选择的手术操作项目将所述手术操作动作识别为所选择的手术操作项目中的相应动作；以及

根据所识别的相应动作对所述人体模型的显示进行修改，以反映以所选择的手术操作项目执行所述手术操作动作后的手术效果。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述手术操作动作后的手术效果是动态生成的。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述手术操作动作后的手术效果是针对各个手术操作项目下可能发生的操作动作而预先设定的。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人体模型是通过二维或三维动画模型制作的。

8.一种手术演示装置，包括：

存储装置，所述存储装置至少存储人体模型以及与手术有关的信息，所述与手术有关的信息至少包括手术操作项目；

触摸显示器，用于显示所述人体模型，以及接收指示对所述手术操作项目的选择的第一用户输入以及接收指示手术操作动作的执行的第二用户输入；以及

处理器，所述处理器被配置成根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型在所述触摸显示器上的显示。

9.一种手术演示装置，包括：

存储装置，所述存储装置至少存储人体模型以及与手术有关的信息，所述与手术有关的信息至少包括手术操作项目；

显示器，用于显示所述人体模型；

输入设备，用于接收指示对所述手术操作项目的选择的第一用户输入以及接收指示手术操作动作的执行的第二用户输入；以及

处理器，所述处理器被配置成根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型在所述触摸显示器上的显示。

10.一种手术演示系统，包括：

用于显示人体模型的显示装置；

用于接收指示对手术操作项目的选择的第一用户输入以及指示手术操作动作的执行的第二用户输入的输入装置；以及

用于根据所选择的手术操作项目和所执行的手术操作动作修改所述人体模型的显示的控制装置。