CN204971576U - 鼻内镜手术导航仿真培训系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种鼻内镜手术导航仿真培训系统，包括仿真鼻内镜实体；仿真手术器械实体；术前CT处理器件；鼻内镜视野显示器件；手术器械模拟器件；以及融合显示器件，融合显示器件包括渲染器件、融合器件、定位器件和变化器件，其中，仿真鼻内镜实体和仿真手术器械实体自由移动以仿真鼻内镜手术。由于采用了仿真鼻内镜实体和仿真手术器械实体，大大降低了仿真系统的成本，能够以低成本方式满足复杂技能训练的需要。
Description
技术领域
本实用新型涉及医学技术领域，具体涉及鼻内镜手术导航仿真培训系统。
背景技术
鼻内镜手术导航技术已经广泛应用于鼻腔肿瘤治疗领域。鼻腔肿瘤手术需要医生具有熟练的技能，尤其是对手眼协调操作要求比较高。因此，需要发展各种训练方法来强化医生的手眼协调能力。目前，有一些仿真系统用来执行术前规划和术中模拟。但是，这些系统都需要用到超声机器鼻内镜，且在手术室内执行模拟，一方面鼻内镜设备是非常昂贵的，另一方面，在手术室内进行模拟会受到许多非技术因素的影响，使得模拟效果不理想。而且，当前的仿真系统仅能用来训练鼻腔肿瘤手术路径规划技能，不能满足更复杂的技能训练的要求，诸如鼻腔出血处理、鼻腔组织器官变化和手术器械触碰的反馈等。因此，迫切需要一种在手术室外的低成本的可满足复杂技能训练的仿真系统。
实用新型内容
本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种鼻内镜手术导航仿真培训系统，使得以低成本方式满足复杂技能训练的需要。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种鼻内镜手术导航仿真培训系统，包括：仿真鼻内镜实体，其能够自由移动，驱动融合显示器件中仿真鼻内镜模型与其运动一致；仿真手术器械实体，其能够自由移动，驱动融合显示器件中仿真手术器械模型与其运动一致；术前CT处理器件，其采集术前患者头部CT图像，完成组织器官及肿瘤的分割；鼻内镜视野显示器件，其与所述仿真鼻内镜实体连接，根据所述仿真鼻内镜实体驱动的仿真鼻内镜模型在CT图像中的空间位置，获取二维鼻内镜视野图像；手术器械模拟器件，其与所述仿真手术器械实体连接，根据所述仿真手术器械实体驱动的仿真手术器械模型的运动，模拟手术操作；融合显示器件，包括：渲染器件，其与所述术前CT处理器件连接，将所述术前CT处理器件中采集并处理的CT图像体绘制成三维模型；融合器件，其与所述鼻内镜视野显示器件连接，与所述渲染器件连接，将所述鼻内镜视野显示器件中的二维鼻内镜视野图像与所述渲染器件中的CT图像体绘制结果融合显示；定位器件，其与所述鼻内镜视野显示器件连接，与所述手术器械模拟器件连接，与融合器件连接，显示仿真鼻内镜模型和仿真手术器械模型在CT图像中的相对位置；变化器件，其与所述手术器械模拟器件连接，与所述融合器件连接，根据所述手术器械模拟器件中模拟的手术操作，显示变化的CT图像。
在根据本实用新型的其他方案中，所述仿真鼻内镜实体上设置定位感应芯片，所述定位感应芯片用于实时获取所述仿真鼻内镜实体的位置和方位信息。
在根据本实用新型的其他方案中，所述定位感应芯片为6自由度传感器。
在根据本实用新型的其他方案中，所述仿真手术器械实体上设置定位感应芯片和力反馈芯片，所述定位感应芯片用于实时获取所述仿真手术器械实体的位置和方位信息，所述力反馈芯片用于根据所述融合显示器件中仿真手术器械模型传递的碰撞信息给出受力反馈。
在根据本实用新型的其他方案中，所述术前CT处理器件包括分割器件，所述分割器件用于分割采集的术前患者头部CT图像中的眼球、血管、骨头、肿瘤。
在根据本实用新型的其他方案中，还包括球形畸变器件，其与所述鼻内镜视野显示器件连接，将所述鼻内镜视野显示器件获取的二维鼻内镜视野图像根据鼻内镜成像参数加入球形畸变。
在根据本实用新型的其他方案中，所述融合显示器件包括透明度选择器件，所述透明度选择器件与所述鼻内镜视野显示器件和所述术前CT处理器件连接，用于设置所述鼻内镜视野显示器件中的二维鼻内镜视野图像和术前CT处理器件中CT图像体绘制结果的透明度。
在根据本实用新型的其他方案中，所述融合显示器件中的变化器件根据所述手术器械模拟器件中模拟的手术操作，模拟CT图像中肿瘤、眼球、血管拓扑结构的变化。
本实用新型由于采用了仿真鼻内镜实体和仿真手术器械实体，大大降低了仿真系统的成本，能够以低成本方式满足复杂技能训练的需要。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的鼻内镜手术导航仿真培训系统的结构示意图。
图2为仿真鼻内镜模型7和仿真手术器械模型8在CT图像9中的相对位置。
图3为本实用新型实施例二的鼻内镜手术导航仿真培训系统的结构示意图。
图4为本实用新型实施例三的鼻内镜手术导航仿真培训系统的结构示意图。
主要附图标记说明
1、仿真鼻内镜实体；2、仿真手术器械实体；3、术前CT处理器件；4、鼻内镜视野显示器件；5、手术器械模拟器件；6、融合显示器件；61、渲染器件；62、融合器件；63、定位器件；64、变化器件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
实施例一
图1为本实用新型实施例一的鼻内镜手术导航仿真培训系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型的鼻内镜手术导航仿真培训系统包括仿真鼻内镜实体1、仿真手术器械实体2、术前CT处理器件3、鼻内镜视野显示器件4、手术器械模拟器件5、融合显示器件6。
以下将结合图1具体介绍鼻内镜手术导航仿真培训系统的各部件的详细构造。
仿真鼻内镜实体1模拟鼻内镜，能够自由移动，驱动融合显示器件6中仿真鼻内镜模型与其运动一致。
仿真手术器械实体2模拟手术器械，能够自由移动，驱动融合显示器件6中仿真手术器械模型与其运动一致。
术前CT处理器件3采集术前患者头部CT图像，完成组织器官及肿瘤的分割。
鼻内镜视野显示器件4与仿真鼻内镜实体1连接，根据仿真鼻内镜实体1驱动的仿真鼻内镜模型在CT图像中的空间位置，获取二维鼻内镜视野图像。如图2所示，示意地给出了仿真鼻内镜模型7和仿真手术器械模型8在CT图像9中的相对位置。
手术器械模拟器件5与仿真手术器械实体2连接，根据仿真手术器械实体2驱动的仿真手术器械模型的运动，模拟手术操作；
融合显示器件6包括：
渲染器件61，其与术前CT处理器件3连接，将术前CT处理器件3中采集并处理的CT图像体绘制成三维模型；
融合器件62，其与鼻内镜视野显示器件4连接，与渲染器件61连接，将鼻内镜视野显示器件4中的二维鼻内镜视野图像与渲染器件61中的CT图像体绘制结果融合显示；
定位器件63，其与鼻内镜视野显示器件4连接，与手术器械模拟器件5连接，与融合器件62连接，显示仿真鼻内镜模型和仿真手术器械模型在CT图像中的相对位置；
变化器件64，其与手术器械模拟器件5连接，与融合器件62连接，根据手术器械模拟器件5中模拟的手术操作，显示变化的CT图像。
本实用新型由于采用了仿真鼻内镜实体1和仿真手术器械实体2，大大降低了仿真系统的成本，能够以低成本方式满足复杂技能训练的需要。具体来说，本实用新型不需要像现有技术那样采用真实的鼻内镜设备，而是采用了仿真鼻内镜实体1和仿真手术器械实体2。仿真鼻内镜实体1的作用仅仅是模拟鼻内镜的移动方式而已，无需其他功能。仿真手术器械实体2的作用仅仅是模拟手术器械的运动方式和接受力反馈感觉而已，无需其他功能。在整个过程中，无需获得真实鼻内镜设备和真实手术器械，这大大降低了系统的成本。
实施例二
图3为本实用新型实施例二的鼻内镜手术导航仿真培训系统的结构示意图。本实施例与前述实施例的结构基本相同，鼻内镜手术导航仿真培训系统包括仿真鼻内镜实体1、仿真手术器械实体2、术前CT处理器件3、鼻内镜视野显示器件4、手术器械模拟器件5、融合显示器件6，各部件结构同前述实施例，故不再赘述，为简明起见，以下仅描述不同之处。
在该实施例中，仿真鼻内镜实体1可以包括定位感应芯片，能够实时获取仿真鼻内镜实体1的位置和方位信息，定位感应芯片可以为各种定位传感芯片，优选6自由度定位传感芯片。
仿真手术器械实体2可以包括定位感应芯片和力反馈芯片，能够实时获取仿真手术器械实体2的位置和方位信息，能够根据融合显示器件6中仿真手术器械模型传递的碰撞信息给出受力反馈，定位感应芯片可以为各种定位传感芯片，优选6自由度定位传感芯片。
术前CT处理器件3可以包括分割器件，所述分割器件用于分割采集的术前患者头部CT图像中的眼球、血管、骨头、肿瘤，能够分割得到眼球、血管、骨头、肿瘤的拓扑结构，并将CT图像和分割结果传递给融合显示器件6。
实施例三
图4为本实用新型实施例三的鼻内镜手术导航仿真培训系统的结构示意图。本实施例与前述实施例的结构基本相同，鼻内镜手术导航仿真培训系统包括仿真鼻内镜实体1、仿真手术器械实体2、术前CT处理器件3、鼻内镜视野显示器件4、手术器械模拟器件5、融合显示器件6，各部件结构同前述实施例，故不再赘述。为简明起见，以下仅描述不同之处。
在该实施例中，鼻内镜视野显示器件4能够根据融合显示器件6中仿真手术器械模型相对于CT图像的位置，截取到二维鼻内镜视野图像。
在该实施例中，还包括球形畸变器件，其与鼻内镜视野显示器件4连接，将鼻内镜视野显示器件4获取的二维鼻内镜视野图像根据鼻内镜成像参数加入球形畸变。这样可以获得更高精度的二维鼻内镜视野图像，从而改善整个系统的精确度。
融合显示器件6还能够包括透明度选择器件，所述透明度选择器件与鼻内镜视野显示器件4和术前CT处理器件3连接，用于鼻内镜视野显示器件4中的二维鼻内镜视野图像和术前CT处理器件3中CT图像体绘制结果透明度。这样可以获得更好的图形显示效果，方便观察。
融合显示器件6中的变化器件64能够根据手术器械模拟器件5中模拟的手术操作，完成肿瘤、眼球、血管拓扑结构的变化。
仿真鼻内镜实体1和仿真手术器械实体2可以由能实现本实用新型目的的各种合适器件构成。
当然，以上所述是本实用新型的优选实施方式，上述各实施例之间的结构可以互相组合，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种鼻内镜手术导航仿真培训系统，其特征在于，包括：
仿真鼻内镜实体(1)，其能够自由移动，驱动融合显示器件(6)中仿真鼻内镜模型与其运动一致；
仿真手术器械实体(2)，其能够自由移动，驱动融合显示器件(6)中仿真手术器械模型与其运动一致；
术前CT处理器件(3)，其采集术前患者头部CT图像，完成组织器官及肿瘤的分割；
鼻内镜视野显示器件(4)，其与所述仿真鼻内镜实体(1)连接，根据所述仿真鼻内镜实体(1)驱动的仿真鼻内镜模型在CT图像中的空间位置，获取二维鼻内镜视野图像；
手术器械模拟器件(5)，其与所述仿真手术器械实体(2)连接，根据所述仿真手术器械实体(2)驱动的仿真手术器械模型的运动，模拟手术操作；
融合显示器件(6)，包括：
渲染器件(61)，其与所述术前CT处理器件(3)连接，将所述术前CT处理器件(3)中采集并处理的CT图像体绘制成三维模型；
融合器件(62)，其与所述鼻内镜视野显示器件(4)连接，与所述渲染器件(61)连接，将所述鼻内镜视野显示器件(4)中的二维鼻内镜视野图像与所述渲染器件(61)中的CT图像体绘制结果融合显示；
定位器件(63)，其与所述鼻内镜视野显示器件(4)连接，与所述手术器械模拟器件(5)连接，与所述融合器件(62)连接，显示仿真鼻内镜模型和仿真手术器械模型在CT图像中的相对位置；
变化器件(64)，其与所述手术器械模拟器件(5)连接，与所述融合器件(62)连接，根据所述手术器械模拟器件(5)中模拟的手术操作，显示变化的CT图像。
2.根据权利要求1所述的鼻内镜手术导航仿真培训系统，其特征在于，所述仿真鼻内镜实体上设置定位感应芯片，所述定位感应芯片用于实时获取所述仿真鼻内镜实体的位置和方位信息。
3.根据权利要求2所述的鼻内镜手术导航仿真培训系统，其特征在于，所述定位感应芯片为6自由度传感器。
4.根据权利要求1所述的鼻内镜手术导航仿真培训系统，其特征在于，所述仿真手术器械实体上设置定位感应芯片和力反馈芯片，所述定位感应芯片用于实时获取所述仿真手术器械实体的位置和方位信息，所述力反馈芯片用于根据所述融合显示器件中仿真手术器械模型传递的碰撞信息给出受力反馈。
5.根据权利要求1所述的鼻内镜手术导航仿真培训系统，其特征在于，所述术前CT处理器件包括分割器件，所述分割器件用于分割采集的术前患者头部CT图像中的眼球、血管、骨头、肿瘤。
6.根据权利要求1所述的鼻内镜手术导航仿真培训系统，其特征在于，还包括球形畸变器件，其与所述鼻内镜视野显示器件连接，将所述鼻内镜视野显示器件获取的二维鼻内镜视野图像根据鼻内镜成像参数加入球形畸变。
7.根据权利要求1所述的鼻内镜手术导航仿真培训系统，其特征在于，所述融合显示器件包括透明度选择器件，所述透明度选择器件与所述鼻内镜视野显示器件和所述术前CT处理器件连接，用于设置所述鼻内镜视野显示器件中的二维鼻内镜视野图像和术前CT处理器件中CT图像体绘制结果的透明度。
8.根据权利要求1所述的鼻内镜手术导航仿真培训系统，其特征在于，所述融合显示器件中的变化器件根据所述手术器械模拟器件中模拟的手术操作，模拟CT图像中肿瘤、眼球、血管拓扑结构的变化。
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|---|---|---|---|---|
| CN105078579A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-25 | 嘉恒医疗科技（上海）有限公司 | 鼻内镜手术导航仿真培训系统 |
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2015
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