CN205569066U - 一种虚拟现实医疗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种虚拟现实医疗系统，涉及一种手术模拟系统，包括：储存单元，储存特定部位的三维模型影像资料；显示单元，接收储存单元的影像资料，以显示特定部位的影像；三维视觉成像单元，供使用者就显示单元显示的影像产生三维视觉成像效果；输入单元，接收使用者针对显示单元的影像而输入预定的进刀方式信息，并将该信息输出至该显示单元；运算单元，输入单元接收预定进刀方式的信息并配合所述储存单元储存的三维模型影像资料，并运算相应的预定进刀方，得出手术模拟结果，并将模拟结果输出并显示在显示单元。本实用新型的虚拟现实医疗系统模拟结果精确，可模拟多种模拟模式，操作简便、设计人性化，且设备成本低廉，易于大范围推广。

Description

一种虚拟现实医疗系统

技术领域

本实用新型涉及一种手术模拟系统，尤其是一种虚拟现实医疗系统。

背景技术

由于临床医学技术不断持续更新进步，故就医学院学生、实习医师甚至资深医师而言，对自身手术技术等专业临床知识须不断学习充实，以提供病患更优质的医疗服务。

就骨科或整形外科手术为例，若无任何手术模拟教学训练器材以供辅助，则实难以预料手术可能结果及是否符合病患期望需求，故手术结果往往多数取决于医生的个人临床经验，且因人体手术亦不容反复实施，故对接受手术病患而言，无任何保障且具有高度风险，甚至有需进行二次手术的可能。

故在的医院或医学院校中，外科手术的模拟已成为基本的训练教学课程。鉴于传统模拟方式多数为纸面(如X光影像)上进行且过于简陋，近年来业内有诸多二维手术视觉模拟设备问世，而可供使用者输入预定的进刀方式，进而在显示器显示对应模拟结果的二维图像。但以人体骨骼系统为例，其轮廓多半呈凹凸不规则弧面状，故仅以二维模型显示，实无法真实描述骨骼结构，且有视觉误差产生，模拟结果精确性低，可靠性达不到预期，故对受训医生实际帮助不大，而无法依赖该模拟结果进行实际手术。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种虚拟现实医疗系统。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种虚拟现实医疗系统，包括：

储存单元，储存特定部位的三维模型影像资料；

显示单元，接收所述储存单元的影像资料，以显示特定部位的影像；

三维视觉成像单元，供使用者就所述显示单元显示的影像产生三维视觉成像效果；

输入单元，接收使用者针对所述显示单元的影像而输入预定的进刀方式信息，并将该信息输出至该显示单元，以于该显示单元显示对应信息的影像；

运算单元，所述输入单元接收预定进刀方式的信息并配合所述储存单元储存的三维模型影像资料，并运算相应的预定进刀方，得出手术模拟结果，并将模拟结果输出并显示在所述显示单元。

作为优选，所述特定部位为骨骼或肌肉组织或肿瘤。

作为优选，所述三维视觉成像单元为使用佩戴而可产生三维视觉成像效果的立体眼镜。

作为优选，所述输入单元模拟医用切割器械或固定器械或夹取器械或剥离器械或刮除器械。

作为优选，所述输入单元具包括手术器械，及与所述手术器械结合的循轨器，所述循轨器将预定进刀方式信息传送至所述运算单元。

本实用新型的有益效果如下：本申请的虚拟现实医疗系统模拟结果精确，可模拟多种模拟模式，操作简便、设计人性化，且设备成本低廉，易于大范围推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型虚拟现实手术系统的系统框图；

图2是本实用新型虚拟现实手术系统的硬件结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供的虚拟现实医疗系统，包括储存单元1、显示单元2、三维视觉成像单元3、输入单元4及运算单元5，用于供使用者6(如实习医生)模拟膝部整形手术，以置换待手术病患的膝部受损关节及娇正其胫骨的异常位置。本实施例中储存单元1、显示单元2及运算单元5实质分别为同一台电脑7的硬盘、显示器及运算处理系统，本实施例可应用于人体或动物的其他肢体部位及组织。

储存单元1储存手术过程所需参考、运用及运算所需的三维模型影像资料，其主要包括术前原始资料11、手术器械资料12、植入物资料13及模拟结果资料14，其中：

术前原始资料11为：任何医用影像设备获取的病患待手术部位的二维影像，再经运算单元5将该二维影像重建所得的三维模型影像资料。

手术器械资料12为：模拟各种外科手术常用器械仪器的三维模型，如骨切割用的骨锯、骨固定用板及骨钉、去除肿瘤用的剥离器及刮匙等。

植入物资料13为：包含拟于手术中植入待手术部位特定处的植入物三维模型，如移植骨及人工修补物。植入物预先经AutoCAD或其他三维软件绘制成模型，预定尺寸外形设计，以便与其他组资料11、12共同处理运算。

模拟结果资料14为：运算单元5依据使用者6通过输入单元4输入的特定进刀方式，配合上述术前原始资料11及对应的手术器械资料12及/或植入物资料13，所运算而得的手术模拟结果。

上述储存单元1所储存的各组三维模型影像资料，经由电脑7内部相关软、硬件的配合，亦同时以三维影像显示于显示单元2。本实施例中三维视觉成像单元3为供使用者6佩戴的立体眼镜，供显示单元2显示的物体影像产生三维视觉成像效果。

本实施例中输入单元4主要包含手术器械41，及与手术器械41前端配合的循轨器42，循轨器42通过传输导线43连接至电脑7。使用者6先选择预定使用的手术器械41后，针对显示单元2显示的三维影像，循轨器42直接接触显示单元2的屏幕21表面，依一预定进刀方式(包括进刀位置、轨迹、角度及施力大小)于屏幕21表面进行模拟。循轨器42相对预设虚拟空间坐标(图未示)的位置、轨迹、角度连同手术器械41的尺寸(如长度)等数据，经传输导线43传送至电脑7，再由运算单元5配合储存单元1储存的三维模型影像资料11、13共同运算，建立手术器械41的三维模型及其与三维模型影像资料11、13的相对位置及于模拟手术中的接触状态。循轨器42内还设有压力传感器(图未示)，可感测屏幕21所获得的压力，并将该压力值传送至电脑7，作为运算单元5运算依据之一(如施力较大进入组织深度较深)。

输入单元还包括使用者6左手操作的键盘44，其配合所示显示单元2屏幕21左上方的拖拉式选单，可供使用者进行如选择各种手术模拟功能、改变画面明暗及模型材料参数，以及前述自AutoCAD系统将植入物资料13载入本系统等必要操作。

运算单元5主要用以运算建立术前原始资料11、手术器械资料12及植入物资料13的三维模型，并依据三维模型及输入单元4所接收使用者6预定进刀方式信息(如上述进刀位置、轨迹、角度及施力大小)后，运算获得对应该预定进刀方式于手术部位的三维手术模拟结果，并将该模拟结果输出并显示于显示单元2，向使用者6提供手术模拟结果。本实施例中运算单元5针对临床骨科手术中常见的操作进刀型态及手术部位组织结构的对应变化，提供多种模拟功能，其包含：

切割：如以骨锯切入骨关节；

断开判定：判定经切割后的结构是否与原骨骼完全分离；

移除：如移开一部分骨结构以便移植人工修补物；

重定位：如移动改变骨结构位置以娇正原异常骨骼；

融合判定：如判定经重定位的骨结构与原骨组织的结合状态，当进行融合模拟时，使用者6须于两预定融合的结构上指定融合表面，运算单元5将于该等欲融合表面间产生骨骼素，并将该两结构判定为同一连续结构。当进行相关软组织愈合模拟时，使用者6须于两预定融合的软组织上指定愈合表面，运算单元5将于该等欲愈合表面间产生软组织体素，并将该两软组织判定为连续。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种虚拟现实医疗系统，其特征在于，包括：

储存单元，储存特定部位的三维模型影像资料；

显示单元，接收所述储存单元的影像资料，以显示特定部位的影像；

三维视觉成像单元，供使用者就所述显示单元显示的影像产生三维视觉成像效果；

输入单元，接收使用者针对所述显示单元的影像而输入预定的进刀方式信息，并将该信息输出至该显示单元，以于该显示单元显示对应信息的影像；

运算单元，所述输入单元接收预定进刀方式的信息并配合所述储存单元储存的三维模型影像资料，并运算相应的预定进刀方，得出手术模拟结果，并将模拟结果输出并显示在所述显示单元。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟现实医疗系统，其特征在于，所述特定部位为骨骼或肌肉组织或肿瘤。

3.根据权利要求1所述的一种虚拟现实医疗系统，其特征在于，所述三维视觉成像单元为使用佩戴而可产生三维视觉成像效果的立体眼镜。

4.根据权利要求1所述的一种虚拟现实医疗系统，其特征在于，所述输入单元模拟医用切割器械或固定器械或夹取器械或剥离器械或刮除器械。

5.根据权利要求4所述的一种虚拟现实医疗系统，其特征在于，所述输入单元具包括手术器械，及与所述手术器械结合的循轨器，所述循轨器将预定进刀方式信息传送至所述运算单元。