基于虚拟现实的眼眶手术训练系统技术方案

本申请提供的一种基于虚拟现实的眼眶手术训练系统。包括：三维模型库、VR穿戴单元、包含力反馈单元与定位单元的操作单元。本申请能够规范手术训练，仿真程度高，交互效果好，并且相应基础设备成本适中，便于大规模的推广和应用，同时还可以进一步为真实临床方案提供更多的可行性建议。

Orbital surgery training system based on virtual reality

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实的眼眶手术训练系统
本申请涉及一种基于虚拟现实的人机互动
，特别是涉及一种基于虚拟现实的眼眶手术训练系统。
技术介绍
肿瘤、炎症和外伤可引起眼眶结构破坏，导致眼球位移、复视、视力下降，甚至失明，手术是眼眶病的主要治疗手段。然而眼眶解剖结构复杂、空间狭小，眶内重要结构云集，手术视野差、暴露困难、手术风险高、难度大、精确性低。当前眼眶医生术中使用的最先进的内镜导航技术仅能解决眼眶深部无法直视和定位的难题，然而如何实现术前设计方案向术中操作精准、稳定、安全的转移是目前临床亟待解决的难题。手术经验的积累是当前提高手术路径选择准确性、术中切割、截骨、复位、固定、打磨和钻孔等操作精确性的唯一方法，以此来提高眼眶手术的精确性和安全性。但眼眶手术的高风险和对手术技巧的高要求使得眼眶外科医生的成长曲线非常陡峭，在临床中的缓慢经验积累严重限制了眼眶外科医生的成长，进而严重限制了眼眶病的治疗水平，造成巨大的社会负担。现有培训系统普遍具有针对性不足、规范性缺失、仿真程度低、交互性差、触觉反馈缺失、警报机制缺失、实时引导缺失、特殊病例个性化培训缺失、造价高昂等一方面或几方面的缺陷，限制了其应用价值和可推广性。其研发因临床专业性不足、技术深度广度不足和合作失效导致多停留于简单的图形展示层面，可用性差。因此，一套可复制、可评价的眼眶外科医生培训设备被行业所亟需。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请要解决的技术问题在于提供一种基于虚拟现实的眼眶手术训练系统，用于解决现有技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种基于虚拟现实的眼眶手术训练系统，所述系统包括：三维模型库，用于存储一或多个三维组织器官模型；VR穿戴单元，用于依据选择的所述三维组织器官模型构建虚拟现实环境并提供相应的虚拟显示；包含力反馈单元与定位单元的操作单元，用于在所述虚拟现实环境中对所述三维组织器官模型进行操作；所述定位单元获得的实时的三维定位信息作为令所述力反馈单元产生相应力反馈感知的基础；所述定位单元包括感应传感器；依据所述定位单元实时追踪所述操作单元的精确位置并得到整个手术训练过程的操作轨迹，以供引导提示或进行评价/打分。于本申请明的一实施例中，所述操作单元为力反馈操作杆或力反馈手套。于本申请明的一实施例中，所述力反馈单元包括受动器，通过产生相应力度的震动以表示相应力反馈感知。于本申请明的一实施例中，所述三维模型库中所存储的所述三维组织器官模型上预设有对应手术路径中每一步骤的位置标注，以作为供引导提示或进行评价/打分的参考。于本申请明的一实施例中，感应传感器为红外感应器或磁感应器。于本申请明的一实施例中，所述操作单元还包括通信单元，用于传输所述三维定位信息和/或控制所述力反馈单元产生相应力反馈感知的控制信号。于本申请明的一实施例中，所述通信单元的通信方式包括：WIFI、NFC、蓝牙、以太网、GSM、4G、及GPRS中任意一种或多种组合。于本申请明的一实施例中，所述VR穿戴单元为VR眼镜或VR头盔。于本申请明的一实施例中，所述三维模型库还用于存储手术环境模型及手术器械模型。如上所述，本申请提供的一种虚拟现实的眼眶手术训练系统和存储介质。所述系统包括：三维模型库，用于存储一或多个三维组织器官模型；VR穿戴单元，用于依据选择的所述三维组织器官模型构建虚拟现实环境并提供相应的虚拟显示；包含力反馈单元与定位单元的操作单元，用于在所述虚拟现实环境中对所述三维组织器官模型进行操作，并依据所述定位单元获得的实时的三维定位信息令所述力反馈单元产生相应力反馈感知。达到了以下有益效果：本申请能够规范手术训练，仿真程度高，交互效果好，并且相应基础设备成本适中，便于大规模的推广和应用，同时还可以进一步为真实临床方案提供更多的可行性建议。附图说明图1为本申请实施例中的一种基于虚拟现实的眼眶手术训练系统的场景示意图。图2为本申请实施例中的一种基于虚拟现实的眼眶手术训练系统的结构示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面以附图为参考，针对本申请的实施例进行详细说明，以便本申请所属
的技术人员能够容易地实施。本申请可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。为了明确说明本申请，省略与说明无关的部件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。在通篇说明书中，当说某部件与另一部件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。当说某部件在另一部件“之上”时，这可以是直接在另一部件之上，但也可以在其之间伴随着其它部件。当对照地说某部件“直接”在另一部件“之上”时，其之间不伴随其它部件。虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等描述。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。此处使用的专业术语只用于言及特定实施例，并非意在限定本申请。此处使用的单数形态，只要语句未明确表示出与之相反的意义，那么还包括复数形态。在说明书中使用的“包括”的意义是把特定特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成分具体化，并非排除其它特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成分的存在或附加。表示“下”、“上”等相对空间的术语可以为了更容易地说明在附图中图示的一部件相对于另一部件的关系而使用。这种术语是指，不仅是在附图中所指的意义，还包括使用中的装置的其它意义或作业。例如，如果翻转附图中的装置，曾说明为在其它部件“下”的某部件则说明为在其它部件“上”。因此，所谓“下”的示例性术语，全部包括上与下方。装置可以旋转90°或其它角度，代表相对空间的术语也据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实的眼眶手术训练系统，其特征在于，所述系统包括：/n三维模型库，用于存储一或多个三维组织器官模型；/nVR穿戴单元，用于依据选择的所述三维组织器官模型构建虚拟现实环境并提供相应的虚拟显示；/n包含力反馈单元与定位单元的操作单元，用于在所述虚拟现实环境中对所述三维组织器官模型进行操作；所述定位单元获得的实时的三维定位信息作为令所述力反馈单元产生相应力反馈感知的基础；/n所述定位单元包括感应传感器；依据所述定位单元实时追踪所述操作单元的精确位置并得到整个手术训练过程的操作轨迹，以供引导提示或进行评价/打分。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的眼眶手术训练系统，其特征在于，所述系统包括：
三维模型库，用于存储一或多个三维组织器官模型；
VR穿戴单元，用于依据选择的所述三维组织器官模型构建虚拟现实环境并提供相应的虚拟显示；
包含力反馈单元与定位单元的操作单元，用于在所述虚拟现实环境中对所述三维组织器官模型进行操作；所述定位单元获得的实时的三维定位信息作为令所述力反馈单元产生相应力反馈感知的基础；
所述定位单元包括感应传感器；依据所述定位单元实时追踪所述操作单元的精确位置并得到整个手术训练过程的操作轨迹，以供引导提示或进行评价/打分。


2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的眼眶手术训练系统，其特征在于，所述操作单元为力反馈操作杆或力反馈手套。


3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的眼眶手术训练系统，其特征在于，所述力反馈单元包括受动器，通过产生相应力度的震动以表示相应的力反馈感知。


4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的眼眶手术训练系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：范先群，宋雪霏，李寅炜，孙柔，周慧芳，贾仁兵，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：新型
国别省市：上海;31