虚拟仿真颌骨手术训练系统、方法、设备及可读存储介质技术方案

本发明专利技术涉及虚拟仿真颌骨手术训练系统、方法、设备及可读存储介质，包括手术环境模拟系统，用于提供虚拟手术操作环境，所述虚拟手术操作环境包括虚拟手术室环境以及位于虚拟手术室环境内的三维虚拟颌骨模型和虚拟仿真手术器械；虚拟现实头戴式显示设备，用于显示手术环境模拟系统构造的虚拟手术操作环境；基于力反馈手柄的手术微动力系统，利用力反馈手柄代替实际手术中所使用的手术器械供训练者握持，当在VR手术场景中进行相应手术操作时，力反馈手柄会将手术操作以振动方式反馈给使用者。本发明专利技术可提供虚拟手术操作环境，使用者利用手术微动力系统，在三维虚拟颌骨指定部位，对颌骨进行切割、移动、定位，再进行虚拟钛板、钛钉的颌骨固定操作。钛钉的颌骨固定操作。钛钉的颌骨固定操作。

【技术实现步骤摘要】
虚拟仿真颌骨手术训练系统、方法、设备及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及虚拟仿真技术
，尤其涉及虚拟仿真颌骨手术训练系统、方法、设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]虚拟现实，简称VR，其具体内涵是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。
[0003]虚拟现实头戴显示器设备，简称VR头显VR眼镜，是利用仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术集合的产品，是借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。VR头显VR眼镜是一个跨时代的产品。不仅让每一个爱好者带着惊奇和欣喜去体验，更因为对它诞生与前景的未知而深深着迷。
[0004]借助VR，人们可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学习了解人体内部各器官结构，对虚拟的人体模型进行手术等，观测手术后的效果，还可以利用VR技术训练新医生。
[0005]口腔颌骨外科手术涉及切骨、移动、定位、固定等操作，以治疗牙颌面畸形患者，我国的牙颌面畸形的患者数量庞大，但专业的口腔外科医师队伍严重不足，正规的口腔外科诊疗工作开展也十分有限。而一名合格的口腔医师需要大量的知识积累以及漫长的训练过程，因此应该注重培养高素质、理论知识与临床技能扎实的口腔医师。目前我国的口腔医师的培养方法以多媒体授课为主，结合口腔外科手术观摩教学，几乎没有与之相关的实验操作内容，因为口腔外科手术需要的实验设备、标本和耗材十分昂贵，如：颌骨微动力系统，包括微型电锯、电钻等（国产设备15
‑
20万/套，进口设备40
‑
60万/套）；配套切割耗材，包括锯片、钻头（100
‑
1000元/个）；颌骨坚固内固定材料，包括钛板、钛钉、重建板等（1
‑
3万/术式）；颌骨标本，包括高分子材料和真实标本（200
‑
5000元/套），巨大的经费压力导致实验室教学不能广泛开展，因此亲自动手操作的机会较少，这也造成颌面外科医师的操作技能水平很难达标。

技术实现思路

[0006]本申请为了解决上述技术问题提供虚拟仿真颌骨手术训练系统、方法、设备及可读存储介质。
[0007]本申请通过下述技术方案实现：虚拟仿真颌骨手术训练系统，包括：手术环境模拟系统，用于提供虚拟手术操作环境，虚拟手术室环境以及位于虚拟手术室环境内的三维虚拟颌骨模型和虚拟仿真手术器械；虚拟现实头戴式显示设备，用于显示手术环境模拟系统构造的所述虚拟手术操作环境；基于力反馈手柄的手术微动力系统，利用力反馈手柄代替实际手术中所使用的手
术器械供训练者握持，当在VR手术场景中进行相应手术操作时，力反馈手柄会将手术操作以振动方式反馈给使用者。
[0008]进一步的，所述虚拟仿真手术器械包括切骨锯、松动钳、钻孔器，骨刀，骨凿，木柄、钛板、钛钉中的至少一种。
[0009]进一步的，所述三维虚拟颌骨模型具有常见颌骨畸形形态，解剖学上具备重要解剖标志结构。
[0010]虚拟仿真颌骨手术训练方法，该方法使用了所述的虚拟仿真颌骨手术训练系统，具体包括以下步骤：1，加载所述虚拟手术操作环境；2，选择虚拟仿真手术器械，使用者通过移动力力反馈手柄控制虚拟仿真手术器械运动，继而模拟手术操作。
[0011]一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述虚拟仿真颌骨手术训练方法。
[0012]一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述虚拟仿真颌骨手术训练方法。
[0013]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：1，本专利技术可提供提供虚拟手术操作环境，使用者利用手术微动力系统，在三维虚拟颌骨指定部位，对颌骨进行切割，进而对颌骨进行移动定位，再进行虚拟钛板、钛钉的颌骨坚固内固定操作，能基本模拟临床实际颌骨手术流程；2，本申请利于使受众（主要是口腔医学生、口腔医生）对常见颌骨外科手术的切骨部位有清晰认识；3，利于使用者对颌骨手术截骨后骨段的移动、定位能直观的理解；4，利于使用者深刻理解对切骨后行钛板钛钉坚固内固定的位置、固定方法的选择和原因。
附图说明
[0014]此处所说明的附图用来提供对本说一下实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施方式的限定。
[0015]图1是本专利技术的原理图；图2是力反馈手柄的主视图；图3是力反馈手柄的侧视图；图4是VR交互体验Le Fort I型骨切开术时远距离观察虚拟颅骨及手术台的示意图；图5是VR交互体验下颌支矢状骨劈开术时远距离观察虚拟颅骨及手术台的示意图。
具体实施方式
[0016]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对
本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0017]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0019]本专利技术公开的虚拟仿真颌骨手术训练系统，包括手术环境模拟系统、虚拟现实头戴式显示设备和基于力反馈手柄的手术微动力系统。
[0020]手术环境模拟系统，用于提供虚拟手术操作环境，虚拟手术操作环境包括虚拟手术室环境以及位于虚拟手术室环境内的三维虚拟颌骨模型和虚拟仿真手术器械；该三维虚拟颌骨模型拥有常见颌骨畸形形态，解剖学上具备重要解剖标志结构；虚拟仿真手术器械包括切骨锯、松动钳、钻孔器，骨刀，骨凿，木柄、钛板、钛钉等实际颌骨手术中需要用到的各种器械。
[0021]虚拟现实头戴式显示设备，与手术环境模拟系统连接，用于显示手术环境模拟系统构造的所述虚拟手术操作环境。
[0022]基于力反馈手柄的手术微动力系统，利用力反馈手柄代替实际手术中所使用的手术器械供训练者握持，当在VR手术场景中进行相应手术操作时，力反馈手柄会将手术操作以振动方式反馈给使用者。
[0023]虚拟仿真颌骨手术训练系统的使用方法，如下：使用者可通过旋转、翻转、分离、移动三维虚拟颌骨模型，了解虚拟三维颌骨的重要解剖结构；使用者通过移动力力反馈手柄控制虚拟仿真手术器械运动，继而模拟相关的手术操作，具体如下：1，使用虚拟颌骨微型电锯进行上颌骨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.虚拟仿真颌骨手术训练系统，其特征在于：包括：手术环境模拟系统，用于提供虚拟手术操作环境，所述虚拟手术操作环境包括虚拟手术室环境以及位于虚拟手术室环境内的三维虚拟颌骨模型和虚拟仿真手术器械；虚拟现实头戴式显示设备，用于显示手术环境模拟系统构造的所述虚拟手术操作环境；基于力反馈手柄的手术微动力系统，利用力反馈手柄代替实际手术中所使用的手术器械供训练者握持，当在VR手术场景中进行相应手术操作时，力反馈手柄会将手术操作以振动方式反馈给使用者。2.根据权利要求1所述的虚拟仿真颌骨手术训练系统，其特征在于：所述虚拟仿真手术器械包括切骨锯、松动钳、钻孔器，骨刀，骨凿，木柄、钛板、钛钉中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的虚拟仿真颌骨手术训练系统，其特征在于：所述三维虚拟颌骨模型具有常见颌骨畸形形态，解剖学上具备重要解剖标志结构。4.根据权利要求1所述的虚拟仿真颌骨手术训练系统，其特征在于：所述力反馈手柄包括手柄本...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗恩，朱照琨，邰岳，刘志凯，黄立维，唐丽，刘瑶，刘航航，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：