一種外科手術(shù)虛擬仿真方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種外科手術(shù)虛擬仿真方法及系統(tǒng)，該方法包括：實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)；設(shè)備手柄用于控制虛擬手術(shù)器械；根據(jù)位置姿態(tài)參數(shù)，判斷虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作；如果是，利用力學(xué)分析算法對位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，得到虛擬人體組織針對虛擬手術(shù)器械的操作的反饋力；將反饋力傳遞至設(shè)備手柄，以使用戶通過設(shè)備手柄感知到反饋力。可見，本發(fā)明能夠逼真地模擬出人體組織與手術(shù)器械的受力狀態(tài)，并將這種受力狀態(tài)反映至用戶操作的設(shè)備手柄，使醫(yī)生在培訓(xùn)過程中感知到手術(shù)操作的反饋力，從而使培訓(xùn)更接近現(xiàn)實(shí)中的手術(shù)過程，進(jìn)而減少錯(cuò)誤的推斷，從而保證了臨床手術(shù)質(zhì)量。
【專利說明】
一種外科手術(shù)虛擬仿真方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及力學(xué)仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種外科手術(shù)虛擬仿真方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了能夠讓醫(yī)生在臨床手術(shù)前積累盡可能多的手術(shù)操作經(jīng)驗(yàn)，人們提出了外科手術(shù)虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，特別是針對微創(chuàng)外科手術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，外科手術(shù)虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)中的外科手術(shù)虛擬仿真系統(tǒng)能夠根據(jù)真實(shí)的手術(shù)場景仿真出虛擬的手術(shù)環(huán)境中，在手術(shù)仿真環(huán)境中，醫(yī)生可以進(jìn)行類似真實(shí)手術(shù)的操作，以此來積累手術(shù)操作經(jīng)驗(yàn)。
[0003]但是，基于現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)，醫(yī)生在外科手術(shù)虛擬培訓(xùn)的過程中只能憑借視力觀察來推斷手術(shù)中的狀態(tài)，不能感知到手術(shù)操作的反饋力，這樣可能會得出錯(cuò)誤的推斷，對以后進(jìn)入臨床手術(shù)時(shí)，也不利于手術(shù)的進(jìn)行，甚至有可能因?yàn)殄e(cuò)誤的推斷而導(dǎo)致病人康復(fù)延緩、引起其它病變。比如:在進(jìn)行傷口線縫合的臨床手術(shù)過程中，由于培訓(xùn)的過程中缺乏反饋力的感知，很可能出現(xiàn)拉線力度過小或過大的情況，而拉線力度過小會導(dǎo)致傷口愈合較慢，拉線力度過大會過度傷害人體組織，均會影響病人的術(shù)后康復(fù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種外科手術(shù)虛擬仿真方法及系統(tǒng)，以使醫(yī)生在培訓(xùn)過程中感知到手術(shù)操作的反饋力，進(jìn)而減少錯(cuò)誤的推斷，從而保證臨床手術(shù)質(zhì)量。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種外科手術(shù)虛擬仿真方法，該方法包括:
[0006]實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù);所述設(shè)備手柄用于控制虛擬手術(shù)器械；
[0007]根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，判斷所述虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作；
[0008]當(dāng)判定所述虛擬手術(shù)器械在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作時(shí)，利用力學(xué)分析算法對所述位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，得到所述虛擬人體組織針對所述虛擬手術(shù)器械的操作的反饋力；
[0009]將所述反饋力傳遞至所述設(shè)備手柄，以使所述用戶通過所述設(shè)備手柄感知到所述反饋力。
[0010]上述方法中，優(yōu)選地，所述根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，判斷所述虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作，包括:
[0011 ]根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，確定所述虛擬手術(shù)器械在虛擬手術(shù)環(huán)境中的位置；
[0012]判斷所述虛擬手術(shù)器械的位置是否處于所述虛擬人體組織的范圍內(nèi)；
[0013]如果是，則判定所述虛擬手術(shù)器械在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作;如果否，則判定所述虛擬手術(shù)器械沒有在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作。
[0014]上述方法中，優(yōu)選地，所述將所述反饋力傳遞至所述設(shè)備手柄，包括:
[0015]將所述反饋力通過力反饋設(shè)備傳遞至所述設(shè)備手柄，以使所述用戶通過所述設(shè)備手柄感知到所述反饋力。。
[0016]上述方法中，優(yōu)選地，在所述實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)之前，還包括:
[0017]初始化所述位置姿態(tài)參數(shù)。
[0018]本發(fā)明還提供了一種外科手術(shù)虛擬仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0019]參數(shù)獲取單元，用于實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù);所述設(shè)備手柄用于控制虛擬手術(shù)器械；
[0020]操作判斷單元，用于根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，判斷所述虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作；
[0021]反饋力確定單元，用于當(dāng)判定所述虛擬手術(shù)器械在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作時(shí)，利用力學(xué)分析算法對所述位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，得到所述虛擬人體組織針對所述虛擬手術(shù)器械的操作的反饋力；
[0022]反饋力傳遞單元，用于將所述反饋力傳遞至所述設(shè)備手柄，以使所述用戶通過所述設(shè)備手柄感知到所述反饋力。
[0023]上述系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述操作判斷單元包括:
[0024]位置確定子單元，用于根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，確定所述虛擬手術(shù)器械在虛擬手術(shù)環(huán)境中的位置；
[0025]判斷子單元，用于判斷所述虛擬手術(shù)器械的位置是否處于所述虛擬人體組織的范圍內(nèi)；如果是，則判定所述虛擬手術(shù)器械在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作;如果否，則判定所述虛擬手術(shù)器械沒有在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作。
[0026]上述系統(tǒng)中，優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括:
[0027]力反饋設(shè)備，用于將所述反饋力傳遞至所述設(shè)備手柄，以使所述用戶通過所述設(shè)備手柄感知到所述反饋力。
[0028]上述系統(tǒng)中，優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括:初始化單元，用于在所述實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)之前，初始化所述位置姿態(tài)參數(shù)。
[0029]以上本發(fā)明提供的一種外科手術(shù)虛擬仿真方法及系統(tǒng)中，根據(jù)用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)，判斷虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作;如果是，則利用力學(xué)分析算法對所述位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，得到虛擬人體組織針對虛擬手術(shù)器械的操作的反饋力；最后將這個(gè)反饋力傳遞至設(shè)備手柄，以使用戶通過設(shè)備手柄感知到反饋力。
[0030]可見，在用戶(即操作醫(yī)生)進(jìn)行虛擬培訓(xùn)過程中，本發(fā)明能夠逼真地模擬出人體組織與手術(shù)器械的受力狀態(tài)，然后將這種受力狀態(tài)反映至用戶操作的設(shè)備手柄，使醫(yī)生在培訓(xùn)過程中感知到手術(shù)操作的反饋力，從而獲得更加逼真的手術(shù)培訓(xùn)效果，培訓(xùn)更接近現(xiàn)實(shí)中的手術(shù)過程，進(jìn)而減少錯(cuò)誤的推斷，從而保證了臨床手術(shù)質(zhì)量。同時(shí)，在保證臨床手術(shù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步也能改善病人術(shù)后康復(fù)程度，減少病人痛苦，縮短康復(fù)時(shí)間以及提高病人的滿意度。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種外科手術(shù)虛擬仿真方法的流程圖；
[0033]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種硬件結(jié)構(gòu)場景圖；
[0034]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種刀口縫合手術(shù)培訓(xùn)的場景圖；
[0035]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種外科手術(shù)虛擬仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]本發(fā)明的核心是提供一種外科手術(shù)虛擬仿真方法及系統(tǒng)，以使醫(yī)生在培訓(xùn)過程中感知到手術(shù)操作的反饋力，進(jìn)而減少錯(cuò)誤的推斷，從而保證臨床手術(shù)質(zhì)量。
[0038]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0039]參考圖1，圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種外科手術(shù)虛擬仿真方法的流程圖，該方法具體可以包括如下步驟:
[0040]步驟S100、實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例方法的執(zhí)行主體為外科手術(shù)虛擬仿真系統(tǒng)(簡稱仿真系統(tǒng))，在實(shí)際應(yīng)用中，該仿真系統(tǒng)主要應(yīng)用于外科手術(shù)虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)(簡稱培訓(xùn)系統(tǒng))，為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員更有場景性地理解本發(fā)明技術(shù)方案，本發(fā)明以下內(nèi)容在需要時(shí)會以培訓(xùn)系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。
[0042]本發(fā)明中，仿真系統(tǒng)通過對人體組織、手術(shù)器械等其他手術(shù)會涉及到的部件進(jìn)行仿真建模，以此形成虛擬手術(shù)環(huán)境，可以理解的是，這個(gè)虛擬手術(shù)環(huán)境至少包括虛擬人體組織和虛擬手術(shù)器械；同時(shí)，為了建立虛擬手術(shù)環(huán)境與用戶(即操作醫(yī)生)的聯(lián)系，本發(fā)明提供了用于控制虛擬手術(shù)環(huán)境中虛擬手術(shù)器械的設(shè)備手柄，即用戶通過操作設(shè)備手柄來控制虛擬手術(shù)器械，進(jìn)而操作虛擬手術(shù)器械來對虛擬人體組織進(jìn)行手術(shù)。
[0043]對于設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)，其主要表征設(shè)備手柄所處的位置狀態(tài)，在具體實(shí)施過程中，用戶對設(shè)備手柄進(jìn)行不同的操作，會有不同的位置姿態(tài)參數(shù)產(chǎn)生，通過它的變化情況可以確定用戶對設(shè)備手柄進(jìn)行的操作具體是什么，進(jìn)而也就能確定用戶想讓虛擬手術(shù)器械對虛擬人體組織進(jìn)行怎樣的手術(shù)操作，這樣在整個(gè)虛擬手術(shù)環(huán)境中對這個(gè)手術(shù)操作進(jìn)行同步的顯示和操作，以此來達(dá)到對用戶進(jìn)行虛擬手術(shù)體驗(yàn)的目的。
[0044]在具體實(shí)施過程中，先啟動仿真系統(tǒng)，然后對整個(gè)虛擬手術(shù)環(huán)境進(jìn)行初始化，即恢復(fù)設(shè)備手柄的位置姿態(tài)為預(yù)設(shè)的初始狀態(tài)，也就是初始化設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)；同時(shí)，分別將虛擬人體組織和虛擬手術(shù)器械放置在虛擬手術(shù)環(huán)境中預(yù)設(shè)的初始位置。完成初始化過程后，仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)。
[0045]步驟S101、根據(jù)位置姿態(tài)參數(shù)，判斷虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作；如果是，則進(jìn)入步驟S102，如果否，則返回執(zhí)行下一次判斷虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作。
[0046]具體地，在獲取到設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)之后，結(jié)合運(yùn)動學(xué)仿真算法，根據(jù)位置姿態(tài)參數(shù)來確定虛擬手術(shù)器械在虛擬手術(shù)環(huán)境中的位置，在這個(gè)過程中，會根據(jù)用戶對設(shè)備手柄的操作將虛擬手術(shù)器械在虛擬手術(shù)環(huán)境中同步更新至相應(yīng)的位置。
[0047]在確定虛擬手術(shù)器械的位置后，判斷虛擬手術(shù)器械的位置是否處于虛擬人體組織的范圍內(nèi)，也就是，判斷虛擬手術(shù)器械是否接觸到虛擬人體組織；當(dāng)虛擬手術(shù)器械接觸到虛擬人體組織時(shí)，判定虛擬手術(shù)器械在對虛擬人體組織進(jìn)行操作；當(dāng)然，當(dāng)虛擬手術(shù)器械沒有接觸到虛擬人體組織時(shí)，認(rèn)為虛擬手術(shù)器械沒有在對虛擬人體組織進(jìn)行操作。
[0048]步驟S102、利用力學(xué)分析算法對位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，得到虛擬人體組織針對虛擬手術(shù)器械的操作的反饋力；
[0049]本發(fā)明中，特別地，當(dāng)虛擬手術(shù)器械接觸到虛擬人體組織時(shí)，在仿真環(huán)境物理層就會產(chǎn)生仿真力，即檢測用戶操作設(shè)備手柄產(chǎn)生的位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況，根據(jù)這個(gè)變化情況可以確定虛擬手術(shù)器械對虛擬人體組織的操作力度，這時(shí)，模擬現(xiàn)實(shí)中人體組織對這個(gè)操作及操作力度的反饋，結(jié)合力學(xué)分析算法確定虛擬人體組織對該操作及操作力度的反饋力。
[0050]步驟S103、將反饋力傳遞至設(shè)備手柄，以使用戶通過設(shè)備手柄感知到反饋力。
[0051]本發(fā)明中，在確定虛擬人體組織對該操作及操作力度的反饋力后，結(jié)合力學(xué)分析算法將反饋力分解給力反饋設(shè)備，由反饋設(shè)備將這個(gè)反饋力傳遞至設(shè)備手柄，由于用戶是手握操作著設(shè)備手柄的，因此用戶可以在設(shè)備手柄上感知到那個(gè)反饋力。實(shí)際上，同時(shí)，可以理解的是，操作醫(yī)生操控設(shè)備手柄，可以通過這個(gè)力反饋設(shè)備將操控力傳遞至虛擬手術(shù)環(huán)境，對虛擬手術(shù)環(huán)境產(chǎn)生力的影響，可見，本發(fā)明仿真系統(tǒng)在使用過程中體現(xiàn)在虛擬手術(shù)環(huán)境中的虛擬人體組織與虛擬手術(shù)器械的物理層與視覺層上，即用戶可以體驗(yàn)到在手術(shù)中人體組織與手術(shù)器械的受力情況，從而獲得更加逼真的手術(shù)培訓(xùn)效果，培訓(xùn)更接近現(xiàn)實(shí)中的手術(shù)過程，為臨床手術(shù)積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
[0052]參考圖2，示出了一種硬件結(jié)構(gòu)場景圖，圖中，計(jì)算機(jī)4(運(yùn)行有本發(fā)明仿真系統(tǒng))與力反饋設(shè)備2、力反饋設(shè)備6分別通過通訊線纜3、通訊線纜5鏈接在一起，組成硬件系統(tǒng)。在培訓(xùn)的過程中，操作醫(yī)生通過設(shè)備手柄1、設(shè)備手柄7感知虛擬手術(shù)環(huán)境中反饋力的存在。
[0053]進(jìn)一步地，以刀口縫合手術(shù)培訓(xùn)為例，結(jié)合圖2和圖3示出的刀口縫合手術(shù)培訓(xùn)的場景圖，操作醫(yī)生左手、右手分別持設(shè)備手柄1、設(shè)備手柄7，控制虛擬手術(shù)環(huán)境中的虛擬手術(shù)器械15、虛擬手術(shù)器械16做刀口縫合手術(shù)培訓(xùn)，虛擬手術(shù)器械16持縫合針18穿入虛擬人體組織的過程中(用手術(shù)縫合線17對手術(shù)刀口 19進(jìn)行縫合)，操作醫(yī)生通過設(shè)備手柄7感受到縫合針18穿入虛擬人體組織的受力變化，虛擬手術(shù)器械15將縫合針18從虛擬人體組織拔出的過程中，操作醫(yī)生通過設(shè)備手柄I感受到縫合針18從虛擬人體組織拔出的受力變化。在刀口縫合手術(shù)培訓(xùn)中，操作醫(yī)生可以體驗(yàn)到最佳縫合受力情況，更接近現(xiàn)實(shí)中的手術(shù)過程，為臨床手術(shù)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。
[0054]可見，在用戶(即操作醫(yī)生)進(jìn)行虛擬培訓(xùn)過程中，本發(fā)明能夠逼真地模擬出現(xiàn)實(shí)中人體組織與手術(shù)器械的受力狀態(tài)，然后將這種受力狀態(tài)反映至用戶操作的設(shè)備手柄，使操作醫(yī)生在培訓(xùn)過程中感知到手術(shù)操作的反饋力，從而獲得更加逼真的手術(shù)培訓(xùn)效果，培訓(xùn)更接近現(xiàn)實(shí)中的手術(shù)過程，進(jìn)而減少錯(cuò)誤的推斷，從而保證了臨床手術(shù)質(zhì)量。同時(shí)，在保證臨床手術(shù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步也能改善病人術(shù)后康復(fù)程度，減少病人痛苦，縮短康復(fù)時(shí)間以及提高病人的滿意度。
[0055]基于上述本發(fā)明實(shí)施例提供的外科手術(shù)虛擬仿真方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種外科手術(shù)虛擬仿真系統(tǒng)，參考圖4，該仿真系統(tǒng)400可以包括如下內(nèi)容:
[0056]參數(shù)獲取單元401，用于實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù);設(shè)備手柄用于控制虛擬手術(shù)器械；
[0057]操作判斷單元402，用于根據(jù)位置姿態(tài)參數(shù)，判斷虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作；
[0058]反饋力確定單元403，用于當(dāng)判定虛擬手術(shù)器械在對虛擬人體組織進(jìn)行操作時(shí)，利用力學(xué)分析算法對位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，得到虛擬人體組織針對虛擬手術(shù)器械的操作的反饋力；
[0059]反饋力傳遞單元404，用于將反饋力通過力反饋設(shè)備傳遞至設(shè)備手柄，以使用戶通過設(shè)備手柄感知到反饋力。
[0000]本發(fā)明中，上述操作判斷單元402具體可以包括位置確定子單元和判斷子單元，其中:
[0061]位置確定子單元，用于根據(jù)位置姿態(tài)參數(shù)，確定虛擬手術(shù)器械在虛擬手術(shù)環(huán)境中的位置；
[0062]判斷子單元，用于判斷虛擬手術(shù)器械的位置是否處于虛擬人體組織的范圍內(nèi)；如果是，則判定虛擬手術(shù)器械在對虛擬人體組織進(jìn)行操作;如果否，則判定虛擬手術(shù)器械沒有在對虛擬人體組織進(jìn)行操作。
[0063]本發(fā)明中，本發(fā)明仿真系統(tǒng)400具體還可以包括力反饋設(shè)備，用于將反饋力傳遞至設(shè)備手柄，以使用戶通過設(shè)備手柄感知到反饋力。
[0064]另外，本發(fā)明仿真系統(tǒng)400具體還可以包括初始化單元，用于在實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)之前，初始化位置姿態(tài)參數(shù)。
[0065]需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于系統(tǒng)類實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。
[0066]以上對本發(fā)明所提供的一種外科手術(shù)虛擬仿真方法及系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種外科手術(shù)虛擬仿真方法，其特征在于，該方法包括: 實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù);所述設(shè)備手柄用于控制虛擬手術(shù)器械； 根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，判斷所述虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作； 當(dāng)判定所述虛擬手術(shù)器械在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作時(shí)，利用力學(xué)分析算法對所述位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，得到所述虛擬人體組織針對所述虛擬手術(shù)器械的操作的反饋力； 將所述反饋力傳遞至所述設(shè)備手柄，以使所述用戶通過所述設(shè)備手柄感知到所述反饋力。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，判斷所述虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作，包括: 根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，確定所述虛擬手術(shù)器械在虛擬手術(shù)環(huán)境中的位置； 判斷所述虛擬手術(shù)器械的位置是否處于所述虛擬人體組織的范圍內(nèi)； 如果是，則判定所述虛擬手術(shù)器械在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作；如果否，則判定所述虛擬手術(shù)器械沒有在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述將所述反饋力傳遞至所述設(shè)備手柄，包括: 將所述反饋力通過力反饋設(shè)備傳遞至所述設(shè)備手柄，以使所述用戶通過所述設(shè)備手柄感知到所述反饋力。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)之前，還包括: 初始化所述位置姿態(tài)參數(shù)。5.一種外科手術(shù)虛擬仿真系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 參數(shù)獲取單元，用于實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù);所述設(shè)備手柄用于控制虛擬手術(shù)器械； 操作判斷單元，用于根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，判斷所述虛擬手術(shù)器械是否在對虛擬人體組織進(jìn)行操作； 反饋力確定單元，用于當(dāng)判定所述虛擬手術(shù)器械在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作時(shí)，利用力學(xué)分析算法對所述位置姿態(tài)參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，得到所述虛擬人體組織針對所述虛擬手術(shù)器械的操作的反饋力； 反饋力傳遞單元，用于將所述反饋力傳遞至所述設(shè)備手柄，以使所述用戶通過所述設(shè)備手柄感知到所述反饋力。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作判斷單元包括: 位置確定子單元，用于根據(jù)所述位置姿態(tài)參數(shù)，確定所述虛擬手術(shù)器械在虛擬手術(shù)環(huán)境中的位置； 判斷子單元，用于判斷所述虛擬手術(shù)器械的位置是否處于所述虛擬人體組織的范圍內(nèi)；如果是，則判定所述虛擬手術(shù)器械在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作；如果否，則判定所述虛擬手術(shù)器械沒有在對所述虛擬人體組織進(jìn)行操作。7.如權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括: 力反饋設(shè)備，用于將所述反饋力傳遞至所述設(shè)備手柄，以使所述用戶通過所述設(shè)備手柄感知到所述反饋力。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括:初始化單元，用于在所述實(shí)時(shí)獲取用戶操作的設(shè)備手柄的位置姿態(tài)參數(shù)之前，初始化所述位置姿態(tài)參數(shù)。
【文檔編號】G09B9/00GK105931517SQ201610436481
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】于文杰, 張德成, 王朕青, 梁東, 李彥俊
【申請人】重慶金山科技（集團(tuán)）有限公司