一種虛擬現實醫療系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種虛擬現實醫療系統，涉及一種手術模擬系統，包括：儲存單元，儲存特定部位的三維模型影像資料；顯示單元，接收儲存單元的影像資料，以顯示特定部位的影像；三維視覺成像單元，供使用者就顯示單元顯示的影像產生三維視覺成像效果；輸入單元，接收使用者針對顯示單元的影像而輸入預定的進刀方式信息，并將該信息輸出至該顯示單元；運算單元，輸入單元接收預定進刀方式的信息并配合所述儲存單元儲存的三維模型影像資料，并運算相應的預定進刀方，得出手術模擬結果，并將模擬結果輸出并顯示在顯示單元。本實用新型的虛擬現實醫療系統模擬結果精確，可模擬多種模擬模式，操作簡便、設計人性化，且設備成本低廉，易于大范圍推廣。
【專利說明】
一種虛擬現實醫療系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種手術模擬系統，尤其是一種虛擬現實醫療系統。
【背景技術】
[0002]由于臨床醫學技術不斷持續更新進步，故就醫學院學生、實習醫師甚至資深醫師而言，對自身手術技術等專業臨床知識須不斷學習充實，以提供病患更優質的醫療服務。
[0003]就骨科或整形外科手術為例，若無任何手術模擬教學訓練器材以供輔助，則實難以預料手術可能結果及是否符合病患期望需求，故手術結果往往多數取決于醫生的個人臨床經驗，且因人體手術亦不容反復實施，故對接受手術病患而言，無任何保障且具有高度風險，甚至有需進行二次手術的可能。
[0004]故在的醫院或醫學院校中，外科手術的模擬已成為基本的訓練教學課程。鑒于傳統模擬方式多數為紙面(如X光影像)上進行且過于簡陋，近年來業內有諸多二維手術視覺模擬設備問世，而可供使用者輸入預定的進刀方式，進而在顯示器顯示對應模擬結果的二維圖像。但以人體骨骼系統為例，其輪廓多半呈凹凸不規則弧面狀，故僅以二維模型顯示，實無法真實描述骨骼結構，且有視覺誤差產生，模擬結果精確性低，可靠性達不到預期，故對受訓醫生實際幫助不大，而無法依賴該模擬結果進行實際手術。
【實用新型內容】
[0005]為解決上述問題，本實用新型提出一種虛擬現實醫療系統。
[0006]本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0007]—種虛擬現實醫療系統，包括:
[0008]儲存單元，儲存特定部位的三維模型影像資料；
[0009]顯示單元，接收所述儲存單元的影像資料，以顯示特定部位的影像；
[0010]三維視覺成像單元，供使用者就所述顯示單元顯示的影像產生三維視覺成像效果;
[0011]輸入單元，接收使用者針對所述顯示單元的影像而輸入預定的進刀方式信息，并將該信息輸出至該顯示單元，以于該顯示單元顯示對應信息的影像；
[0012I運算單元，所述輸入單元接收預定進刀方式的信息并配合所述儲存單元儲存的三維模型影像資料，并運算相應的預定進刀方，得出手術模擬結果，并將模擬結果輸出并顯示在所述顯示單元。
[0013]作為優選，所述特定部位為骨骼或肌肉組織或腫瘤。
[0014]作為優選，所述三維視覺成像單元為使用佩戴而可產生三維視覺成像效果的立體眼鏡。
[0015]作為優選，所述輸入單元模擬醫用切割器械或固定器械或夾取器械或剝離器械或刮除器械。
[0016]作為優選，所述輸入單元具包括手術器械，及與所述手術器械結合的循軌器，所述循軌器將預定進刀方式信息傳送至所述運算單元。
[0017]本實用新型的有益效果如下:本申請的虛擬現實醫療系統模擬結果精確，可模擬多種模擬模式，操作簡便、設計人性化，且設備成本低廉，易于大范圍推廣。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是本實用新型虛擬現實手術系統的系統框圖；
[0020]圖2是本實用新型虛擬現實手術系統的硬件結構圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022]如圖1所示，本實施例提供的虛擬現實醫療系統，包括儲存單元1、顯示單元2、三維視覺成像單元3、輸入單元4及運算單元5，用于供使用者6(如實習醫生)模擬膝部整形手術，以置換待手術病患的膝部受損關節及嬌正其脛骨的異常位置。本實施例中儲存單元1、顯示單元2及運算單元5實質分別為同一臺電腦7的硬盤、顯示器及運算處理系統，本實施例可應用于人體或動物的其他肢體部位及組織。
[0023]儲存單元I儲存手術過程所需參考、運用及運算所需的三維模型影像資料，其主要包括術前原始資料11、手術器械資料12、植入物資料13及模擬結果資料14，其中:
[0024]術前原始資料11為:任何醫用影像設備獲取的病患待手術部位的二維影像，再經運算單元5將該二維影像重建所得的三維模型影像資料。
[0025]手術器械資料12為:模擬各種外科手術常用器械儀器的三維模型，如骨切割用的骨鋸、骨固定用板及骨釘、去除腫瘤用的剝離器及刮匙等。
[0026]植入物資料13為:包含擬于手術中植入待手術部位特定處的植入物三維模型，如移植骨及人工修補物。植入物預先經AutoCAD或其他三維軟件繪制成模型，預定尺寸外形設計，以便與其他組資料11、12共同處理運算。
[0027]模擬結果資料14為:運算單元5依據使用者6通過輸入單元4輸入的特定進刀方式，配合上述術前原始資料11及對應的手術器械資料12及/或植入物資料13，所運算而得的手術模擬結果。
[0028]上述儲存單元I所儲存的各組三維模型影像資料，經由電腦7內部相關軟、硬件的配合，亦同時以三維影像顯示于顯示單元2。本實施例中三維視覺成像單元3為供使用者6佩戴的立體眼鏡，供顯示單元2顯示的物體影像產生三維視覺成像效果。
[0029]本實施例中輸入單元4主要包含手術器械41，及與手術器械41前端配合的循軌器42，循軌器42通過傳輸導線43連接至電腦7。使用者6先選擇預定使用的手術器械41后，針對顯示單元2顯示的三維影像，循軌器42直接接觸顯示單元2的屏幕21表面，依一預定進刀方式(包括進刀位置、軌跡、角度及施力大小)于屏幕21表面進行模擬。循軌器42相對預設虛擬空間坐標(圖未示)的位置、軌跡、角度連同手術器械41的尺寸(如長度)等數據，經傳輸導線43傳送至電腦7，再由運算單元5配合儲存單元I儲存的三維模型影像資料11、13共同運算，建立手術器械41的三維模型及其與三維模型影像資料11、13的相對位置及于模擬手術中的接觸狀態。循軌器42內還設有壓力傳感器(圖未示)，可感測屏幕21所獲得的壓力，并將該壓力值傳送至電腦7，作為運算單元5運算依據之一(如施力較大進入組織深度較深)。
[0030]輸入單元還包括使用者6左手操作的鍵盤44，其配合所示顯示單元2屏幕21左上方的拖拉式選單，可供使用者進行如選擇各種手術模擬功能、改變畫面明暗及模型材料參數，以及前述自AutoCAD系統將植入物資料13載入本系統等必要操作。
[0031]運算單元5主要用以運算建立術前原始資料11、手術器械資料12及植入物資料13的三維模型，并依據三維模型及輸入單元4所接收使用者6預定進刀方式信息(如上述進刀位置、軌跡、角度及施力大小)后，運算獲得對應該預定進刀方式于手術部位的三維手術模擬結果，并將該模擬結果輸出并顯示于顯示單元2，向使用者6提供手術模擬結果。本實施例中運算單元5針對臨床骨科手術中常見的操作進刀型態及手術部位組織結構的對應變化，提供多種模擬功能，其包含:
[0032]切割:如以骨鋸切入骨關節；
[0033]斷開判定:判定經切割后的結構是否與原骨骼完全分離；
[0034]移除:如移開一部分骨結構以便移植人工修補物；
[0035]重定位:如移動改變骨結構位置以嬌正原異常骨骼；
[0036]融合判定:如判定經重定位的骨結構與原骨組織的結合狀態，當進行融合模擬時，使用者6須于兩預定融合的結構上指定融合表面，運算單元5將于該等欲融合表面間產生骨骼素，并將該兩結構判定為同一連續結構。當進行相關軟組織愈合模擬時，使用者6須于兩預定融合的軟組織上指定愈合表面，運算單元5將于該等欲愈合表面間產生軟組織體素，并將該兩軟組織判定為連續。
[0037]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種虛擬現實醫療系統，其特征在于，包括: 儲存單元，儲存特定部位的三維模型影像資料； 顯示單元，接收所述儲存單元的影像資料，以顯示特定部位的影像； 三維視覺成像單元，供使用者就所述顯示單元顯示的影像產生三維視覺成像效果； 輸入單元，接收使用者針對所述顯示單元的影像而輸入預定的進刀方式信息，并將該信息輸出至該顯示單元，以于該顯示單元顯示對應信息的影像； 運算單元，所述輸入單元接收預定進刀方式的信息并配合所述儲存單元儲存的三維模型影像資料，并運算相應的預定進刀方，得出手術模擬結果，并將模擬結果輸出并顯示在所述顯示單元。2.根據權利要求1所述的一種虛擬現實醫療系統，其特征在于，所述特定部位為骨骼或肌肉組織或腫瘤。3.根據權利要求1所述的一種虛擬現實醫療系統，其特征在于，所述三維視覺成像單元為使用佩戴而可產生三維視覺成像效果的立體眼鏡。4.根據權利要求1所述的一種虛擬現實醫療系統，其特征在于，所述輸入單元模擬醫用切割器械或固定器械或夾取器械或剝離器械或刮除器械。5.根據權利要求4所述的一種虛擬現實醫療系統，其特征在于，所述輸入單元具包括手術器械，及與所述手術器械結合的循軌器，所述循軌器將預定進刀方式信息傳送至所述運算單元。
【文檔編號】A61B34/10GK205569066SQ201620169337
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月7日
【發明人】陳華欽
【申請人】上海盟云移軟網絡科技股份有限公司