一种基于虚拟现实的模拟穿刺方法及系统与流程

本发明涉及虚拟现实模拟穿刺领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的模拟穿刺方法及系统。

背景技术：

1、传统的腰椎穿刺培训通常依赖于实际手术操作或者模拟器进行模拟训练，其中，通过实际手术操作的方式进行模拟穿刺，其风险和成本均比较高，因此，现有技术中通过使用模拟器进行实践操作教学，以帮助医学学者们学习和熟悉腰椎穿刺操作的步骤和技巧，从而提高操作技能和安全性。

2、腰椎穿刺模拟器是一种模拟人体背部结构和脊柱的设备，通过腰椎穿刺模拟器可以模拟真实的腰椎穿刺操作。但是，需要根据自身具备的经验、观察以及用手触摸方可实现穿刺训练，因此若没有足够的经验，则一次成功完成穿刺训练的概率极低。并且，在使用模拟器进行腰椎穿刺模拟训练时，学者们需要多次练习掌握正确的手部姿势、针头插入角度、针头进入深度等技术要点才能够熟练，而在练习过程中难以发现操作错误的具体原因，即使操作正确也无法明确当前穿刺针的具体位置，没有明确的指标数据。因此通过模拟器的方式进行模拟穿刺训练也难以观察到真实的解剖结构且操作难度较大，即使采用图片或视频等方式进行教学，也很难达到理想的模拟穿刺效果。

3、由此，有必要对现有的腰椎模拟穿刺方案进行改进，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实的模拟穿刺方法及系统，以解决现有技术中通过模拟器进行模拟穿刺训练由于难以观察到真实的解剖结构且操作难度较大而导致模拟穿刺训练效果不佳的问题。

2、本发明的进一步目的是为用户在虚拟环境中能够提供实时指导和反馈，减少实际手术操作的风险。

3、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于虚拟现实的模拟穿刺方法，所述方法包括：

4、获取具有目标识别标贴的医学图像文件，并将所述医学图像文件转化为3d模型文件以上传至虚拟现实设备，其中，目标识别标贴上设有反光点；

5、控制虚拟现实设备检测所述3d模型文件中对应的虚拟识别标贴的反光点，以基于所述反光点确定所述虚拟识别标贴在所述3d模型文件中的位置；

6、通过虚拟现实设备基于所述3d模型文件中虚拟识别标贴设置的穿刺点规划用于模拟穿刺训练的目标穿刺路径。

7、作为本发明的进一步改进，还包括：

8、通过虚拟现实设备实时检测穿刺工具，以确定所述穿刺工具是否在所述目标穿刺路径上。

9、作为本发明的进一步改进，所述穿刺工具由穿刺柄和穿刺针构成，其中，通过虚拟现实设备实时检测穿刺工具，以确定所述穿刺工具是否在所述目标穿刺路径上，包括：

10、实时检测所述穿刺柄上设置的多个反光球，以基于多个反光求确定所述穿刺针的位置；

11、判断所述穿刺针的纵长方向与所述目标穿刺路径是否一致。

12、作为本发明的进一步改进，通过虚拟现实设备基于所述3d模型文件中虚拟识别标贴设置的穿刺点规划用于模拟穿刺训练的目标穿刺路径，包括：

13、响应于对虚拟现实设备的自规划按钮的点击形成穿刺射线；

14、在所述穿刺射线穿过所述穿刺点且距离所述3d模型文件中的其他组件的最短距离小于预设距离时，确定所述穿刺射线为所述目标穿刺路径。

15、作为本发明的进一步改进，在响应于对虚拟现实设备的自规划按钮的点击形成穿刺射线之后，包括：

16、若所述穿刺射线未穿过所述穿刺点或所述穿刺射线距离所述3d模型文件中的其他组件的最短距离大于预设距离，则以触摸为圆心、预设半径为圆的范围内随机选取多个目标点进行最佳路径检测。

17、作为本发明的进一步改进，控制虚拟现实设备检测所述3d模型文件中对应的虚拟识别标贴的反光点，包括：

18、控制所述虚拟现实设备调用深度摄像头，以在所述深度摄像头与所述反光点之间的距离位于预设范围时通过所述深度摄像头检测所述反光点。

19、作为本发明的进一步改进，所述反光点配置为多个，且相邻反光点之间的距离大于设定长度。

20、作为本发明的进一步改进，所述反光点设有4个，相邻反光点之间的距离大于3cm。

21、作为本发明的进一步改进，所述目标识别标贴设为二维码。

22、第二方面，本发明还提供一种基于虚拟现实的模拟穿刺系统，包括：

23、图像获取单元，用于获取具有目标识别标贴的医学图像文件，其中，目标识别标贴上设有反光点；

24、医学影像控制器，用于将所述医学图像文件转化为3d模型文件以上传至虚拟现实设备；以及，

25、虚拟现实设备，用于检测所述3d模型文件中对应的虚拟识别标贴的反光点，以基于所述反光点确定所述虚拟识别标贴在所述3d模型文件中的位置，并基于所述3d模型文件中虚拟识别标贴设置的穿刺点规划用于模拟穿刺训练的目标穿刺路径。

26、第三方面，本发明提供一种终端设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

27、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

28、本发明的有益效果为：

29、本发明的基于虚拟现实的模拟穿刺方法通过获取具有目标识别标贴的医学图像文件并将医学图像文件转化为3d模型文件以上传至虚拟现实设备，然后通过虚拟现实设备对映射到3d模型文件中的虚拟识别标贴上设置的反光点进行检测，以根据所检测的反光点确定虚拟识别标贴在3d模型文件中的位置，最后根据虚拟识别标贴设置的穿刺点形成目标穿刺路径，以供学者们进行模拟穿刺训练。如此，用户通过佩戴虚拟现实设备即可在虚拟环境中进行穿刺手术模拟，由于本发明结合了虚拟现实和现实世界的元素，可以将虚拟的解剖结构和操作步骤与真实环境相结合，因此用户能够感受到真实的触感和反馈，从而能够极大提高模拟穿刺的效果，解决了现有技术中通过模拟器进行模拟穿刺训练由于难以观察到真实的解剖结构且操作难度较大而导致模拟穿刺训练效果不佳的问题。

30、进一步地，本发明的基于虚拟现实的模拟穿刺方法还提供了更安全和可控的模拟环境，与传统的腰椎穿刺手术方案相比，尤其对于初学者而言，用户可以在虚拟环境中进行实时指导和反馈，减少了实际手术操作的风险。

技术特征：

1.一种基于虚拟现实的模拟穿刺方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的模拟穿刺方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的模拟穿刺方法，其特征在于，所述穿刺工具由穿刺柄和穿刺针构成，其中，通过虚拟现实设备实时检测穿刺工具，以确定所述穿刺工具是否在所述目标穿刺路径上，包括：

4.根据权利要求1所述的模拟穿刺方法，其特征在于，通过虚拟现实设备基于所述3d模型文件中虚拟识别标贴设置的穿刺点规划用于模拟穿刺训练的目标穿刺路径，包括：

5.根据权利要求4所述的模拟穿刺方法，其特征在于，在响应于对虚拟现实设备的自规划按钮的点击形成穿刺射线之后，包括：

6.根据权利要求1-5中任一项所述的模拟穿刺方法，其特征在于，控制虚拟现实设备检测所述3d模型文件中对应的虚拟识别标贴的反光点，包括：

7.根据权利要求1-5中任一项所述的模拟穿刺方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的模拟穿刺方法，其特征在于，

9.根据权利要求7所述的模拟穿刺方法，其特征在于，

10.一种基于虚拟现实的模拟穿刺系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种基于虚拟现实的模拟穿刺方法及系统，该方法包括：获取具有目标识别标贴的医学图像文件，并将医学图像文件转化为3D模型文件以上传至虚拟现实设备，其中，目标识别标贴上设有反光点；控制虚拟现实设备检测3D模型文件中对应的虚拟识别标贴的反光点，以基于反光点确定虚拟识别标贴在3D模型文件中的位置；通过虚拟现实设备基于3D模型文件中虚拟识别标贴设置的穿刺点规划用于模拟穿刺训练的目标穿刺路径。本发明解决了现有技术中通过模拟器进行模拟穿刺训练由于难以观察到真实的解剖结构且操作难度较大而导致模拟穿刺训练效果不佳的问题。技术研发人员：黄小静,秦春晖,严兆阳受保护的技术使用者：苏州睿酷医疗科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19