基于虚拟场景的血管介入模拟系统的制作方法

本发明涉及血管介入模拟，具体是基于虚拟场景的血管介入模拟系统。

背景技术：

1、血管介入模拟是一种利用计算机仿真技术，模拟医疗人员进行血管介入手术操作过程的方法，其是一种微创治疗方法，通过导管以及支架等介入性器械进入患者的血管系统，对血管疾病进行治疗或诊断，血管介入模拟系统通过虚拟现实技术以及生物力学模拟等技术手段，模拟真实的血管结构、手术工具以及手术环境，使医疗人员能够在仿真环境中进行训练和实践，提高其手术技能和操作水平，血管介入模拟技术的发展为医学教育以及医生培训提供了重要工具，有助于提高医疗服务的质量和安全性。

2、如何通过虚拟现实技术去构建一个满足血管介入手术的虚拟交互场景，进而形成血管介入手术相对应的介入手术环境，由医疗人员在介入手术环境进行对患者血管的血管介入模拟，并评估血管介入模拟的模拟情况，从而根据模拟情况作出相应调整，以实现完善的血管介入模拟。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供基于虚拟场景的血管介入模拟系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于虚拟场景的血管介入模拟系统，包括终端数据库，所述终端数据库通信连接有虚拟设备调试模块、虚拟场景交互模块、生物力学模拟模块、手术模拟模块以及实时评估模块；

3、所述虚拟设备调试模块用于调试与血管介入模拟相关的虚拟交互设备，并为每个血管介入模拟相关的医疗人员配置与虚拟交互设备进行数据交互的交互账号；

4、所述虚拟场景交互模块用于构建血管介入虚拟交互场景，并建立虚拟交互设备与血管介入虚拟交互场景之间的血管介入手术环境；

5、所述生物力学模拟模块用于在血管介入手术环境下进行对患者血管的生物力学模拟，并生成相应的血管仿真模拟数据；

6、所述手术模拟模块用于在血管介入手术环境下，根据医疗人员通过各自交互账号输入至虚拟交互设备的操作信息，以及血管仿真模拟数据对患者血管进行血管介入模拟；

7、所述实时评估模块用于实时评估血管介入模拟的模拟情况。

8、进一步的，虚拟设备调试模块调试与血管介入模拟相关的虚拟交互设备的过程包括：

9、与血管介入模拟相关的虚拟交互设备包括头戴式显示器、手柄控制器、声音记录设备以及力反馈设备，预设不同虚拟交互设备各自对应在标准运行状态下的设备作业参数，启动若干类型的虚拟交互设备，进而获取每种类型的虚拟交互设备对应的实时设备作业参数，判断每种类型的虚拟交互设备是否需要进行调试；

10、当虚拟交互设备的实时设备作业参数符合其标准运行状态下的设备作业参数，则判断虚拟交互设备不需要进行调试，否则，则安排技术人员对虚拟交互设备进行调试，直至每种类型的虚拟交互设备的实时设备作业参数都符合标准运行状态下的设备作业参数，则调试完成。

11、进一步的，为每个血管介入模拟相关的医疗人员配置与虚拟交互设备进行数据交互的交互账号的过程包括：

12、获取若干个血管介入模拟相关的医疗人员的身份信息，对若干个医疗人员进行编号，并记编号为i，i＝1，2，3，……，n，n为大于0的自然数，将第i个医疗人员的身份信息记为info[i]；

13、预设授权信息表单，授权信息表单记录每个医疗人员对应的正确身份信息以及授权认证信息，授权认证信息用于医疗人员获取虚拟交互设备的交互权限，将编号为i的医疗人员在授权信息表单中对应的正确身份信息标记为info`[i]；

14、当info[i]＝info`[i]时，将授权认证信息发送至info[i]对应的医疗人员处，进而由相应的医疗人员获取虚拟交互设备的交互权限，并根据自身的身份信息生成自身对应的交互账号，通过交互账号与虚拟交互设备进行数据交互；

15、当info[i]≠info`[i]时，表示当前医疗人员的身份信息不符合授权认证信息中相应的正确身份信息，将相应医疗人员的身份信息纳入预设的黑名单中。

16、进一步的，虚拟场景交互模块构建血管介入虚拟交互场景的过程包括：

17、设置影像采集设备获取血管介入模拟相关的若干医疗人员所处实际医疗场景下的医疗环境影像，设置医疗环境影像的单位切分时间，进而按照单位切分时间将医疗环境影像切分为若干个时间节点对应的影像帧；

18、所医疗人员的人员类型包括术前准备人员、术中实施人员以及术后护理人员，将仅包含术前准备人员、仅包含术中实施人员以及仅包含术后护理人员各自的全部影像帧分别合并为第一影像集、第二影像集以及第三影像集，将同时包含术前准备人员与术中实施人员的全部影像帧标记为第一过渡影像集，将同时包含术中实施人员与术后护理人员的全部影像帧标记为第二过渡影像集；

19、将第一影像集、第二影像集以及第三影像集按照各自影像帧对应时间节点由小至大的时间顺序进行拼接，进而构建相应的术前虚拟交互子场景，术中虚拟交互子场景以及术后虚拟交互子场景；

20、根据第一过渡影像集生成拼接术前虚拟交互子场景与术中虚拟交互子场景的第一场景拼接片段，根据第二过渡影像集生成拼接术中虚拟交互子场景与术后虚拟交互子场景的第二场景拼接片段，第一场景拼接片段用于补充术前虚拟交互子场景与术中虚拟交互子场景之间进行过渡的场景拼接细节，第二场景拼接片段用于补充术中虚拟交互子场景与术后虚拟交互子场景之间进行过渡的场景拼接细节，进而最终完成对术前虚拟交互子场景，术中虚拟交互子场景以及术后虚拟交互子场景的场景拼接，并生成相应的血管介入虚拟交互场景。

21、进一步的，建立虚拟交互设备与血管介入虚拟交互场景之间的血管介入手术环境的过程包括：

22、为若干个医疗人员各自对应的全部虚拟交互设备建立一个虚拟映射节点，并将每个医疗人员的交互账号与相应的虚拟映射节点进行绑定，血管介入虚拟交互场景中标注有若干个医疗人员对应的场景布局位置，按照每个医疗人员在血管介入虚拟交互场景相对应的场景布局位置，将医疗人员的交互账号对应的虚拟映射节点映射至相应的场景布局位置处；

23、当全部医疗人员对应的虚拟映射节点都完成映射后，测试每个虚拟映射节点是否能与相对应的交互账号以及虚拟交互设备进行数据交互，若是，则完成当前虚拟交互设备与血管介入虚拟交互场景之间血管介入手术环境的建立，若否，则表示存在不能与交互账号以及虚拟交互设备进行数据交互的虚拟映射节点，定位出不能数据交互的虚拟映射节点，并重新建立相对应的虚拟映射节点，直至完成血管介入手术环境的建立。

24、进一步的，生物力学模拟模块在血管介入手术环境下进行对患者血管的生物力学模拟，并生成相应的血管仿真模拟数据的过程包括：

25、当血管介入手术环境建立完成后，由生物力学模拟模块为术前准备人员、术中实施人员以及术后护理人员分配相应的模拟时段，在各自的模拟时段内，分别进行对患者血管的不同模拟阶段，模拟阶段包括术前准备模拟、术中操作模拟以及术后护理模拟；

26、在术前准备模拟的模拟阶段内，通过对血管手术介入环境下的患者血管进行影像扫描，进而获取患者血管的影像学数据，患者血管的影像学数据包括患者血管的几何形状以及拓扑结构，将影像学数据通过图像处理和分割算法生成患者血管对应的血管三维数据；

27、进而通过血管三维数据对患者血管进行生物力学模拟，构建出相应初始的血管生物力学模型，并在定义血管生物力学模型的血管弹性模量、血流流动速率以及血管边界约束条件后生成最终的血管生物力学模型；

28、通过血管生物力学模型模拟当前患者血管的整体受力情况，进而获取患者血管对应的血管仿真模拟数据，血管仿真模拟数据包括血管壁应力数据、血流压力数据以及血流动力学数据。

29、进一步的，手术模拟模块在血管介入手术环境下，根据医疗人员通过各自交互账号输入至虚拟交互设备的操作信息，以及血管仿真模拟数据对患者血管进行血管介入模拟的过程包括：

30、在术中操作模拟的模拟阶段内，由处于血管介入手术环境下的每位医疗人员通过各自的交互账号输入操作信息至各自对应的虚拟交互设备中，进而虚拟交互设备对应的虚拟映射节点将操作信息映射至血管介入手术环境中，并执行每种操作信息对应的手术模拟动作；

31、将血管仿真模拟数据作为血管介入模拟的模拟数据，进而对患者血管进行血管介入模拟，并获取血管介入模拟对应的实时介入数据，实时介入数据用于反映每种手术模拟动作是否符合各自的手术操作规范；

32、在术后护理模拟的模拟阶段内，对血管介入模拟所产生的伤口进行清洁、更换伤口处的敷料以及对伤口进行止血处理，并记录术后护理模拟对应的全部操作记录生成护理日志，将护理日志发送至终端数据库处进行存储。

33、进一步的，实时评估模块实时评估血管介入模拟的模拟情况的过程包括：

34、由实时评估模块对血管介入模拟的模拟情况进行评估，生成不同的评估结果，并根据评估结果执行相应的处置流程，所述评估结果包括“介入通过”和“介入失败”；

35、当实时介入数据中手术模拟动作不符合其对应手术操作规范的数目为手术模拟动作总数的1/3及以上时，则当前对患者血管的血管介入模拟的模拟情况的评估结果为“介入失败”，当实时介入数据中手术模拟动作不符合其对应手术操作规范的数目为手术模拟动作总数的1/3以下时，则当前对患者血管的血管介入模拟的模拟情况的评估结果为“介入通过”。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过虚拟设备调试模块调试与血管介入模拟相关的全部虚拟交互设备，并为每个与血管介入模拟相关的医疗人员配置与虚拟交互设备进行数据交互的交互账号，通过虚拟场景交互模块构建血管介入虚拟交互场景，并建立虚拟交互设备与血管介入虚拟交互场景之间的血管介入手术环境，通过生物力学模拟模块在血管介入手术环境下对患者血管进行生物力学模拟，并生成血管仿真模拟数据，最终由手术模拟模块在血管介入手术环境下，根据医疗人员各自交互账号输入至虚拟交互设备的操作信息，以及血管仿真模拟数据实现对患者血管的血管介入模拟，并由实时评估模块实时评估血管介入模拟的模拟情况，实现了完善的血管介入模拟。