[发明专利]虚拟外科手术模拟方法及其装置

权利要求书

1.一种虚拟外科手术模拟方法，其特征在于，包括如下步骤： （1）对颅颌面进行CT平扫获取扫描数据； （2）利用计算机根据所述扫描数据进行骨组织的三维重建，并进行模拟截骨操作建立颅颌面骨的树状结构模型； （3）操作者通过佩戴光谱分离立体眼镜在虚拟现实互动操作平台上进行骨块三维空间任意视角观察，辅助操作者进行术前设计； （4）操作者通过佩戴数据手套在虚拟现实空间内对所述颅颌面骨的树状结构模型进行骨块三维空间旋转和移位模拟，并通过一与所述计算机相连的触觉反馈设备产生实时力反馈感知，辅助操作者进行外科手术模拟。

2.根据权利要求1所述的虚拟外科手术模拟方法，其特征在于：所述方法还包括： （5）对虚拟外科手术术后效果进行显示。

3.根据权利要求1所述的虚拟外科手术模拟方法，其特征在于： 步骤（1）中CT平扫的扫描基准面平行于眶耳平面并垂直于水平面，扫描范围为颅顶至舌骨水平，扫描数据输出格式为医学数字成像和通讯标准格式。

4.根据权利要求1所述的虚拟外科手术模拟方法，其特征在于： 步骤（2）根据所述扫描数据进行骨组织的三维重建进一步包括： （21）将所述扫描数据载入计算机，载入同时图像重建成体数据； （22）改变CT值的窗宽和窗位，使图像中只包含完整的骨组织，并设定此时的CT值为CT洪斯菲尔德阈值来自动提取骨组织； （23）所述扫描数据经二维预处理和三维预处理来进行骨组织的三维重建。

5.根据权利要求1所述的虚拟外科手术模拟方法，其特征在于： 步骤（2）进行模拟截骨操作建立颅颌面骨的树状结构模型进一步包括： （24）在三维重建的颅颌面骨组织模型上进行区域增长和三维布尔运算，分离上、下颌骨； （25）利用计算机模拟截骨操作功能，在颅颌面骨组织模型上进行上颌骨Le Fort Ⅰ型截骨术、双侧下颌升支矢状劈开术、颏成形截骨术，建立颅颌面骨的树状结构模型。

6.一种虚拟外科手术模拟装置，其特征在于：包括CT扫描设备、计算机、光谱分离立体眼镜、数据手套、触觉反馈设备以及虚拟现实互动操作平台； 所述CT扫描设备用于对颅颌面进行CT平扫获取扫描数据，并将所述扫描数据输入所述计算机； 所述计算机用于根据所述扫描数据进行骨组织的三维重建，并进行模拟截骨操作建立颅颌面骨的树状结构模型； 操作者通过佩戴光谱分离立体眼镜在虚拟现实互动操作平台上进行骨块三维空间任意视角观察，辅助操作者进行术前设计； 操作者通过佩戴数据手套在虚拟现实空间内对所述颅颌面骨的树状结构模型进行骨块三维空间旋转和移位模拟，并通过与所述计算机相连的触觉反馈设备产生实时力反馈感知，辅助操作者进行外科手术模拟。

7.根据权利要求6所述的虚拟外科手术模拟装置，其特征在于：所述装置还包括显示单元： 所述显示单元用于对虚拟外科手术术后效果进行显示。

8.根据权利要求6所述的虚拟外科手术模拟装置，其特征在于： 所述CT扫描设备进行CT平扫的扫描基准面平行于眶耳平面并垂直于水平面，扫描范围为颅顶至舌骨水平，扫描数据输出格式为医学数字成像和通讯标准格式。

9.根据权利要求6所述的虚拟外科手术模拟装置，其特征在于： 所述计算机进一步包括：载入单元、阈值设置单元以及三维重建单元； 所述载入单元用于将所述扫描数据载入计算机，载入同时图像重建成体数据； 所述阈值设置单元用于改变CT值的窗宽和窗位，使图像中只包含完整的骨组织，并设定此时的CT值为CT洪斯菲尔德阈值来自动提取骨组织； 所述三维重建单元用于将所述载入单元载入的所述扫描数据经二维预处理和三维预处理来进行骨组织的三维重建。

10.根据权利要求6所述的虚拟外科手术模拟装置，其特征在于： 所述计算机进一步包括：分离单元以及模型建立单元； 所述分离单元用于在三维重建的颅颌面骨组织模型上进行区域增长和三维布尔运算，分离上、下颌骨； 所述模型建立单元用于利用计算机模拟截骨操作功能，在颅颌面骨组织模型上进行上颌骨Le Fort Ⅰ型截骨术、双侧下颌升支矢状劈开术、颏成形截骨术，建立颅颌面骨的树状结构模型。