[发明专利]一种骨外科手术模拟方法及其应用

说明书

本发明公开了一种骨外科手术模拟方法及其应用，包括：接收用户输入的切割点信息和预清除部位信息，并在骨模型上标记切割点信息对应的切割位置点；以连线最短为目标，沿着构成骨模型的最小几何单元的边，连接各相邻两个切割位置点，形成闭合锯齿状切割边界；将闭合锯齿状切割边界上各夹角平滑为钝角，形成闭合平滑切割边界；从闭合平滑切割边界开始，遍历预清除部位信息对应的所有最小几何单元的边并清除，实现骨切割并基于闭合平滑切割边界形成切割面。本发明提出了一种骨切割的模拟算法，为术前给患者及其家属清晰描述手术过程提供了直观的方式，同时也为老师对新医生的手术教学提供了新的方式，可降低手术的教学与练习成本，增强用户的体验感。

技术领域

本发明属于手术模拟算法技术领域，更具体地，涉及一种骨外科手术模拟方法及其应用。

背景技术

人们生活和工作的节奏越来越快，压力也越来越大，随之而来的，人们的身体健康受到一定的威胁，手术也就越来越多。对于手术的过程，是患者及其家属一直非常关注的问题，因此，如何在术前对他们进行清晰的说明是医生的一项重要工作。另外，对于培养高质量的医生，教授对学生的手术过程讲解也是非常的重要，而为了提高教学效果，手术过程的演示起着举足轻重的作用。

基于上述实际需要，约两年前骨外科手术影像处理开始应用于微软的HoloLens增强现实(AR)眼镜中，并且用于外科手术中，以帮助医生观看参观影像并将手术过程直播给手术外的观摩者(包括患者及其家属，以及医学学生)。但这仅是基于影像方面，还没实现对于手术的实际操作。目前对手术的演示，通常采用模型进行语言讲解，但听者对手术的过程的体验感不强，而当采用实际手术台以及手术实体模型进行演示时，成本高，耗时耗力。

发明内容

本发明提供一种骨外科手术模拟方法及其应用，用以解决现有骨外科手术术前模拟不能直观且低成本地为患者或学生展现手术过程的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种骨外科手术模拟方法，包括：

步骤1、接收用户输入的切割点信息和预清除部位信息，并在骨模型上标记所述切割点信息对应的切割位置点；

步骤2、以连线最短为目标，沿着构成所述骨模型的最小几何单元的边，连接各相邻两个所述切割位置点，形成闭合锯齿状切割边界；

步骤3、移动所述闭合锯齿状切割边界上所述切割位置点对应的各点，以缩短相邻各点之间的距离，形成闭合平滑切割边界；

步骤4、从所述闭合平滑切割边界开始，遍历所述预清除部位信息对应的所有所述最小几何单元的边并清除，实现骨切割，并基于所述闭合平滑切割边界，形成切割面。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种骨切割的模拟算法，该算法基于用户输入的切割点信息，以连线最短为目标，形成闭合锯齿状切割边界，一方面，切割点的形式方便用户输入切割位置信息，另一方面，最大程度的基于切割点模拟出用户实际预切除部位的边界。其次，由于一般3D软件中的最小几何单元为多边形，因此闭合锯齿状切割边界不平滑，为进一步模拟实际预切除部位的边界，对锯齿状切割边界进行平滑。另外，从闭合平滑切割边界开始，沿着预切除部位的表面边界，清除构成预切除部位的最小几何单元。本方法结合用户的输入参与，实现待切割部位的切割，为了术前给患者及其家属清晰描述手术过程，提供了较直观的方式，方便医生及患者和家属，同时该模拟方法也为老师对新医生的手术教学提供了新的方式，可降低手术的教学与练习成本，增强用户的体验感。

上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤2之前，所述方法还包括：

将每个所述切割位置点映射到所述最小几何单元的距离该切割位置点最近的顶点，形成新的切割位置点。