[发明专利]一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法、系统

说明书

本发明属于手术模拟技术领域，公开了一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法、系统，所述基于虚拟现实的微创外科手术模拟系统包括：数据预处理模块、数据导入模块、中央控制模块、三维图像重建模块、三维立体图像生成模块、立体图像处理模块、手术模拟模块、警告提醒模块、效果评估模块、数据存储模块、更新显示模块。本发明利用VR设备提供的虚拟环境，让医生在虚拟空间中对待手术部位的三维模型进行全方位观察，方便医生对病人病情有充分足够的了解；利用VR设备在虚拟空间中进行的模拟手术操作平台，方便医生在术前进行模拟以实现更为具体的术前规划；虚拟现实中呈现出的的三维医学影像模型更为真实，实现医生和三维影像数据之间的交互。

技术领域

本发明属于手术模拟技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法、系统。

背景技术

目前，肛肠是指肛门、直肠。肛肠疾病是一种常见病，多发病。从广义说发生在肛门、肛管、大肠上的各种疾病都叫肛肠病，常见的肛肠疾病多达100多种。

电子肛肠成像检查系统，是国际公认较为优秀的肛肠成像检查系统，采用医用视频摄像技术，打破传统肛肠镜检查的弊端，医患在检查过程中可同时观察到病灶部位，并可将病灶锁定后打印成像，亦可放大观察，可对肛肠内部深层病灶部位进行图像采集，实时诊断，让医患双方清晰、准确、直观地了解病情，避免误诊、漏诊。目前进行肛肠疾病治疗的手术借助电子肛肠成像检查系统实现，极大提高了手术的方便性，但是由于肛肠所处位置以及肛肠手术治疗的特殊性，手术需要丰富的经验。现有技术中暂无可以进行肛肠外科微创手术模拟的方法，无法实现对肛肠微创手术的模拟，不利于实习医生进行学习和操作。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中暂无可以进行肛肠外科微创手术模拟的方法，无法实现对肛肠微创手术的模拟，不利于实习医生进行学习和操作。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法、系统，旨在解决目前的现有技术中暂无可以进行肛肠外科微创手术模拟的方法，无法实现对肛肠微创手术的模拟，不利于实习医生进行学习和操作的问题。

本发明是这样实现的，一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法，所述基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法包括以下步骤：

步骤一，通过数据导入模块利用数据导入程序建立正常的影像坐标系，并将CT、MRI和PET扫描的医学影像数据导入至计算机；并通过数据预处理模块利用eFilmWorkstation医学图像处理软件对导入的CT、MRI或PET扫描的医学影像数据进行预处理，分割得到不同增强时相的二维图像数据集；

步骤二，通过中央控制模块利用中央处理器、单片机或控制器协调控制三维图像重建模块利用计算机图像处理技术将获得的不同增强时相的二维图像数据集在三维空间上分别重建出立体的三维图像；

所述利用计算机图像处理技术将获得的不同增强时相的二维图像数据集在三维空间上分别重建出立体的三维图像包括：

(2.1)对获得的不同增强时相的二维图像数据集进行处理，获取重建所需的前向投影数据；采用迭代重建算法OSEM对数据进行重建，获取多组重建数据；

所述采用迭代重建算法OSEM对数据进行重建的公式如下：

其中，为不同角度deg下的第j个体素在第k次迭代的图像强度，deg定义如下：

其中，S_l为第l(l＝1,2,...,L)个子集，L为划分的总子集数，M为总体素数，g_i为前向投影数据；p_ij是系统响应矩阵P的元素，即体素j被相应线i探测到的概率；