[发明专利]一种基于虚拟现实的心胸外科手术辅助控制系统

说明书

本发明属于医学技术领域，公开了一种基于虚拟现实的心胸外科手术辅助控制系统，基于虚拟现实的心胸外科手术辅助控制系统包括：信息采集模块、传感模块、图像采集模块、中央控制模块、图像处理模块、三维模型构建模块、病灶信息提取模块、三维病灶模型构建模块、手术规划模块、定位模块、导航模块、手术监控模块、预警模块以及显示模块。本发明利用影像数据进行心胸模型构建，具有更高空间分辨率，更精确丰富的结构信息。本发明在手术前，基于虚拟现实设备重建特异性病灶模型，使医生可以深入病灶内部，以任意角度观察细微病变，做出三维手术规划，相较于传统的通过二维切面的规划方式更加直观、立体、准确、全面。

技术领域

本发明属于医学技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的心胸外科手术辅助控制系统。

背景技术

目前：临床手术是现代医疗的重要诊疗手段，目前复杂外科手术的实施方案，主要依赖于核磁共振、计算机断层扫描等三维医学影像来制定。但临床手术开刀之后，由于存在血液漫流和器官遮挡等生理因素，医生的手术视野比较有限，手术中所见景象往往血肉模糊，加之术中病灶常常发生形态变化，脉管结构存在复杂畸变，往往难以直观辨认。手术室配备的医疗影像设备使用复杂，往往需要配备专门的医护人员来操作仪器，使用不便，医生很难将术中所见血肉模糊的景象与术前影像学图像关联起来，造成了注意力的分散，这种信息不对称的情形导致解剖结构辨识困难，影响术中决策。

近年来，为了解决复杂胸外科手术难以有效开展的问题，结合虚拟现实和增强现实技术的最新发展，主要通过术前术中信息，建立无畸变三维立体图像，捕捉术中视野或手术动作，对术中每一阶段的生理状况进行逐一检测和融合，反馈给医生作为指导。

然而现有技术还没有针对心胸外科的手术辅助技术，同时现有的手术辅助技术无法实时进行手术监控。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术还没有针对心胸外科的手术辅助技术，同时现有的手术辅助技术无法实时进行手术监控。

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心胸外科手术辅助控制系统。

本发明是这样实现的，一种基于虚拟现实的心胸外科手术辅助控制系统，所述基于虚拟现实的心胸外科手术辅助控制系统包括：

信息采集模块、传感模块、图像采集模块、中央控制模块、图像处理模块、三维模型构建模块、病灶信息提取模块、三维病灶模型构建模块、手术规划模块、定位模块、导航模块、手术监控模块、预警模块以及显示模块；

信息采集模块，与中央控制模块连接，用于利用扫描设备或其他输入设备采集患者的相应诊疗信息以及检测影像；

图像处理模块，与中央控制模块连接，用于对采集的相应视频图像进行处理；

所述对采集的相应视频图像进行处理包括：

用尺寸为的块状将采集的尺寸为M×N的图像X转换成基于补丁表示的补丁图像Y，其尺寸为MN×P；

对图像X进行分块，每个图像子块记为X_m,n，其尺寸大小为

针对每个图像子块X_m,n，将给定的尺寸为块状完全覆盖该图像子块，满足关系式再将基于补丁的图像Y内中心像素落入此搜索窗口内的所有补丁构成的含噪图像补丁矩阵记为Z_m,n，然后利用下式将每列元素减去其均值；

其中，

进行信噪分离，提取含噪数据的信号子空间的维度；将每个含噪图像补丁在对应的信号子空间上投影重建，利用图像补丁对准和重叠平均方法，得到消除噪声的纯净图像；

三维模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的相应影像信息构建虚拟胸腔及心脏模型；