[发明专利]基于混合现实技术的种植手术培训系统

权利要求书

1.一种基于混合现实技术的种植手术培训系统，其特征在于，所述系统包括示教演示单元(100)、培训操作单元(200)和培训评价单元(300)，

所述示教演示单元(100)通过示教者在种植手术操作系统进行操作，将操作场景实时传输给培训者，所述操作场景既包括整体操作场景，又包括口内局部操作场景；除实时场景外，还可将事先使用3D摄像机录制的操作场景储存在手术系统中，以便教学时直接在系统中播放；

所述培训操作单元(200)为培训者进行操作训练，并将操作训练过程实时传输给示教者和系统内其他培训者；

所述培训评价单元(300)用于评估术前规划路径和培训者实际植入路径的差别；并通过实时传输的导航图像识别系统对培训者的临床体位及临床姿势进行评价以量化培训者的培训质量；通过操作后视频回放评价系统使培训者对照反思，查找自身操作流程的不足；

所述种植手术培训系统包括数据录入单元(1)、仿真头颅模型单元(2)、图像匹配定位追踪单元(3)、混合现实目镜单元(4)、手术路径规划单元(5)、中心处理单元(6)；

所述数据录入单元(1)用于将术前的CBCT及面部或口内扫描影像进行三维重建，并将采集的数据信息导入中心处理单元(6)；

所述仿真头颅模型(2)包括以下几种形式：

标准仿真头颅模型；

根据术前采集的数字化信息3D打印个性化定制头颅模型；

手术路径规划单元(5)与仿真头颅模型(2)电性或无线连接，以用于数据传输，所述手术路径规划单元(5)可以在术前规划软组织、骨组织的手术操作流程及种植体植入的规格、位置、方向和角度；

图像匹配定位追踪单元(3)识别以下位置信息：

术中识别预先录入系统内的多种型号种植体和配套种植器械的三维结构，能够在术中操作时以虚拟影像的形式实时显示；

术中识别操作者的体位及操作位置信息，并通过实时数据传输系统将操作者的虚拟影像信息传递至系统内其他目镜终端；

术中识别仿真头颅模型的体位信息，并通过实时数据传输系统将操作者的虚拟影像信息传递至系统内其他目镜终端；所述图像匹配定位追踪单元(3)包括种植操作器械定位装置、仿真头颅模型定位装置和操作者体位及姿势定位装置，

其中，所述操作器械定位追踪装置可设置在种植相关器械的表面上；

所述仿真头颅模型定位追踪装置可设置在仿真头颅模型的上颌、下颌、面颊和躯干区域；

所述操作者体位及姿势定位追踪装置可设置在操作者的头、四肢或躯干上；所述混合现实目镜单元(4)佩戴在操作者头部，具有混合现实目镜，通过目镜，操作者可以实时观察到重建的术区情况和种植器械在口腔内软硬组织中进入的深度和方向；

所述中心处理单元(6)用于术前数据录入单元(1)的数据信息处理、植入路径规划；术中图像实时配准融合和数据传输；术后种植精度分析和操作评价；通过中心处理单元(6)的运算处理，仿真头颅模型单元(2)的图像与数据录入单元(1)重建的图像在图像匹配定位追踪单元(3)中进行实时配准融合，并将融合后的图像传递至混合现实目镜(4)中。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，数据录入单元(1)用于录入以下数据信息导入中心处理单元(6)：

术前的标准化模型或口颌系统解剖及功能的数字化信息；

术中的标准化模型或患者个性化颅颌面部及操作场景的实时数字化位置信息和三维立体形态；操作者的坐姿、操作体位及仿真头颅模型的体位；

术后的标准化模型或患者个性化的颅颌面部CBCT影像、面部及口内扫描数据、下颌运动轨迹、最终种植体和修复体数字化信息。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述种植手术操作系统还包括力反馈单元(7)，以在示教和操作过程中模拟现实操作过程中的骨修整及骨切割过程中质地和手感；模拟触碰到黏膜、牙龈、神经血管束的质地和手感；模拟牙龈、黏膜的切开、翻瓣、松解、缝合过程；

所述种植手术操作培训系统还包括声控单元(8)，能够实时对培训者进行语音控制，以便于实时指导和讲解；

所述混合现实目镜(4)与图像匹配定位追踪单元(3)为无线连接，以将图像匹配单元融合的图像实时传输至混合现实目镜中。