[发明专利]手术机器人仿真系统、仿真方法及可读存储介质

说明书

本发明提供一种手术机器人仿真系统、仿真方法及可读存储介质，所述手术机器人仿真系统包括：建模模块、交互模块以及行为判定模块；建模模块用于根据医学影像对预定组织进行三维重建，以得到虚拟组织模型；建模模块还用于对手术器械进行三维重建，以得到虚拟器械模型；交互模块用于接受操作装置输入的指令并将该指令转换为虚拟器械模型的运动参数，以驱动虚拟器械模型根据所述运动参数在所述虚拟组织模型中运动；行为判定模块用于判断虚拟器械模型的运动是否符合预设规范，若不符合则发出警告。如此配置，不但在功能上可对手术过程进行仿真，还可让医生可以在真正手术前就使用操作装置反复进行练习，缩短了医生在手术机器人平台上的学习曲线。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种手术机器人仿真系统、仿真方法及可读存储介质。

背景技术

随着社会经济和科学技术的不断发展，为了可以让医生在临床手术前积累尽可能多的手术操作经验，同时一些还在见习期的医生也可以有实际上手操作的机会，相关的手术仿真培训系统被开发出来。最简单的类似医疗护理一类的仿真人体模型，练习者可以在留有开口的模型上反复插拔或者安装护理器械，模型也具有一定功能的反馈(例如出血、心跳突变或者声音、灯光等等)以直观的方式发出警报，或者完全建立在软件操作基础上的仿真平台，例如导入人体CT数据生成虚拟组织器官的三维模型，在软件界面上做分区、分段、切割等操作。人体各部位手术的仿真模型系统或平台也都相继出现了不少，但都是基于传统手术器械和手术术式开发的仿真系统和平台。

近二十年手术机器人逐渐进入医院，与传统手术相比机器人长时间握持能力、保持稳定的能力和操作精度都有了极大的提升，而且对于病人来说创口更小，恢复期更短，感染概率更低。全面推进手术机器人在医院的应用是必然的，目前世界上已出现多款手术机器人，但是针对这类机器人的手术仿真系统却一直处于空缺状态，医生在面对不同情况的病患手术前依然只有方案上的了解而没有操作上的了解，相关科室的医生急需仿真系统或平台帮助他们缩短在该类手术机器人使用上的学习曲线，提高学习效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术机器人仿真系统、仿真方法及可读存储介质，以解决现有的手术机器人仿真系统空缺的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种手术机器人仿真系统，其包括：建模模块、交互模块以及行为判定模块；

所述建模模块用于根据医学影像对预定组织进行三维重建，以得到虚拟组织模型；所述建模模块还用于对手术器械进行三维重建，以得到虚拟器械模型；

所述交互模块用于接受操作装置输入的指令并将该指令转换为所述虚拟器械模型的运动参数，以驱动所述虚拟器械模型根据所述运动参数在所述虚拟组织模型中运动；

所述行为判定模块用于判断所述虚拟器械模型的运动是否符合预设规范，若不符合则发出警告。

可选的，所述手术机器人仿真系统还包括规划模块以及导航模块；

所述规划模块用于根据所述虚拟组织模型，基于预设算法，得到所述虚拟器械模型的规划路径；

所述导航模块用于根据所述规划路径，引导所述虚拟器械模型的运动方向。

可选的，所述预设算法包括骨架化算法。

可选的，所述预设算法还包括最短路径搜索算法。

可选的，所述导航模块还用于沿所述规划路径，基于预设的距离建立虚拟安全边界。

可选的，根据相对于所述规划路径的距离，所述虚拟安全边界包括内层和外层。

可选的，所述预定组织包括胸腹部，所述虚拟组织模型包括呼吸周期变化模型。

可选的，所述呼吸周期变化模型基于多组所述医学影像，通过插值关键点得到；或者，所述呼吸周期变化模型基于肺叶的体积与时间对应式得到。