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专利号: 2019105667762
申请人: 王寅
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采用VR心脏手术模拟系统进行VR心脏手术模拟的方法,其特征在于:系统包括用于渲染虚拟仿真场景的仿真服务器(1)、用于对心脏模型进行仿真手术操作的手术操作装置(5)、用于对心脏模型进行仿真用药的用药操作装置(8)、与所述仿真服务器(1)相接且用于存储虚拟环境数据的虚拟数据库(11),以及与所述仿真服务器(1)相接且用于生成实际操作场景的实景数据生成单元(13),所述虚拟数据库(11)接有通信接口(12),所述手术操作装置(5)和实景数据生成单元(13)之间依次接有操作数据采集装置(6)和操作数据通信模块(7),所述用药操作装置(8)和实景数据生成单元(13)之间依次接有用药流量采集装置(9)和用药流量通信模块(10),所述仿真服务器(1)的输出端接有VR仿真显示平台(2)、仿真声效模块(3)和VR穿戴设备(4),所述仿真服务器(1)的输入端接有开关模块(15),所述心脏模型具有心肌压力检测模块(14),所述心肌压力检测模块(14)包括传感层和与所述传感层相连接的压敏层,所述操作数据采集装置(6)包括微控制器(61),以及与所述微控制器(61)相接的三轴加速度传感器(63)、影像定位模块(64)和位移传感器(62),所述手术操作装置(5)包括手术刀、手术剪、血管钳、持针器和手术镊,所述手术操作装置(5)包括导管、导丝、穿刺针、血管鞘、球囊和活检针,所述用药操作装置(8)包括输液器、微量泵和输血器,所述VR穿戴设备(4)为头戴式VR设备,方法包括以下步骤:

步骤一、操作初始化:

使用者按下开关模块(15),仿真服务器(1)加载虚拟数据库(11)中的虚拟环境数据和心脏模拟数据,其中虚拟环境数据包括手术场景、手术操作模型和用药操作模型,所述手术操作模型包括手术操作装置虚拟模型和手术操作姿态数据,用药操作模型包括用药操作装置虚拟模型和用药数据,心脏模拟数据包括心脏生理参数和与所述心脏生理参数相对于的心脏仿真姿态数据,VR仿真显示平台(2)根据虚拟环境数据和心脏模拟数据显示三维仿真场景;

步骤二、获取实际操作数据:

步骤201、操作数据采集装置(6)采集手术操作装置(5)的动作状态数据,并将动作状态数据传输通过操作数据通信模块(7)传输给实景数据生成单元(13),实景数据生成单元(13)基于OpenSceneGraph三维引擎、并采用Vitual Planet Builder工具对手术操作装置虚拟模型进行姿态渲染,生成实景三维手术操作姿态数据;

步骤202、用药流量采集装置(9)采集用药操作装置(8)的用药流量,并将用药流量通过用药流量通信模块(10)传输给实景数据生成单元(13),实景数据生成单元(13)基于OpenSceneGraph三维引擎、并采用VitualPlanet Builder工具对用药操作装置虚拟模型进行姿态渲染,生成实景三维用药数据;

步骤203、心肌压力检测模块(14)采集心脏模块在模拟手术过程中的心肌压力数据,并将压力数据传输给仿真服务器(1);

步骤三、生成虚实混合仿真场景:

仿真服务器(1)调取虚拟数据库(11)中的手术场景、与实景三维手术操作姿态数据相对应的手术操作模型、与实景三维用药数据相对于的用药操作模型、与心肌压力数据相对于的心脏仿真姿态数据,然后在仿真服务器(1)中渲染获得虚实混合仿真场景;

步骤四、VR显示:

仿真服务器(1)将虚实混合仿真场景通过VR仿真显示平台(2)和VR穿戴设备(4)显示出来。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:虚拟环境数据还包括手术提示声音,所述手术操作模型还包括手术声效,所述用药操作模型还包括给药声效,步骤四中VR仿真显示平台(2)显示虚实混合仿真场景时,仿真声效模块(3)同时加载手术提示声音、手术声效和给药声效。