CN112447297A - 一种3d打印结合vr虚拟现实成像的手术预演操作*** - Google Patents

一种3d打印结合vr虚拟现实成像的手术预演操作*** Download PDF

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Abstract

本发明适用于医疗技术领域，提供了一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，包括扫描仪、计算机、数字电桥贴片、VR显示模块、3D打印模块、建模模块、数据库和动画模块，使用时，通过扫描仪扫描医疗器械和患者，并将扫描数据传输至建模模块建立模型，然后通过动画模块制作VR模拟手术动画，并通过VR进行虚拟手术，重组出实际所需的组织结构，进一步通过3D打印模块打印出各种手术导板，应用于术中，指导精确手术，通过VR技术实现虚拟手术不仅能够达到对接、匹配，手术设计、手术预演、术前医护患沟通交流的目的，而且避免了传统方式制作的手术导板与患者无法完美契合的问题。

Description

一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***
技术领域
本发明属于医疗技术领域，尤其涉及一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***。
背景技术
VR技术又称灵境技术，是数据库(20)世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。VR技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。
目前在部分手术中一般会应用手术导板，而传统方式制作的导板与患者无法完美契合，因此急需一种重组出实际所需的组织结构，并进一步3D打印出各种手术导板，应用于术中，指导精确手术的设备。
发明内容
本发明提供一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，旨在解决目前在部分手术中一般会应用手术导板，而传统方式制作的导板与患者无法完美契合，因此急需一种重组出实际所需的组织结构，并进一步3D打印出各种手术导板，应用于术中，指导精确手术的设备的问题。
本发明是这样实现的，一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，包括扫描仪、计算机、数字电桥贴片、VR显示模块、3D打印模块、建模模块、数据库和动画模块，所述扫描仪与所述计算机电性连接，所述数字电桥贴片、所述VR显示模块与所述计算机连接，用于采集用户动作和导出用户模型，所述3D打印模块与所述计算机连接，用于通过用户模型打印手术导板，所述数据库与所述计算机连接，用于存储所述计算机采集的数据，所述建模模块与所述数据库连接，用于根据采集数据建立模型，所述动画模块与所述数据库连接，用于根据所述建模模块建立的模型生成动画。
优选的，所述扫描仪上连接有摄像头，所述摄像头与所述计算机电性连接，用于采集用户及手术器械特征，并传输至所述计算机内部存储。
优选的，所述数字电桥贴片的数量为多个，多个所述数字电桥贴片并联连接于电路中，用于贴合在用户的身体各个不同部位，采集用户动作。
优选的，所述VR显示模块包括VR眼镜和VR成像头盔，用于佩戴在用户眼部供用户观看模拟手术成像。
优选的，所述3D打印模块与所述VR显示模块连接，用于根据所述扫描仪采集的手术局部数据建立模型，并打印患者手术导板。
优选的，所述计算机上连接有数据传输模块，所述计算机通过所述数据传输模块与所述数据库连接，用于通过所述数据传输模块将采集数据传输至所述数据库内部进行存储。
优选的，所述动画模块与所述建模模块连接，用于根据所述建模模块建立的数据模型生成动画模型。
优选的，所述数据库数据连接于数据转换模块，所述数据转换模块用于将采集的图片数据转换成数字数据。
优选的，所述建模模块包括CT骨骼建模，CTA动脉建模，CTV静脉建模， MRI技术建模、肌腱建模、神经建模、皮肤建模多种建模模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种3D打印结合VR 虚拟现实成像的手术预演操作***，通过设置扫描仪、计算机、数字电桥贴片、 3D打印模块、建模模块、数据库和动画模块，使用时，通过扫描仪扫描医疗器械和患者，并将扫描数据传输至建模模块建立模型，然后通过动画模块制作VR 模拟手术动画，并通过VR进行虚拟手术，重组出实际所需的组织结构，进一步通过3D打印模块打印出各种手术导板，应用于术中，指导精确手术，通过 VR技术实现虚拟手术不仅能够达到对接、匹配，手术设计、手术预演、术前医护患沟通交流的目的，而且避免了传统方式制作的手术导板与患者无法完美契合的问题。
附图说明
图1为本发明的***示意图；
图中：11、摄像头；12、扫描仪；13、计算机；14、数字电桥贴片；15、 VR显示模块；16、3D打印模块；17、手术导板；18、数据传输模块；19、建模模块；20、数据库；21、动画模块；22、数据转换模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，包括扫描仪12、计算机13、数字电桥贴片14、VR显示模块15、3D打印模块16、建模模块19、数据库20和动画模块21，扫描仪 12与计算机13电性连接，数字电桥贴片14、VR显示模块15与计算机13连接，用于采集用户动作和导出用户模型，3D打印模块16与计算机13连接，用于通过用户模型打印手术导板17，数据库20与计算机13连接，用于存储计算机13采集的数据，建模模块19与数据库20连接，用于根据采集数据建立模型，动画模块21与数据库20连接，用于根据建模模块19建立的模型生成动画。
在本实施方式中，使用时通过扫描仪12将全部的手术器械进行扫描，并将扫描后的手术器械图片和数据通过数据传输模块18传输至数据转换模块22对扫描仪12和摄像头11扫描和拍摄的图片数据进行处理，并传输至建模模块19 对医疗器械进行建造模型，然后通过数字电桥贴片14采集医护人员的手术动作，将数据传输至计算机13，计算机13将手术医师的手术和身体信息动作传输至建模模块19内部进行建模，建模完成后，将构建的模型传输至动画模块 21内部，动画模块21根据手术医师的手术动作、使用的手术器械等模型建立相同的动画模型，当患者需要进行手术时，通过扫描仪12和摄像头11扫描拍摄患者手术部位和身体结构，并通过建模模块19通过采集信息，CT骨骼建模， CTA动脉建模，CTV静脉建模，MRI技术建模、肌腱建模、神经建模、皮肤建模构建完整的人体结构，医护人员根据手术类型调取数据库20内部存储的相同手术的资料，并与患者自身扫描情况对比，复合成属于该患者的模拟手术场景，通过VR技术实现虚拟手术对接、匹配，达到手术设计、手术预演、术前医护患沟通交流的目的，并将各种组织、器械数据转化为包含各种组织，且可相互间分离的3D打印实物，在术中作为手术导板进行应用，避免了传统方式制作的导板与患者无法完美契合的问题。
在本实施方式中，计算机13上连接有摄像头11和扫描仪12，使用时，首先通过扫描仪12和摄像头11将全部的手术器械进行扫描，扫描后的手术器械图片和数据通过数据传输模块18传输至数据库20内部进行存储，数据库20 连接有数据转换模块22，用于对扫描仪12和摄像头11扫描和拍摄的图片数据进行处理，并传输至建模模块19，建模模块19接收到该数据后，对医疗器械进行建造模型，然后将数字电桥贴片14粘贴在手术医师的身体上，手术医师更具不同的手术进行模拟手术操作，操作过程中，通过数字电桥贴片14进行捕捉手术医师的动作和行为，并通过摄像头11和扫描仪12采集医护人员的身体信息，然后将数据传输至计算机13，计算机13将手术医师的手术和身体信息动作传输至建模模块19内部进行建模，建模完成后，将构建的模型传输至动画模块21内部，动画模块21根据手术医师的手术动作、使用的手术器械等模型建立相同的动画模型，并传输至数据库20中进行存储，使数据库中存储多种常规手术的模拟动画模型，当患者需要进行手术时，通过扫描仪12和摄像头11扫描拍摄患者手术部位和身体结构，并通过建模模块19通过采集信息，CT骨骼建模，CTA动脉建模，CTV静脉建模，MRI技术建模、肌腱建模、神经建模、皮肤建模构建完整的人体结构，医护人员根据手术类型调取数据库20内部存储的相同手术的资料，并与患者自身扫描情况对比，复合成属于该患者的模拟手术场景，VR显示模块15与数据库20连接，可以导出数据库20内部存储的虚拟手术资料，并展示给医护人员和患者，患者只需要佩戴VR眼镜或VR头盔进行观看即可，通过VR技术实现虚拟手术对接、匹配，达到手术设计、手术预演、术前医护患沟通交流的目的，并将各种组织、器械数据转化为包含各种组织，且可相互间分离的3D打印实物，在术中作为手术导板进行应用，然后通过各种医疗设备和采集设备进行检查过后重建了一个虚拟的人体局部解剖结构，并通过VR进行虚拟手术，重组出实际所需的组织结构，进一步3D打印出各种导板，应用于术中，使手术更加精确。
进一步的，扫描仪12上连接有摄像头11，摄像头11与计算机13电性连接，用于采集用户及手术器械特征，并传输至计算机13内部存储。
在本实施方式中，在扫描仪12上连接摄像头11，且摄像头11与与计算机 13电性连接，用于采集用户及手术器械特征，并传输至计算机13内部存储，存储至计算机13的数据库20中，用于对医疗器械和患者身体进行建模。
进一步的，数字电桥贴片14的数量为多个，多个数字电桥贴片14并联连接于电路中，用于贴合在用户的身体各个不同部位，采集用户动作。
在本实施方式中，设置多个数字电桥贴片14，用于将多个数字电桥贴片14 与医护人员的身体不同部位贴合，采集医护人员手术过程中的动作，并生成模拟动画存储至数据库20中。
进一步的，VR显示模块15包括VR眼镜和VR成像头盔，用于佩戴在用户眼部供用户观看模拟手术成像。
在本实施方式中，VR显示模块15用于供用户通过虚拟成像技术观看手术过程，对手术方式，手术风险和手术方法有一定的了解，减轻患者的心理压力。
进一步的，3D打印模块16与VR显示模块15连接，用于根据扫描仪12 采集的手术局部数据建立模型，并打印患者手术导板。
在本实施方式中，通过扫面议12扫描采集患者手术局部的数据，并建立模型，通过重建虚拟的人体局部解剖结构，并通过VR进行虚拟手术，重组出实际所需的组织结构，进一步3D打印出各种导板，应用于术中，指导精确手术。
进一步的，计算机13上连接有数据传输模块18，计算机13通过数据传输模块18与数据库20连接，用于通过数据传输模块18将采集数据传输至数据库 20内部进行存储。
在本实施方式中，设置数据传输模块18用于将数据库20与计算机13连接，将摄像头11、扫描仪12、数字电桥贴片14采集的数据传输至数据库20内部惊醒存储。
进一步的，动画模块21与建模模块19连接，用于根据建模模块19建立的数据模型生成动画模型。
在本实施方式中，将动画模块21与建模模块19连接，用于通过建模模块建立的数字模型生成动画模型，并传输至VR显示模块15内部，展示给用户观看手术过程。
进一步的，数据库20数据连接于数据转换模块22，数据转换模块22用于将采集的图片数据转换成数字数据。
在本实施方式中，设置数据转换模块22，用于将扫描仪12和摄像头11采集的图片信息转换成数字信息，并传输至建模模块19内部，通过建模模块19 构建手术模型。
进一步的，建模模块19包括CT骨骼建模，CTA动脉建模，CTV静脉建模，MRI技术建模、肌腱建模、神经建模、皮肤建模多种建模模块。
在本实施方式中，通过CT骨骼建模，CTA动脉建模，CTV静脉建模， MRI技术建模、肌腱建模、神经建模、皮肤建模构建完整的人体结构，并在人体结构模型上实施手术，从而重组出实际所需的组织结构，进一步3D打印出各种导板，应用于术中，指导精确手术。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，包括扫描仪(12)、计算机(13)、数字电桥贴片(14)、VR显示模块(15)、3D打印模块(16)、建模模块(19)、数据库(20)和动画模块(21)，其特征在于：所述扫描仪(12)与所述计算机(13)电性连接，所述数字电桥贴片(14)、所述VR显示模块(15)与所述计算机(13)连接，用于采集用户动作和导出用户模型，所述3D打印模块(16)与所述计算机(13)连接，用于通过用户模型打印手术导板(17)，所述数据库(20)与所述计算机(13)连接，用于存储所述计算机(13)采集的数据，所述建模模块(19)与所述数据库(20)连接，用于根据采集数据建立模型，所述动画模块(21)与所述数据库(20)连接，用于根据所述建模模块(19)建立的模型生成动画。
2.如权利要求1所述的一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，其特征在于：所述扫描仪(12)上连接有摄像头(11)，所述摄像头(11)与所述计算机(13)电性连接，用于采集用户及手术器械特征，并传输至所述计算机(13)内部存储。
3.如权利要求1所述的一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，其特征在于：所述数字电桥贴片(14)的数量为多个，多个所述数字电桥贴片(14)并联连接于电路中，用于贴合在用户的身体各个不同部位，采集用户动作。
4.如权利要求1所述的一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，其特征在于：所述VR显示模块(15)包括VR眼镜和VR成像头盔，用于佩戴在用户眼部供用户观看模拟手术成像。
5.如权利要求1所述的一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，其特征在于：所述3D打印模块(16)与所述VR显示模块(15)连接，用于根据所述扫描仪(12)采集的手术局部数据建立模型，并打印患者手术导板。
6.如权利要求1所述的一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，其特征在于：所述计算机(13)上连接有数据传输模块(18)，所述计算机(13)通过所述数据传输模块(18)与所述数据库(20)连接，用于通过所述数据传输模块(18)将采集数据传输至所述数据库(20)内部进行存储。
7.如权利要求1所述的一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，其特征在于：所述动画模块(21)与所述建模模块(19)连接，用于根据所述建模模块(19)建立的数据模型生成动画模型。
8.如权利要求1所述的一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，其特征在于：所述数据库(20)数据连接于数据转换模块(22)，所述数据转换模块(22)用于将采集的图片数据转换成数字数据。
9.如权利要求1所述的一种3D打印结合VR虚拟现实成像的手术预演操作***，其特征在于：所述建模模块(19)包括CT骨骼建模，CTA动脉建模，CTV静脉建模，MRI技术建模、肌腱建模、神经建模、皮肤建模多种建模模块。
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