[发明专利]一种面向微创心血管介入手术的训练场景模拟系统及方法

权利要求书

1.一种面向心血管微创介入手术的训练场景模拟系统，其包括：

医学信息数据存储系统，其用于存储人体原始医学影像信息和操作记录信息；

医学影像处理与分析应用系统，其用于读取某个选定病例的影像序列，对读入影像序列进行预处理、图像分割和特征提取，将处理后的影像序列输出给医学可视化应用系统；

医学可视化应用系统，其用于在医学影像处理与分析应用系统所处理的影像信息的基础上，利用体绘制算法，对这些信息进行三维重建，从而得到病例术区的血管立体模型，为模拟手术训练提供操作对象，使操作者能够获得手术器械的实时位置信息以及手术器械与血管之间的相对位置。

2.如权利要求1所述的训练场景模拟系统，其中，所述医学影像处理与分析应用系统为基于ITK的系统，其中影像信息采用DICOM格式。

3.如权利要求1所述的训练场景模拟系统，其中，所述医学可视化应用系统为基于VTK的系统。

4.如权利要求1所述的训练场景模拟系统，其中，所述医学信息数据存储系统包括：术区医学影像信息数据存储模块和操作记录信息数据存储模块；所述术区医学影像信息数据存储模块中存有取自临床病例的术区医学影像信息，包括患者的代号、性别、年龄和病理特征的简要描述；所述操作记录信息数据存储模块存储使用人员在整个操作过程中的记录，包括：使用人员的个人信息；操作步骤的顺序、执行时间；整个操作过程的术野录像。

5.如权利要求1所述的训练场景模拟系统，其中，所述医学影像处理与分析应用系统包括：影像序列读取模块、图像处理模块和图像传输模块；所述影像序列读取模块用于从医学信息数据存储系统读取选定病例的CT或MRI影像序列；所述图像处理模块用于在三维重建前对所述影像序列读取模块读取并组织后的影像信息进行预处理和图像分割；所述图像传输模块用于将图像处理模块处理后的影像信息进行包括数据类型转换、信息更新处理，并将这些信息传输至医学可视化应用系统。

6.如权利要求5所述的训练场景模拟系统，其中，所述图像处理模块对所述影像信息进行的预处理包括数据类型转换，并采用分水岭分割方法对图像进行分割。

7.如权利要求1所述的训练场景模拟系统，其中，所述医学可视化应用系统包括图像接收与场景布置模块、体绘制处理模块和前端显示与对象删除模块；所述图像接收与场景布置模块用于接收来自医学影像处理与分析应用系统传来的处理后图像信息，创建图形学对象，最后设置场景的各种属性，对图像信息进行重采样，从而使图像放大或者缩小至与所创建的场景相协调的尺度；所述体绘制处理模块用于处理图像接收与场景布置模块接收并处理后的数据，并对其进行体绘制；所述前端显示与对象删除模块用于将体绘制处理模块的体绘制处理结果进行前端显示，并在显示结束时清空内存。

8.如权利要求7所述的训练场景模拟系统，其中，所述前端显示与对象删除模块首先设置显示窗口的尺寸，检查显卡是否支持GPU运算，在支持的情况下显示所述显示窗口；然后将体绘制处理模块中配置好的几何体放入所述显示窗口中，并设置摄像机的属性，之后开始渲染显示窗口，显示整个重建后的血管三维模型；当关闭所述显示窗口时，将内存清空。

9.一种面向心血管微创介入手术的训练场景模拟方法，其包括：

步骤1、存储人体原始医学影像数据和操作记录信息；

步骤2、读取某个选定病例的影像序列，对读入影像序列进行预处理、图像分割和特征提取，并将处理后的影像序列输出；

步骤3、利用体绘制算法，对所述处理后的影像序列进行三维重建，从而得到病例术区的血管立体模型，为模拟手术训练提供操作对象。使操作者能够获得手术器械的实时位置信息以及手术器械与血管之间的相对位置。