[发明专利]基于运动捕捉和混合现实的眼科手术培训系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于运动捕捉和混合现实的眼科手术培训系统及方法。所述基于运动捕捉和混合现实的眼科手术培训系统通过3D摄像显微镜实时采集手术过程中动物眼球标本的正面三维图像，通过在手术工具上设置脉冲激光探测器定位所述手术工具的位置，通过中央处理器比对所述手术工具的位置与标准位置的差别，给出位置纠正信息，通过中央处理器根据手术进程给出指导信息，并将位置纠正信息和指导信息叠加到所述3D摄像显微镜采集的正面三维图像中，由混合现实显示终端显示出来，能够提升眼科手术培训的真实感与临场感，提高手术培训中的实时指导作用，缩短眼科手术培训周期，降低眼科手术培训成本，提升培训质量。

技术领域

本发明涉及医疗培训技术领域，尤其涉及一种基于运动捕捉和混合现实的眼科手术培训系统及方法。

背景技术

眼睛是人头部非常重要的器官，由于其结构复杂，极其脆弱，位置在人的头部，因此对眼睛进行的眼科手术，是医院最困难的手术中的一种，为了完成眼科手术需要医生具有极高的技术。目前全国共有眼科医生28000名左右，但能开展内眼手术的不足4000人，能够独立完成诸如角膜移植等高难度眼科手术的医生不足百人，眼科医生资源仍然十分匮乏，使得眼科疾病的治疗受到了极大限制，如何更多、更快地培养掌握眼科手术的医生成为急迫要解决的的一道难题。

传统的眼科手术培训方法主要是集中讲授、观摩教学、替代物(如选择猪的眼球)演练及现场指导式实操，由于培训时学员观看角度与医生操作角度存在差异、观摩教学人数受限、替代物演练临场感不足、现场实操风险大等原因，即便是资深眼科医生掌握这项手术都需要较长时间，而年轻医生的培养周期就更为漫长。虚拟眼科手术培训的问题是设备和程序复杂昂贵，并且与真实手术的模拟度还是较大距离，真实感不强。

虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，它利用计算机创造一个虚拟空间，用户通过VR眼镜能够完全沉浸到该虚拟空间中，利用双目视觉原理，虚拟空间在眼镜中是3D立体的，从而达到身临其境的效果。由虚拟现实技术发展而来的增强现实(Augmented Reality，AR)技术是将虚拟的信息叠加到真实世界中，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验，不同于虚拟现实技术，采用增强现实技术用户不仅能够看到由计算机生成的虚拟信息，还能够看到现有世界的真实信息，临场感与真实感都更强。混合现实技术(Mixed Reality，MR)结合了AR技术和VR技术，它将光学镜头拍摄到的真实物理世界的影像传输到处理器，处理器对该影像进行图像处理，并进行增强叠加，由于处理速度快，在沉浸显示设备中显示出来的，经过叠加和优化的图像，与真实物理世界的时间延迟在几十毫秒，完全可以看作是真实物理世界的实时影像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于运动捕捉和混合现实的眼科手术培训系统，能够真实再现眼科手术进程，并对培训人员进行实时指导，提升眼科手术培训的真实感与临场感，缩短眼科手术培训周期，降低眼科手术培训成本。

本发明的目的还在于提供一种基于运动捕捉和混合现实的眼科手术培训方法，能够真实再现眼科手术进程，并对培训人员进行实时指导，提升眼科手术培训的真实感与临场感，缩短眼科手术培训周期，降低眼科手术培训成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于运动捕捉和混合现实的眼科手术培训系统，包括：仿真手术台、设于所述仿真手术台上的动物眼球标本、对应所述动物眼球标本设置的3D摄像显微镜、与所述3D摄像显微镜通讯连接的中央处理器、对应所述动物眼球标本设置且与所述中央处理器通讯连接至少三个激光脉冲发射器、与中央处理器通讯连接的混合现实显示终端以及与所述中央处理器通讯连接的手术工具；

所述手术工具上设有激光脉冲探测器及与所述激光脉冲探测器及中央处理器均通讯连接的通讯模块；

所述3D摄像显微镜，用于拍摄手术过程中动物眼球标本的正面三维图像，并传输至中央处理器；

所述激光脉冲发射器，用于产生并发送激光脉冲信号；