虛擬手術(shù)系統(tǒng)中行為引擎的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、虛擬手術(shù)系統(tǒng)是指利用各種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)中建立一個(gè)模擬環(huán)境，從而使醫(yī)生借助虛擬環(huán)境中的信息進(jìn)行手術(shù)計(jì)劃訓(xùn)練，以便在實(shí)際手術(shù)過程中引導(dǎo)手術(shù)的新興學(xué)科。 虛擬手術(shù)仿真研究的發(fā)展，源于微創(chuàng)治療的產(chǎn)生與推廣：微創(chuàng)治療要求醫(yī)務(wù)人員掌握一系列特別技術(shù)，但這些技術(shù)的培訓(xùn)費(fèi)用相當(dāng)昂貴。一種訓(xùn)練方法是使用動(dòng)物或人造組織進(jìn)行操作，不過它們無法表示出實(shí)體組織的復(fù)雜性和病理狀態(tài)，因此不被廣泛認(rèn)可。另一種方法是利用活體動(dòng)物進(jìn)行操作，但

2、是倫理道德，實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)等現(xiàn)實(shí)原因限制了該方法的使用一這些因素也發(fā)生在訓(xùn)練的早期階段，即手術(shù)應(yīng)用到真正的病人時(shí)。因此，基于計(jì)算機(jī)的訓(xùn)練系統(tǒng)是很好的解決途徑。 當(dāng)前國際上多數(shù)的虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)，主要側(cè)重于研究內(nèi)窺鏡手術(shù)的執(zhí)行訓(xùn)練，重點(diǎn)是手眼合作和特定任務(wù)的必需運(yùn)動(dòng)技能，例如抓取、縫合等手術(shù)過程中大量應(yīng)用的技能。然而，對(duì)于外科醫(yī)生來說，進(jìn)行完整手術(shù)的經(jīng)驗(yàn)同樣重要。外科醫(yī)生必須能夠以正確的順序執(zhí)行正確的任務(wù)，并且必須能夠快速、正確對(duì)突發(fā)事

3、件做出響應(yīng)。因此，通過醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng)，讓接受訓(xùn)練的學(xué)生對(duì)手術(shù)的整個(gè)執(zhí)行過程具有清晰的理解，將有利于教學(xué)與培訓(xùn)。 正是在這種需求下，本文開發(fā)了一種應(yīng)用在虛擬手術(shù)系統(tǒng)中的行為引擎，它使得原有虛擬手術(shù)系統(tǒng)兼具了離散事件檢測(cè)能力，并使用這些事件來跟蹤受訓(xùn)者執(zhí)行程序的流程。同時(shí)，本文也提供了一個(gè)手術(shù)流程設(shè)計(jì)工具，使得外科專家利用該工具，設(shè)計(jì)出手術(shù)的執(zhí)行流程，應(yīng)用于教學(xué)。 本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)有三個(gè)特點(diǎn)：一是將行為引擎的概念引入到虛擬手術(shù)系