恭喜延边大学宋艺兰获国家专利权
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龙图腾网恭喜延边大学申请的专利一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119867928B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510371535.8,技术领域涉及:A61B34/10;该发明授权一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法及系统是由宋艺兰;李莉;王重阳;延光海;姜海松;马梓钰设计研发完成,并于2025-03-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法及系统,具体涉及数值模拟技术领域;通过构建高精度的三维解剖模型、采集手术器械运动轨迹和力反馈数据,并建立多模态交互模型WR,实现真实手术环境的仿真;本方法利用物理引擎和多层组织力学模型,计算手术器械与虚拟组织的接触力、剪切力及变形响应,并通过误差分析优化VR训练中的视觉‑力觉同步感知,减少医生在训练中的空间感知偏差。进一步地,本发明基于手术轨迹稳定性值评估医生的操作精度,并通过AI驱动的自适应优化,提高VR训练的真实性和可靠性,确保医生在真实手术中的操作更加精准,降低术中误操作风险,提高手术安全性和成功率。
本发明授权一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于虚拟现实的微创外科手术模拟方法,其特征在于:包括:获取手术部位的医学影像数据,并构建相应的高精度三维解剖模型;采集手术过程中器械运动数据和力反馈数据,并建立微创外科手术的多模态交互模型WR,其中WR包括:,为微创手术器械的运动轨迹序列,m为操作步骤的数量;,为力反馈数据集,k为力反馈采样点的数量;计算手术器械与虚拟组织模型之间的接触力、剪切力及组织变形程度,并通过多层组织力学模型对组织响应进行仿真;所述多层组织力学模型基于有限元分析,采用Neo-Hookean非线性弹性模型计算组织的变形响应,其中皮肤、肌肉、血管和神经的弹性模量分别设定为0.5MPa、2MPa、1.5MPa和0.8MPa;根据WR中的A、F数据,进行多维度误差分析,以优化医生在VR训练中的视觉和力觉之间的同步感知;计算医生在VR训练中的手术轨迹稳定性值H,并基于设定阈值H0判断是否满足训练收敛条件:若,进行重新优化;否则,输出医生在VR训练中的操作评估结果,并提供手术精度优化建议;计算轨迹误差E并进行修正:计算误差:;A实际为手术器械的实际运行轨迹,A虚拟为VR模拟的手术器械运行轨迹;若E0.5mm,系统自动调整VR视差,并提供触觉反馈提示;计算力反馈误差并进行补偿:计算误差:;F实际为实际测量得到的力反馈数据,F虚拟为VR模拟得到的虚拟力反馈数据;若,系统自动调整VR手柄的阻尼系数;轨迹稳定性计算公式为:;其中:H为手术轨迹稳定性值;m为手术的操作步骤总数;为第j步的手术器械空间位置;为步的手术器械位置;L为目标轨迹的标准长度。
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