基于混合現(xiàn)實的遠(yuǎn)程多人協(xié)同手術(shù)訓(xùn)練與指導(dǎo)平臺.pdf

1、處在現(xiàn)代社會，醫(yī)療領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步為提高人們的生活質(zhì)量帶來很多福音。但由于醫(yī)療及手術(shù)資源分配的不均，在中國大地上仍有很多地區(qū)的人們無法享受到這種醫(yī)療進(jìn)步帶來的便利，如：中西部地區(qū)。整體醫(yī)療水平特別是外科手術(shù)人員的業(yè)務(wù)技能水平偏低成為這些地區(qū)的現(xiàn)狀。因此手術(shù)訓(xùn)練對于整個中國醫(yī)療體系，特別是偏遠(yuǎn)地區(qū)意義重大。而傳統(tǒng)的手術(shù)訓(xùn)練由于訓(xùn)練時間漫長、實驗對象資源稀少、成本高昂等諸多原因而使其普及受到限制。伴隨虛擬現(xiàn)實技術(shù)而出現(xiàn)的虛擬手術(shù)，為手術(shù)訓(xùn)練提

2、供了新思路，它可以較好的解決傳統(tǒng)手術(shù)中存在的這些問題。
　　然而，當(dāng)下的虛擬手術(shù)技術(shù)還普遍存在一些不足之處，如：沉浸感不強(qiáng)，交互方式單一，以及不能實現(xiàn)多人異地協(xié)同操作等?；谶@些不足之處，再結(jié)合醫(yī)療手術(shù)領(lǐng)域?qū)τ谑中g(shù)訓(xùn)練的具體需求，本文提出了一種可進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)訓(xùn)練和指導(dǎo)的多人協(xié)同手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)。并且該系統(tǒng)的實現(xiàn)將基于交互體驗更好、可擴(kuò)展性更強(qiáng)的混合現(xiàn)實設(shè)備，可以給手術(shù)培訓(xùn)者以更逼真的訓(xùn)練體驗和更高質(zhì)量的訓(xùn)練效果。本文主要研究工作如下：

3、
　　（1）首先，研究了適用于混合現(xiàn)實系統(tǒng)的常用虛擬手術(shù)場景元素創(chuàng)建方法。
　?。?）其次，完成了手術(shù)訓(xùn)練與指導(dǎo)模塊相關(guān)功能的設(shè)計和實現(xiàn)。研究在混合現(xiàn)實設(shè)備中進(jìn)行虛擬手術(shù)操作時的虛實場景疊加；對系統(tǒng)總體交互方案進(jìn)行了設(shè)計和實現(xiàn)，即采用徒手交互與手術(shù)訓(xùn)練裝置交互相結(jié)合的方式；對遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)過程中，患者身高數(shù)據(jù)的獲取方法進(jìn)行了研究和實現(xiàn)。
　?。?）然后，對多用戶遠(yuǎn)程協(xié)同通信所需的相關(guān)功能進(jìn)行了研究和實現(xiàn)。針對多人協(xié)同系統(tǒng)

4、進(jìn)行了功能分析及流程設(shè)計，以保證模塊化開發(fā)的可維護(hù)性及避免協(xié)同過程中的操作沖突問題；進(jìn)行了基于C/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程通信模塊框架搭建，并在此框架基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程通話、視頻數(shù)據(jù)傳輸及各客戶端虛擬場景間的信息同步；之后設(shè)計并實現(xiàn)了一個賬號信息管理系統(tǒng)，用于協(xié)同通信中各客戶端的信息管理。
　?。?）最后，設(shè)計并搭建了一個適用于本項目的混合現(xiàn)實硬件平臺，并基于本研究團(tuán)隊在虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)方面已積累的一些經(jīng)驗，以膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的訓(xùn)練與指導(dǎo)為實例，