虛擬手術系統(tǒng)中行為引擎的研究與實現(xiàn).pdf

1、虛擬手術系統(tǒng)是指利用各種醫(yī)學影像數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實技術，在計算機中建立一個模擬環(huán)境，從而使醫(yī)生借助虛擬環(huán)境中的信息進行手術計劃訓練，以便在實際手術過程中引導手術的新興學科。 虛擬手術仿真研究的發(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)務人員掌握一系列特別技術，但這些技術的培訓費用相當昂貴。一種訓練方法是使用動物或人造組織進行操作，不過它們無法表示出實體組織的復雜性和病理狀態(tài)，因此不被廣泛認可。另一種方法是利用活體動物進行操作，但

2、是倫理道德，實驗耗費等現(xiàn)實原因限制了該方法的使用一這些因素也發(fā)生在訓練的早期階段，即手術應用到真正的病人時。因此，基于計算機的訓練系統(tǒng)是很好的解決途徑。 當前國際上多數(shù)的虛擬手術仿真系統(tǒng)，主要側(cè)重于研究內(nèi)窺鏡手術的執(zhí)行訓練，重點是手眼合作和特定任務的必需運動技能，例如抓取、縫合等手術過程中大量應用的技能。然而，對于外科醫(yī)生來說，進行完整手術的經(jīng)驗同樣重要。外科醫(yī)生必須能夠以正確的順序執(zhí)行正確的任務，并且必須能夠快速、正確對突發(fā)事

3、件做出響應。因此，通過醫(yī)學仿真系統(tǒng)，讓接受訓練的學生對手術的整個執(zhí)行過程具有清晰的理解，將有利于教學與培訓。 正是在這種需求下，本文開發(fā)了一種應用在虛擬手術系統(tǒng)中的行為引擎，它使得原有虛擬手術系統(tǒng)兼具了離散事件檢測能力，并使用這些事件來跟蹤受訓者執(zhí)行程序的流程。同時，本文也提供了一個手術流程設計工具，使得外科專家利用該工具，設計出手術的執(zhí)行流程，應用于教學。 本文實現(xiàn)的系統(tǒng)有三個特點：一是將行為引擎的概念引入到虛擬手術系