系统功能
    “虚拟鼻腔镜手术仿真训练系统”是依托军队十五科研课题,由解放军总医院教育技术中心和耳鼻咽喉科根据鼻腔镜手术临床训练的实际需要,历经4年时间研制开发完成。该系统针对鼻腔镜手术训练的难点,采用计算机虚拟现实和仿真技术,使学习者通过视、听、触觉感知并学习鼻腔镜手术的各种实际操作,如成像定位、手眼协调、鼻腔探察、上颌窦造口、穿刺、鼻息肉摘除术和下鼻甲切除清理等。
    该系统虚拟环境逼真、界面友好、操作简便、稳定性好、易于维护,并具有较好的升级和扩展性。可在医院、医科院校的教学培训中广泛应用,主要训练对象为:住院医师、主治医师、研究生、进修生、高年级本科生以及其他需要培训鼻腔镜手术操作的学习者。该系统于2003年获得军队科学技术进步二等奖。
 
系统特色
1.虚拟场景逼真
    系统采用医学影像数据作为基础,构建虚拟的人体器官模拟,可以保证解剖结构的正确性。同时,采用先进的实时渲染技术,对术中的流血、高光等特效均进行了逼真地模拟。所有产生的音响效果均为在手术室现场录制。
2.模拟多种病变
    系统提供对鼻窦炎、下鼻甲肥大、鼻息肉等多种病变的模拟,便于用户练习对不同病变的应对方法。
3.提供实时力反馈
    通过PHANToM触觉交互设备,系统可以对鼻腔镜手术过程中用户由于操作器械而感知到的力进行模拟,并实时的反馈给用户,提高了手术模拟的触觉真实感。
4.模拟软组织形变
    采用有限元方法、弹簧振子模型等形变模型,对手术场景中的鼻甲、骨板、息肉等软组织进行实时逼真的形变模拟,提高了手术模拟的视觉真实感。
5.仿真了多种类器械
    系统仿真了鼻腔镜手术中常用的0°内镜、30°内镜、镰状刀、剥离子、枪状镊、震动吸引器Hummer、穿刺针等。
6.提供三视图导航功能
    操作时,可实时显示空间三视图(横向、矢向和冠向)以提供导航,并可以实时显示鼻腔镜所看位置的空间解剖结构。
7.反复高效无风险
    由于采用虚拟人体器官,因此在手术过程中并不消耗实体材料,而且不存在针对真实病人进行实习所带来的风险。通过重新开始手术,用户都可以得到一个新的实验样本反复进行练习。这样可以在不增加训练成本的前提下提高用户的训练量,保证了训练的效果。
系统软件模块组成
图1 主界面
 
1、上颌窦造口术模块
    训练鼻腔镜检查和手眼协调,浏览鼻腔内场景,检查上颌窦和钩突情况,学习使用镰状刀造口、剥离子剥离组织等操作。
 
图2 镰状刀切割钩突、剥离子剥离钩突组织  
 
2、鼻息肉摘除术模块
    训练鼻腔镜检查和浏览鼻腔内息肉组织,学习使用鼻腔镜、镰状刀和震动吸引器Hummer配合并摘除息肉组织。
图3 使用器械摘除鼻息肉组织
 
3、上颌窦穿刺术模块
    训练学习使用上颌窦套管和穿刺针进行上颌窦穿刺操作。
图4穿刺针上颌窦
 
4、下鼻甲切除术模块
    学习使用震动吸引器Hummer等器械对下鼻甲肥大的部分进行切割、吸引。
  
图5 使用Hummer切割肥大部分
 
可模拟的手术器械
    0°鼻腔镜、30°鼻腔镜、镰状刀、剥离子、枪状镊、震动吸引器Hummer、穿刺针等。
 ---潘新华供稿、提供照片