三維立體顯示技術在肝臟手術仿真訓練系統中的應用

譚珂，潘新華，蔡守旺，高原

中國人民解放軍總醫院:1教育技術中心;2肝膽外科，北京100853

肝臟作為人體最大的實質性臟器，有著最為復雜的肝靜脈和Glisson管道系統(門靜脈、肝動脈、膽管)，其結構的復雜性和病理的變異性，決定了手術難度極高。術中對管道系統與肝段劃分結構關系不明確，常常導致術后并發癥甚至手術失敗。該手術技能的提高依賴于臨床工作的長期積累和訓練，而傳統的訓練模式具有價格昂貴、標本不易獲取、解剖結構差異大、訓練過程不可控、不可重復性和涉及倫理道德等問題［1］，所以需要采用低成本、低風險、高效率的培訓手段。

依托肝臟手術界提出的“精準肝手術”理念，運用虛擬現實和計算機仿真技術研發肝臟手術仿真訓練系統能夠很好地完成手術訓練任務。針對病例影像數據進行三維重建后，可虛擬顯示肝臟復雜管道結構［2］，并實現病例模型的瀏覽、測量、探查和交互式的肝臟手術仿真訓練，使學生沉浸于逼真的虛擬場景內，通過多通道感知各種實際操作技能。在這些通道中，視覺通道的逼真顯示是實現虛擬仿真效果的關鍵［3］，而目前的多數項目都是基于虛擬場景繪制的二維影像顯示，缺乏三維立體效果。日本橫濱城市大學［4］在虛擬肝臟切除手術中應用了仿真系統，而奧地利格拉茨科技大學［5］采用虛擬三維重建技術設計了肝臟切除手術仿真系統，并實現了基于投影的立體顯示。本文對立體顯示技術原理和特點進行了分析，設計了一種性價比較高的桌面級三維立體顯示方案，并在自行開發的肝臟手術仿真訓練系統中進行了算法應用和實現，取得了較好的立體視覺效果。……