三维立体显示技术在肝脏手术仿真训练系统中的应用

谭珂，潘新华，蔡守旺，高原

中国人民解放军总医院:1教育技术中心;2肝胆外科，北京100853

肝脏作为人体最大的实质性脏器，有着最为复杂的肝静脉和Glisson管道系统(门静脉、肝动脉、胆管)，其结构的复杂性和病理的变异性，决定了手术难度极高。术中对管道系统与肝段划分结构关系不明确，常常导致术后并发症甚至手术失败。该手术技能的提高依赖于临床工作的长期积累和训练，而传统的训练模式具有价格昂贵、标本不易获取、解剖结构差异大、训练过程不可控、不可重复性和涉及伦理道德等问题［1］，所以需要采用低成本、低风险、高效率的培训手段。

依托肝脏手术界提出的“精准肝手术”理念，运用虚拟现实和计算机仿真技术研发肝脏手术仿真训练系统能够很好地完成手术训练任务。针对病例影像数据进行三维重建后，可虚拟显示肝脏复杂管道结构［2］，并实现病例模型的浏览、测量、探查和交互式的肝脏手术仿真训练，使学生沉浸于逼真的虚拟场景内，通过多通道感知各种实际操作技能。在这些通道中，视觉通道的逼真显示是实现虚拟仿真效果的关键［3］，而目前的多数项目都是基于虚拟场景绘制的二维影像显示，缺乏三维立体效果。日本横滨城市大学［4］在虚拟肝脏切除手术中应用了仿真系统，而奥地利格拉茨科技大学［5］采用虚拟三维重建技术设计了肝脏切除手术仿真系统，并实现了基于投影的立体显示。本文对立体显示技术原理和特点进行了分析，设计了一种性价比较高的桌面级三维立体显示方案，并在自行开发的肝脏手术仿真训练系统中进行了算法应用和实现，取得了较好的立体视觉效果。……