CN105632310B - 一种人体解剖教学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人体解剖教学系统，包括人体器官模型数据库，人体模型数据库，手术工具模型数据库，三维仿真生成模块，虚拟作动器，虚拟传感器，仿真分析模块，人机操作模块，中央处理器，转移节点模块。本发明通过三维模型生成模块模拟各种人体模型、人体器官和手术工具，然后根据人机操作模块输入的控制命令进行解剖过程的仿真模拟演示，使得学生有一种的身临其境的沉浸感，大大提高了学习效率，数据库自带更新模块，从而满足了各种模型数据的模拟，同时大大降低了成本，同时在整个解剖过程中，可以通过多种预设的算法或方法对解剖方法进行讲解，减轻了教师的工作量，采用多种控制命令输入方式，进一步方便了教学。

Description

一种人体解剖教学系统
技术领域
本发明涉及医学解剖学领域，具体涉及一种人体解剖教学系统。
背景技术
解剖学是一门医学形态学科，而现阶段的解剖学教学方式主要是根据教材(国家“十二五”《系统解剖学》教材)内容授课，教学过程主要以文字、二维图谱、教学模型、人体标本、医院CT、MRI图片辅助为主。
随着现代医学教学和科研需求的快速发展，解剖学教材和辅助工具的弊端日渐暴露出来，在教学过程中解剖学教材文字内容抽象，二维图谱不能多角度展示解剖结构，导致理解、记忆困难；新铸教学模型耗时费力，细节处理不全面，展示效果不佳；而人体标本尸源匮乏，保存不易且成本高昂，长期反复使用导致标本质量差，许多部位腐化变形，实验课程成本高昂。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种人体解剖教学系统，通过三维模型生成模块模拟各种人体模型、人体器官和手术工具，然后根据人机操作模块输入的控制命令进行解剖过程的仿真模拟演示，使得学生有一种的身临其境的沉浸感，大大提高了学习效率。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种人体解剖教学系统，包括
人体器官模型数据库，用于储存各种人体模型器官数据以及器官信息数据；
人体模型数据库，用于储存各种人体模型数据以及人体模型信息数据；
手术工具模型数据库，用于储存各种手术工具模型数据以及手术工具参数数据；
三维仿真生成模块，用于生成各种人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组3D投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖各种人体器官模型、人体模型和手术工具模型图像，并予以详细刻画；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与三维仿真生成模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，用于在三维仿真生成模块中插入若干逻辑单元，从而直接获取相应的结果或信息；
仿真分析模块，用于将输入参数划分为单元、特性和载荷，通过预设的仿真分析算法进行仿真分析；
人机操作模块，包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，用于输入各种控制命令，并将控制命令发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并根据预设的分类方法将控制命令分别发送到人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型，从而驱动人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型作出相应的移动；
转移节点模块，与三维仿真生成模块中的各元素相连，通过改变转移节点的位置、方向设置，使人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型产生相应的运动。
优选地，所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
优选地，所述人体器官模型数据库、人体模型数据库和手术工具模型数据库，均连接有一更新模块，用于通过3G网络、Wi-Fi网络方式更新各数据库内的数据。
优选地，所述语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘。
优选地，所述图片输入模块采用扫描仪和摄像头。
优选地，所述控制命令包括控制人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型建立的命令。
优选地，所述控制命令包括对人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型进行选择、旋转、缩放、平移、拆分、拖拽以及对人体三维模型、人体器官三维模型进行断层显示、半透明显示以及高亮显示的命令。
本发明具有以下有益效果：
通过三维模型生成模块模拟各种人体模型、人体器官和手术工具，然后根据人机操作模块输入的控制命令进行解剖过程的仿真模拟演示，使得学生有一种的身临其境的沉浸感，大大提高了学习效率，数据库自带更新模块，从而满足了各种模型数据的模拟，同时大大降低了成本，同时在整个解剖过程中，可以通过多种预设的算法或方法对解剖方法进行讲解，减轻了教师的工作量，采用多种控制命令输入方式，进一步方便了教学。
附图说明
图1为本发明实施例一种人体解剖教学系统的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种人体解剖教学系统，包括
人体器官模型数据库，用于储存各种人体模型器官数据以及器官信息数据；
人体模型数据库，用于储存各种人体模型数据以及人体模型信息数据；
手术工具模型数据库，用于储存各种手术工具模型数据以及手术工具参数数据；
三维仿真生成模块，用于生成各种人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组3D投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖各种人体器官模型、人体模型和手术工具模型图像，并予以详细刻画；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与三维仿真生成模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，用于在三维仿真生成模块中插入若干逻辑单元，从而直接获取相应的结果或信息；
仿真分析模块，用于将输入参数划分为单元、特性和载荷，通过预设的仿真分析算法进行仿真分析；
人机操作模块，包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，用于输入各种控制命令，并将控制命令发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并根据预设的分类方法将控制命令分别发送到人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型，从而驱动人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型作出相应的移动；
转移节点模块，与三维仿真生成模块中的各元素相连，通过改变转移节点的位置、方向设置，使人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型产生相应的运动。
所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
所述人体器官模型数据库、人体模型数据库和手术工具模型数据库，均连接有一更新模块，用于通过3G网络、Wi-Fi网络方式更新各数据库内的数据。
所述语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘。
所述图片输入模块采用扫描仪和摄像头。
所述控制命令包括控制人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型建立的命令。
所述控制命令包括对人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型进行选择、旋转、缩放、平移、拆分、拖拽以及对人体三维模型、人体器官三维模型进行断层显示、半透明显示以及高亮显示的命令。
还包括一播放器，用于播放在整个解剖过程中所产生的语音解释数据。
本具体实施通过三维模型生成模块模拟各种人体模型、人体器官和手术工具，然后根据人机操作模块输入的控制命令进行解剖过程的仿真模拟演示，使得学生有一种的身临其境的沉浸感，大大提高了学习效率，数据库自带更新模块，从而满足了各种模型数据的模拟，同时大大降低了成本，同时在整个解剖过程中，可以通过多种预设的算法或方法对解剖方法进行讲解，减轻了教师的工作量，采用多种控制命令输入方式，进一步方便了教学
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种人体解剖教学系统，其特征在于，包括
人体器官模型数据库，用于储存各种人体模型器官数据以及器官信息数据；
人体模型数据库，用于储存各种人体模型数据以及人体模型信息数据；
手术工具模型数据库，用于储存各种手术工具模型数据以及手术工具参数数据；
三维仿真生成模块，用于生成各种人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组3D投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖各种人体器官模型、人体模型和手术工具模型图像，并予以详细刻画；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与三维仿真生成模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，用于在三维仿真生成模块中插入若干逻辑单元，从而直接获取相应的结果或信息；
仿真分析模块，用于将输入参数划分为单元、特性和载荷，通过预设的仿真分析算法进行仿真分析；
人机操作模块，包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，用于输入各种控制命令，并将控制命令发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并根据预设的分类方法将控制命令分别发送到人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型，从而驱动人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型作出相应的移动；用于协调各模块进行工作；
转移节点模块，与三维仿真生成模块中的各元素相连，通过改变转移节点的位置、方向设置，使人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型产生相应的运动。
2.根据权利要求1所述的一种人体解剖教学系统，其特征在于，所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
3.根据权利要求1所述的一种人体解剖教学系统，其特征在于，所述人体器官模型数据库、人体模型数据库和手术工具模型数据库，均连接有一更新模块，用于通过3G网络、Wi-Fi网络方式更新各数据库内的数据。
4.根据权利要求1所述的一种人体解剖教学系统，其特征在于，所述语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘。
5.根据权利要求1所述的一种人体解剖教学系统，其特征在于，所述图片输入模块采用扫描仪和摄像头。
6.根据权利要求1所述的一种人体解剖教学系统，其特征在于，所述控制命令包括控制人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型建立的命令。
7.根据权利要求1所述的一种人体解剖教学系统，其特征在于，所述控制命令包括对人体三维模型、人体器官三维模型和手术三维工具模型进行选择、旋转、缩放、平移、拆分、拖拽以及对人体三维模型、人体器官三维模型进行断层显示、半透明显示以及高亮显示的命令。
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