CN108053886A - 基于人工智能的标准化病人模拟系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于人工智能的标准化病人模拟系统，包含：控制模块；病例数据库，与控制模块连接，存储各类病例资料和信息，并将参试者选中试题所对应的病例资料和信息发送至控制模块；语音交互模块，与控制模块连接，根据病例资料和信息，与参试者进行交互问答，模拟问诊场景；模拟人，与控制模块连接，根据病例资料和信息，模拟该病例病人的体征，用于参试者对其进行体格检查；视听交互模块，与控制模块连接，根据病例资料和信息，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。本发明能识别并理解参试者的提问并根据病例数据库中记载的资料和信息进行反馈；能模拟虚拟病人的动作以及各项体征的声音；能替代现有的采用真人作为标准化病人的教学模式。
Description
技术领域
本发明涉及一种标准化病人模拟系统，具体是指一种基于人工智能的标准化病人模拟系统。
背景技术
标准化病人（Standardized Patients，简称SP），又称为模拟病人（SimulatePatients），是指经过标准化、系统化培训之后，能准确表现真实病人的实际临床问题的正常人或病人。SP的训练是根据实际病人的病历，训练病历的内容、注意病人的感情、如何进行评估和提供反馈。
标准化病人SP在OSCE（Objective Structure Clinical Examination，多站式考试）中的应用具体为：参试者需在模拟医生办公室的环境中完成病例，通常配备有诊台、水池、计算器、血压计等常规设备，考生有15分钟的时间接触1位SP，根据该SP的简要病例进行问诊、体格检查等，15分钟后考生在门口的计算机上（或用纸笔）记录该SP的病史和体格检查的结果，10分钟后交卷。再综合SP对参试者的评价和考官对参试者记录的病史和体格检查结果的评判后，给出最后的成绩。
基于上述，现有的标准化病人的局限性在于：
1、标准化病人毕竟不是真实病人，虽然SP经过一系列的专业培训，但不能完全逼真的模拟所有的体征。SP只能模拟疾病的主观部分，而难以模拟疾病的客观表现，因此SP能模仿的疾病种类和症状是有限的。通常情况下，SP扮演的都是较为“典型”的病人，而实际临床所遇到的病人的病症并不都是典型的。因此SP个体差异及扮演的逼真性和稳定性将会影响考试中的评判标准。
2、SP需要经过专人招募与培训，需要付给一定的报酬，因此必须要有一定资金的支持，使得成本增加。
3、SP在考试时使用，无可避免的会发生考题泄漏的情况，因为考试前必须要对SP进行有针对性的模拟培训，难以控制考题不会向外泄漏，从而导致有失公允。
4、SP不能长时间工作，需要有替换对象，需要有休息时间。
现有技术中，在北美80.43%的医学院应用SP进行教学和/或评估，并有48%由专门科室负责SP项目。在医学生和住院医师的临床技能教学与评估中受到了极大的关注。而在我国虽限于临床教学、医学生的OSCE、住院医师规范化培训，但随着各大医学院校对SP这种教学模式的认识，将能在我国得到普及和成熟应用，SP应用的领域也将进一步扩大。
SP教学模式的出现主要是提高医学生的临床能力，目前所开展的SP教学主要是应用在临床医学专业学生。而在临床上除了诊断治疗疾病外，护理也发挥着重要的作用，对于护理人员来说，临床能力还体现在进行正确的护理评估，准确找出护理问题、制定恰当的护理计划和进行护理干预。SP教学模式同样适用于护理专业的学生教学，将SP用于护理学专业学生临床技能的训练或考核是发展趋势。国外还将SP应用到口腔医学专业、药学专业学生的教学。随着SP在我国的发展，在此方面也会得到长足的发展。SP应该发挥三种角色功能，在我国SP主要发挥着“病人”的角色，其作为评价者对学生评价的有效性及作为指导者的角色功能发挥是研究的方向和趋势。应用SP对医学生进行临床能力评价，已经得到医学教育界的认可，已达成共识。对培养医学生的临床思维、提高其实践技能发挥了重要作用。
基于上述，本发明提出一种基于人工智能的标准化病人模拟系统，以替代现有的采用真人作为标准化病人的模式，以解决现有技术中存在的缺点和限制，使得标准化病人的教学模式得到更广的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于人工智能的标准化病人模拟系统，能识别并理解参试者的提问并根据病例数据库中记载的资料和信息进行反馈；能模拟虚拟病人的动作以及各项体征的声音；能替代现有的采用真人作为标准化病人的教学模式。
为实现上述目的，本发明提供一种基于人工智能的标准化病人模拟系统，包含：控制模块；病例数据库，与控制模块连接，存储各类病例资料和信息，并将参试者选中试题所对应的病例资料和信息发送至控制模块；语音交互模块，与控制模块连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，并据此与参试者进行交互问答，模拟问诊场景；模拟人，与控制模块连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，模拟该病例病人的体征，用于参试者对其进行体格检查；视听交互模块，与控制模块连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
所述的语音交互模块与参试者之间的问诊交互包括：现病史、既往史、家族史、婚育史；该语音交互模块针对参试者的提问，根据病例数据库中记载的病例资料和信息进行发声回答。
所述的模拟人设置在体格检查操作引导台上，在参试者对其进行听诊、叩诊或触诊时，根据病例数据库中记载的病例资料和信息，给出即时反馈的阳性体征。
所述的视听交互模块采用全息成像技术实现，通过全息成像在参试者面前生成模拟病人的三维图像，在问诊和体格检查过程中，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
所述的视听交互模块采用VR成像技术实现，通过VR成像在佩戴相应VR设备的参试者面前生成模拟病人的三维图像，在问诊和体格检查过程中，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
所述的视听交互模块采用机器人实现，在问诊和体格检查过程中，该机器人模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
所述的标准化病人模拟系统中，还包含病史书写模块，与控制模块连接，参试者在完成问诊和体格检查之后，记录并编写该模拟病人的病例。
所述的标准化病人模拟系统中，还包含摄像模块，与控制模块连接，对参试者的整个考试过程进行录像记录。
所述的标准化病人模拟系统中，还包含试题抽签模块，与病例数据库连接，参试者通过该试题抽签模块从病例数据库中抽取考试试题。
综上所述，本发明所提供的基于人工智能的标准化病人模拟系统，具有以下优点和有益效果：人工智能：能识别并理解参试者的提问并根据病例数据库中记载的资料和信息进行反馈；虚拟的“3D病人”：依据预先制定的存储在数据库中的标准化病例，通过模拟系统体现虚拟病人的动作以及各项体征的声音；标准化病例：设计病史及问诊逻辑、模拟要点、病人提问等，提供临床思维评估标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的基于人工智能的标准化病人模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。
以下结合图1，以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
如图1所示，为本发明所提供的基于人工智能的标准化病人模拟系统，包含：控制模块1；病例数据库2，与控制模块1连接，存储各类病例资料和信息，并将参试者选中试题所对应的病例资料和信息发送至控制模块1；语音交互模块3，与所述的控制模块1连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，并据此与参试者进行交互问答，模拟问诊场景；模拟人4，与控制模块1连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，模拟该病例病人的体征，用于参试者对其进行体格检查；视听交互模块5，与控制模块1连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
其中，所述的语音交互模块3与参试者之间的问诊交互包括：现病史、既往史、家族史、婚育史等，模拟真实医患交谈，针对参试者的提问，语音交互模块3根据病例数据库2中记载的病例资料和信息进行发声回答。
所述的模拟人4设置在体格检查操作引导台上，在参试者对其进行听诊、叩诊或触诊时，根据病例数据库2中记载的病例资料和信息，给出即时反馈的阳性体征，从而达到更真实的检查体验。在本发明的优选实施例中，对该模拟人4的体格检查，具体包括：头部眼耳鼻视诊、压舌板口腔检查、咽喉声门会厌喉镜检查、颈部甲状腺、淋巴结及气管的触诊、胸部、心脏及背部的各项触诊以及听诊、展现胸式呼吸、背部的叩诊、腹部的触诊和听诊、四肢的触诊及骨骼运动检查，肛门及生殖系统的各项体格检查。
在本发明的第一个优选实施例中，所述的视听交互模块5采用全息成像技术实现，通过全息成像在参试者面前生成模拟病人的三维图像，在问诊和体格检查过程中，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。例如，对于腹痛病人，可表现出弯腰并手捂腹部的动作。又例如，对于咳嗽病人，可体现出其咳嗽时的声音。
在本发明的第二个优选实施例中，所述的视听交互模块5采用VR（虚拟现实）成像技术实现，通过VR成像在佩戴相应VR设备的参试者面前生成模拟病人的三维图像，在问诊和体格检查过程中，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
在本发明的第三个优选实施例中，所述的视听交互模块5采用机器人实现，在问诊和体格检查过程中，该机器人模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
进一步，本发明所述的标准化病人模拟系统中，还包含：病史书写模块6，与控制模块1连接，参试者在完成问诊和体格检查之后，记录并编写该模拟病人的病例。
进一步，本发明所述的标准化病人模拟系统中，还包含：摄像模块7，与所述的控制模块1连接，对参试者的整个考试过程进行录像记录，包括问诊和体格检查，以及参试者在此过程中对待模拟病人的态度，由评委根据参试者的临场表现以及编写完成的病例，综合评定考试成绩。
进一步，本发明所述的标准化病人模拟系统中，还包含：试题抽签模块8，与病例数据库2连接，参试者通过该试题抽签模块8从病例数据库2中抽取考试试题。
以下通过一个具体的参试者考试病例——下腹痛，详细说明本发明。
参试者通过试题抽签模块8抽取的考试病例为：虚拟“3D病人”：女性，35岁，家庭妇女。今晨收入急诊室，妇产科已诊视病人，妇产检查报告如下：腹轻度压痛；盆壁右侧有压痛，宫颈无举痛，子宫正常大小，无压痛，盆腔无肿块。
参试者通过视听交互模块5看到该虚拟“3D病人”躺在检查台，屈髋，手捂右下腹腹式呼吸减弱。
参试者通过语音交互模块3询问其现病史、既往史、家族史、婚育史等，虚拟“3D病人”根据病例数据库2中的对应资料和信息一一回答提问。
参试者通过对模拟人4进行体格检查，得到结果：体温36度，心率85～90次/分钟，血压120/80。
参试者通过对模拟人4进行深触诊右下腹，在模拟人4上触诊可引起肌卫，并且如突然把触诊右下腹的手移开会引起剧痛，表现为反跳痛。
参试者通过对模拟人4进行叩诊右下腹，虚拟“3D病人”显示叩诊3D动作，并提示疼痛；
虚拟“3D病人”通过语音交互模块3向参试者提问：“我得的什么病”以及“我一定需要接受手术吗”，参试者一一回答。
参试者完成就诊之后，根据检查结果在病史书写模块6中编写体格检查的结果以及病史小节，完成考试。
整个考试过程通过摄像模块7远程记录，由评委根据参试者的临场表现以及书写的病史小节，综合评定考试成绩。
综上所述，本发明所提供的基于人工智能的标准化病人模拟系统，具有以下优点和有益效果：
1、人工智能：参试者采用自然语言问诊，或回答模拟病人的提问，模拟系统能识别并理解参试者的意图并根据病例数据库中记载的资料和信息进行反馈。
2、虚拟的“3D病人”：依据预先制定的存储在数据库中的标准化病例，通过模拟系统体现虚拟病人的动作（包含视诊）、以及各项体征的声音。
3、标准化病例：设计病史及问诊逻辑、模拟要点、病人提问等，提供临床思维评估标准。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，包含：
控制模块；
病例数据库，与控制模块连接，存储各类病例资料和信息，并将参试者选中试题所对应的病例资料和信息发送至控制模块；
语音交互模块，与控制模块连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，并据此与参试者进行交互问答，模拟问诊场景；
模拟人，与控制模块连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，模拟该病例病人的体征，用于参试者对其进行体格检查；
视听交互模块，与控制模块连接，接收被参试者选中试题所对应的病例资料和信息，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
2.如权利要求1所述的基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，所述的语音交互模块与参试者之间的问诊交互包括：现病史、既往史、家族史、婚育史；该语音交互模块针对参试者的提问，根据病例数据库中记载的病例资料和信息进行发声回答。
3.如权利要求1所述的基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，所述的模拟人设置在体格检查操作引导台上，在参试者对其进行听诊、叩诊或触诊时，根据病例数据库中记载的病例资料和信息，给出即时反馈的阳性体征。
4.如权利要求1所述的基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，所述的视听交互模块采用全息成像技术实现，通过全息成像在参试者面前生成模拟病人的三维图像，在问诊和体格检查过程中，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
5.如权利要求1所述的基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，所述的视听交互模块采用VR成像技术实现，通过VR成像在佩戴相应VR设备的参试者面前生成模拟病人的三维图像，在问诊和体格检查过程中，模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
6.如权利要求1所述的基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，所述的视听交互模块采用机器人实现，在问诊和体格检查过程中，该机器人模拟该病例病人的动作和各项体征的声音。
7.如权利要求1所述的基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，所述的标准化病人模拟系统中，还包含病史书写模块，与控制模块连接，参试者在完成问诊和体格检查之后，记录并编写该模拟病人的病例。
8.如权利要求1所述的基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，所述的标准化病人模拟系统中，还包含摄像模块，与控制模块连接，对参试者的整个考试过程进行录像记录。
9.如权利要求1所述的基于人工智能的标准化病人模拟系统，其特征在于，所述的标准化病人模拟系统中，还包含试题抽签模块，与病例数据库连接，参试者通过该试题抽签模块从病例数据库中抽取考试试题。
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