CN108198249B - 一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置和方法 - Google Patents
一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置和方法，其中装置包括虚拟现实系统，其包括平台数据系统、模型数据系统、感知数据系统和控制数据系统；所述平台数据系统包括支撑虚拟现实系统运行的计算机系统、网络系统、公共平台所生成的元数据；所述模型数据系统用于生成现实世界事物在数字空间中映像的主体数据，可生理性模拟不同病程的视野缺损；所述感知数据系统用于使用户产生视、听、力的感觉；用户通过输入设备所生成的数据经所述控制数据系统对虚拟环境进行控制和影响。本发明利用虚拟现实技术模拟生活中的场景，通过在虚拟现实设备中套用视野缺损模拟方案，去生理性模拟视野缺损的不同类型。
Description
技术领域
本发明涉及医学领域，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置和方法。
背景技术
视野，顾名思义即为视物的范围。如图1所示，正常人双眼的水平方向视野范围可超过180°。青光眼是一组损伤视神经最终致盲的疾病，在我国40岁以上人群开角型青光眼的患病率可高达2.3％。其视神经损伤的特征性表现为进行性的视野缺损，最终形成管状视野直至致盲。但由于青光眼的视野缺损是具有非常明显的特征性，如早期多为视野中心、旁中心的暗点；随着病情的进展会出现鼻侧视野的缺损，人们称之为“鼻侧阶梯”；接下来视野缺损会逐渐向人眼的生理盲点延伸并最终相连，形成“弓形暗点”；最终“弓形暗点”的累及范围进一步扩大，会形成“管状视野”直至致盲，但是视野的损伤是逐渐发生的，且视野损伤时往往对视力的影响较小，因此青光眼患者一般对视野的缺损缺乏主观感觉，对疾病亦缺乏足够的重视，来医院就诊时往往为病情的晚期。此外人们在对医学教学时发现，视野缺损的概念往往比较抽象，缺乏可用的教学工具去模拟该变化。因此不论是对于患者、正常人对疾病认识的需求还是对于医学教学的需求，制作一套能够有效模拟各种视野缺损的工具是非常必要的。对于患病患者可以让他们了解病情进一步进展会对生活造成的影响；对于正常人可以让他们了解青光眼的损害，具有重要科普价值；对于医学生直观的展示视野缺损则对其高效理解青光眼的病理生理和发病机制等具有重要意义。既往，人们曾尝试用一些机械遮挡的方法来模拟某方位的视野缺损，如图2所示，然而该方法虽然简单，但是并非一种生理性的模拟方法，佩戴者会有很强的视物遮挡感，而这种感受往往在青光眼患者中是不会表现出来的，因此有必要对该方法进行更为合理的改进。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中佩戴遮挡感强、模拟缺损区域单一、对于不同类型缺损需要频繁更换贴片的非生理性模拟视野缺损方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置。
在本发明的较佳实施方式中，一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置，包括虚拟现实系统，其包括平台数据系统、模型数据系统、感知数据系统和控制数据系统；所述平台数据系统包括支撑虚拟现实系统运行的计算机系统、网络系统、公共平台所生成的元数据；所述模型数据系统用于生成现实世界事物在数字空间中映像的主体数据，可生理性模拟不同病程的视野缺损；所述感知数据系统用于使用户产生视、听、力的感觉；用户通过输入设备所生成的数据经所述控制数据系统对虚拟环境进行控制和影响。
进一步地，所述虚拟现实系统包括虚拟现实眼镜。
进一步地，所述虚拟现实眼镜预先定义不同的视野缺损区域，通过将视野缺损周围区域的图像填充入视野缺损区域以遮盖实际存在于视野缺损区域的图像。
进一步地，用户佩戴所述虚拟现实眼镜，通过移动或转动的动作改变视角来感受不同病程的视野缺损对感官的影响。
一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一，被测试者佩戴虚拟现实眼镜；步骤二，操作者为被测试者选择模拟的场景；步骤三，操作者为被测试者选择视野缺损的类型；步骤四，被测试者通过移动或转头的动作改变视角来感受不同类型视野缺损对生活的影响。
进一步地，步骤三中，所述视野缺损的类型包括视野中心暗点。
进一步地，步骤三中，所述视野缺损的类型包括旁中心暗点。
进一步地，步骤三中，所述视野缺损的类型包括鼻侧阶梯。
进一步地，步骤三中，所述视野缺损的类型包括弓形暗点。
进一步地，步骤三中，所述视野缺损的类型包括管状视野。
进一步地，步骤三中，所述视野缺损的类型包括管状视野或偏盲。
本发明所提供的一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置和使用方法，利用虚拟现实技术模拟生活中的场景，通过在虚拟现实设备中套用视野缺损模拟方案，去生理性模拟视野缺损的不同类型，将模拟缺损后的视野与生活模拟场景结合，即可将不同病程的青光眼患者的具体生活状态模拟出来。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是视野的示意图；
图2是现有技术中用于机械遮挡模拟某方位视野缺损的眼镜；
图3是本发明的一个较佳实施例的虚拟现实技术生成的模拟场景；
图4是本发明的一个较佳实施例的虚拟现实技术生成的左眼具有视野缺损的模拟场景
图5是本发明的一个较佳实施例的虚拟现实技术生成的左眼具有视野缺损的模拟场景。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
在临床工作中所接触诊治的大量不同病程中的青光眼患者，虽然他们都存在不同程度的视野缺损，但是基本没有患者的主诉是感觉存在视物存在遮挡感。另外，每个正常人每只眼睛都存在生理性的盲点，这个盲点是由于该部位的视网膜没有光感受器细胞造成的，这一点和青光眼视野缺损的部位其实具有一定的相似之处——都是由于光感受器细胞的缺失或损伤导致对光线的敏感度非常低造成的。同时，与青光眼的视野缺损类似，正常人也无法发现该生理性盲点的存在。有学者提出该生理性盲点之所以不为人所察觉是因为大脑在处理视觉信息的时候用生理盲点周围的正常视觉信息“遮盖”了该盲点，因此将原本对光敏感度几乎为零的区域掩盖了起来。鉴于此假说，可以合理推断，青光眼的视野缺损可能也是会出现类似于生理盲点一样的原理而不为青光眼患者所察觉。因此本发明的视野缺损模拟装置即是通过此原理来实现的，充分利用虚拟现实技术模拟生活场景的优势以及与之连接的电脑的强大计算性能来完成该视野缺损模拟方法的实施。
作为本发明的一较佳实施例，基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置，包括虚拟现实系统，其包括平台数据系统、模型数据系统、感知数据系统和控制数据系统；平台数据系统包括支撑虚拟现实系统运行的计算机系统、网络系统、公共平台所生成的元数据；模型数据系统用于生成现实世界事物在数字空间中映像的主体数据，可生理性模拟不同病程的视野缺损；感知数据系统用于使用户产生视、听、力的感觉；用户通过输入设备所生成的数据经控制数据系统对虚拟环境进行控制和影响。
用户佩戴所述虚拟现实眼镜，该眼镜可预先定义不同的视野缺损区域，然后通过将视野缺损周围区域的图像填充入视野缺损区域以遮盖实际存在于视野缺损区域的图像。这个过程是动态的，因此随着用户的移动或转头等动作改变视角时，该视野缺损区域所包含的图像也是一直变化的。由此可见，本视野缺损模拟眼镜并不是用机械遮挡的方式来模拟视野缺损的，也即用户佩戴时不会存在视野被遮挡的感觉，但其确实有区域是看不到的，这也是更符合生理状态下的感觉。
具体实施时，首先在模型数据系统中模拟出一个生活性的场景，该场景和常规虚拟现实模拟出的场景类似，均可以通过感知数据系统中的传感器感知头部的运动而联动模拟场景视角的改变，如图3所示。在该虚拟场景中可以定义一些不同范围的视野缺损点，如图4所示，其左眼部位定义了中央部位的视野缺损，如不规则图像处，那么这个区域的图像就定义为不可见，但是虚拟现实设备上并不是显示为黑色，而是通过算法将左眼不规则区域外的正常图像填补于视野缺损区域，如图5所示，那么在这个视角下同时睁开双眼，因为右眼视野没有缺损，所以测试者还是可以看到中央部位的两个凳子的，但是如果测试者仅睁开左眼，则在当前视角下看不到中央的两把凳子，只能通过行走或者移动视角将凳子所处位置移出视野缺损位置才能看到凳子，这时肯定会有其他位于视野缺损位置的物体被遮挡，基于这个原理，视野缺损模拟的目的即可达到。可以利用这一原理定义不同的视野缺损类型来模拟视野缺损类疾病的不同病程。
使用上述基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置时，包括以下步骤：步骤一，被测试者佩戴虚拟现实眼镜；步骤二，操作者为被测试者选择模拟的场景；步骤三，操作者为被测试者选择视野缺损的类型：如“旁中心暗点”，“鼻侧阶梯”，“弓形暗点”，“管状视野”，“偏盲”等类型；步骤四，被测试者通过移动、改变视角等方式感受不同类型视野缺损对生活的影响。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置，其特征在于，包括虚拟现实系统，其包括平台数据系统、模型数据系统、感知数据系统和控制数据系统；所述平台数据系统包括支撑虚拟现实系统运行的计算机系统、网络系统、公共平台所生成的元数据；所述模型数据系统用于生成现实世界事物在数字空间中映像的主体数据，可生理性模拟不同病程的视野缺损；所述感知数据系统用于使用户产生视、听、力的感觉；用户通过输入设备所生成的数据经所述控制数据系统对虚拟环境进行控制和影响；所述虚拟现实系统包括虚拟现实眼镜；所述虚拟现实眼镜预先定义不同的视野缺损区域，视野缺损部位定义为不规则图像，通过虚拟现实算法将不规则区域外的正常图像填充入视野缺损区域以遮盖实际存在于视野缺损区域的图像；用户佩戴所述虚拟现实眼镜，通过移动或转头的动作改变视角来感受不同病程的视野缺损对感官的影响。
2.一种包含权利要求1所述的基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置的使用方法，其特征在于，步骤一，被测试者佩戴虚拟现实眼镜；所述虚拟现实眼镜预先定义不同的视野缺损区域，视野缺损部位定义为不规则图像，通过虚拟现实算法将不规则区域外的正常图像填充入视野缺损区域以遮盖实际存在于视野缺损区域的图像；步骤二，操作者为被测试者选择模拟的场景；步骤三，操作者为被测试者选择视野缺损的类型；步骤四，被测试者通过移动或转头的动作改变视角来感受不同类型视野缺损对生活的影响。
3.如权利要求2所述的基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置的使用方法，其特征在于，步骤三中，所述视野缺损的类型包括视野中心暗点。
4.如权利要求2所述的基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置的使用方法，其特征在于，步骤三中，所述视野缺损的类型包括旁中心暗点。
5.如权利要求2所述的基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置的使用方法，其特征在于，步骤三中，所述视野缺损的类型包括鼻侧阶梯。
6.如权利要求2所述的基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置的使用方法，其特征在于，步骤三中，所述视野缺损的类型包括弓形暗点。
7.如权利要求2所述的基于虚拟现实技术的视野缺损模拟装置的使用方法，其特征在于，步骤三中，所述视野缺损的类型包括管状视野或偏盲。
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