CN108460843A - 一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种虚拟现实中仿真治疗技术领域，尤指一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，主要包括相互通信连接的治疗设备、视觉模拟系统和治疗指导系统，视觉模拟系统为视觉指引基础，治疗设备在视觉指引下提供触觉仿真治疗，治疗指导系统通过其设定的数据库管理以逐步指导治疗过程；所述治疗指导系统主要包括科普管理中心、放疗流程展示中心、仿真治疗模拟中心、定制式治疗指导平台、放疗护理及安全中心，均设定有数据库以通信传输；本发明不仅可以帮助患者全面了解放疗各步骤，并在三维全景虚拟环境下再现治疗环节的具体地点和详细操作，可促使患者对放射治疗有正确的认识，改善患者在放疗实施时的紧张情绪，也从中提高就医体验和治疗效率。

Description

一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台

技术领域

本发明涉及一种虚拟现实中仿真治疗技术领域，尤指一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台。

背景技术

在网络技术日益发达的时代里，不仅信息科技的传达能力达到了飞跃式的进步，更发展到形、声、像等全具备的仿真信息传达技术，如虚拟现实技术，将活动的用户与动态的环境相结合从而满足人们对游戏、教学或医疗等高真实度的模拟体验，虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，为用户提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、无限制地观察三度空间内的景象。

当采用虚拟现实技术应用于医疗领域时，需要结合多方面因素综合考虑虚拟场景设定，必须考虑疾病诊疗医理、患者身心健康、该疾病的治疗方案等，尤其在放射治疗领域，要求极为严谨严格，现代放射治疗的实施是一个多环节、多步骤的复杂完整过程，每一个环节和步骤如串联电路一样连接，任一差错都会导致治疗失败。

现代放射治疗基本流程包括临床评估、体位固定、X线/CT定位、勾画靶区和危及器官、放射治疗计划、计划评估、位置验证、剂量验证、放疗等，其中，步骤临床评估、体位固定、X线/CT定位、位置验证、放疗必须要患者的亲自参与、充分配合才能准确安全地完成，因此上述各环节中患者的参与对治疗的成功至关重要。

一方面，由于很多患者对放疗各环节的治疗操作一无所知，甚至认为放射治疗就是“烤电”，会带来疼痛或其他伤害身体的副作用，也由于在实际放疗中不可避免各种副反应产生的可能性，因此很多患者知悉后则会对接受放疗有恐惧心理；另一方面，由于放疗过程复杂，需要参与的部门较多，患者对每个治疗环节在医院的位置并不清楚，由放疗医生与患者进行解释和沟通是一个耗时的过程；因此现有的放射治疗无法克服患者的恐惧心理导致在治疗过程无法保持乐观的良好心态，也无法让患者彻底明白治疗程序导致在治疗过程中患者会产生较多疑虑也无法放心高效地配合治疗，目前暂未有能够克服上述问题的解决办法或者教学教程。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在公开一种虚拟现实中仿真治疗技术领域，尤指一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述指导平台主要包括相互通信连接的治疗设备、视觉模拟系统和治疗指导系统，视觉模拟系统为视觉指引基础，治疗设备在视觉指引下提供触觉仿真治疗，治疗指导系统通过其设定的数据库管理以逐步指导治疗过程；

其中，所述治疗指导系统主要包括科普管理中心、放疗流程展示中心、仿真治疗模拟中心、定制式治疗指导平台、放疗护理及安全中心，所述科普管理中心设定有病理与放疗知识数据库，通过视觉模拟系统播报；所述放疗流程展示中心设定有治疗环节的虚拟治疗场景数据库；所述仿真治疗模拟中心设定有仿真治疗手段数据库；所述定制式治疗指导平台设定有治疗技术应用实施数据库；所述放疗护理及安全中心设定有放疗患者护理及安全问题辅导数据库；所述放疗流程展示中心、仿真治疗模拟中心、定制式治疗指导平台通过视觉模拟系统与治疗设备进行视觉展示及辅导治疗；

所述的视觉模拟系统主要包括语音播报装置、VR眼镜设备、VR手持控制器、模拟穿戴装备储物柜和路径指引扶手，并选择性设定有虚拟场景空间，通过语音播报装置、VR眼镜设备进行视觉、听觉上的虚拟仿真指导，通过VR手持控制器无线操控虚拟仿真操作；所述的治疗设备主要包括模拟治疗床、监护仪、高性能PC主机、图形工作站与交互大屏幕，以及匹配仿真治疗模拟中心的体位固定装置、二维普通模拟定位机、CT模拟定位机与直线加速器。

所述的治疗设备还包括用于放疗指导过程的常规直线加速器、Tomo断层放疗机、四维CT设备、伽马刀设备系统和回旋加速器。

所述的体位固定装置可以为由热塑模具或者真空垫成型的固定装置。

所述科普管理中心包括：基础数据储存模块、筛选管理模块、信息导出模块、播报指示模块；基础数据储存模块用于配置知识信息数据与记录用户需求知识，筛选管理模块用于配置用户的数据选择与标记，信息导出模块与播报指示模块结合用于为用户提供信息展示。

所述放疗流程展示中心包括：流程数据储存模块、筛选管理模块、信息导出模块、播报指示模块；流程数据储存模块用于配置流程信息数据与记录用户需求流程。

所述仿真治疗模拟中心包括：虚拟交互控制模块、记忆储存模块、路径规划模块和数据管理模块；虚拟交互控制模块用于为用户提供虚拟运动选择并遵循指引控制运动进程，记忆储存模块用于记录用户的操作习惯与操作结果，路径规划模块用于为用户提供运动方向、路径与步骤指引，数据管理模块用于协调配置模块之间的关联操作并配置数据信息展示。

所述定制式治疗指导平台包括：交互训练模块、数据储存模块、数据管理模块；交互训练模块用于为用户指引实际训练操作，数据储存模块用于储存用户在训练操作中所产生的呼吸训练记录、体位固定成型记录以及采用模拟设备进行的治疗记录，数据管理模块用于协调配置模块之间的关联操作并配置数据信息展示。

所述放疗护理及安全中心包括数据检索模块、安全护理数据模块与操作指引模块；数据检索模块用于用户检索属于自己的数据记录并上传，安全护理数据模块用于根据用户上传数据而提供护理知识展示以及安全注意事项说明，操作指引模块用于提供安全护理操作。

一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台进行治疗工作的指导方法，其特征在于：所述的指导方法主要包括以下步骤：

S1、进入三维全景虚拟场景之前，对身体健康状态、心理精神状态等症状进行检查；

S2、进入三维全景虚拟场景之后，试佩戴VR眼镜、适应性放置VR手持控制器，点触VR手持控制器以点选功能运行从而进行调试，并调试确定控制的习惯性与身体的适应程度，直至患者确定启动治疗过程；

S3、首先，播报同时放映科普管理中心的病理与放疗知识解释，并透过VR眼镜阅读信息及聆听语音播报装置的播报信息；

S4、然后，点选放映放疗流程展示中心模块，播报同时放映放疗流程展示中心的治疗环节虚拟治疗场景，演示各场景部门布局、部门安排、部门空间转换与放疗单位各环节的操作指导；

S5、再其次，点选仿真治疗模拟中心模块，根据仿真治疗手段在三维全景虚拟环境下实现整个放疗流程的仿真模拟，主要流程包括体位固定、模拟定位或CT模拟扫描、放疗计划设计、首次放疗摆位确认，放射治疗或射线照射；即依次实施：确定合适治疗地点与治疗流程、调节患者适应体位、接受虚拟放疗技术人员的指令以执行治疗过程、在治疗单位之间模拟转换并继续接受指令执行疗程命令，同时在该过程中，从三维全景虚拟场景实现视觉效应，并结合治疗过程中的操作步骤产生仿真音效；

S6、使用定制式治疗指导平台进行治疗技术应用实施运行，点选定制式治疗指导平台模块，在三维全景虚拟环境下首先全景展示并了解由预先设置的该患者所需的放疗技术，然后开展指导性放疗实施主要包括：放疗体位指导、放疗培训指导、个性化放疗指导；

S7、选择放疗护理及安全中心的放疗患者护理及安全问题辅导，辅导包括对治疗前放疗时理发、衣着准备以便放疗时穿脱、CT模拟定位前留置针的准备辅导，体表标记线和体位固定模具的保护，放疗患者在放疗期间饮食、护理等方面的注意事项辅导。

本发明的有益效果体现在：本发明目的在于提供一种虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，不仅可以帮助患者在放疗开始之前全面了解放疗的各个步骤，并且在三维全景虚拟环境下再现各个治疗环节的具体地点和详细操作，可促使患者对放射治疗有一个正确的认识，改善患者在放疗实施时的紧张情绪，也从中提高就医体验和治疗效率。

本发明所采用的治疗设备包含大部分仿真设备，从而可以使患者经历系统、完整并且亲身体验接近真实的仿真治疗过程，从中也可以克服在不知情情况下的恐惧心理与对操作流程的疑惑心理，从而更好地配合医护人员的工作，提高患者的治疗效率并且达到更佳更乐观的治疗效果；所采用的视觉模拟系统提供形象的视觉、听觉效应，使患者对治疗过程有更清晰的了解，且通过听觉教程与仿真试验，可加深患者记忆，使其在真实的放疗过程中更放心；而所采用的治疗指导系统则是针对患者量身定造的指导过程，通过数据库管理与患者的仿真操作的交互作用可得出符合其应用在实际治疗的结论数据，且本发明治疗指导系统所设计的各个步骤指导对患者而言产生了非常好的体验经历与治疗指示，完全克服了在此之前患者所有的顾虑与悲观无助，从心理上与身体上均产生了乐观疗效。

附图说明

图1是本发明的指导平台各个组成系统的逻辑连接图。

图2是本发明科普管理中心的主体模块逻辑连接图。

图3是本发明仿真治疗模拟中心的指导步骤规划流程图。

图4是本发明定制式治疗指导平台的放疗指导步骤规划流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：

一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，所述指导平台主要包括相互通信连接的治疗设备、视觉模拟系统和治疗指导系统，视觉模拟系统为视觉指引基础，治疗设备在视觉指引下提供触觉仿真治疗，治疗指导系统通过其包含的数据库管理以逐步指导治疗过程；

其中，所述治疗指导系统主要包括科普管理中心、放疗流程展示中心、仿真治疗模拟中心、定制式治疗指导平台、放疗护理及安全中心，所述科普管理中心设定有病理与放疗知识数据库，通过视觉模拟系统播报；所述放疗流程展示中心设定有治疗环节的虚拟治疗场景数据库；所述仿真治疗模拟中心设定有仿真治疗手段数据库；所述定制式治疗指导平台设定有治疗技术应用实施数据库；所述放疗护理及安全中心设定有放疗患者护理及安全问题辅导数据库；所述放疗流程展示中心、仿真治疗模拟中心、定制式治疗指导平台通过视觉模拟系统与治疗设备进行视觉展示及辅导治疗；

所述的视觉模拟系统主要包括语音播报装置、VR眼镜设备、VR手持控制器、模拟穿戴装备储物柜和路径指引扶手，并选择性设定有虚拟场景空间，通过语音播报装置、VR眼镜设备进行视觉、听觉上的虚拟仿真指导，通过VR手持控制器无线操控虚拟仿真操作；放疗前患者佩戴VR眼镜设备后，初期用VR手持控制器可了解放疗基本知识，体验放疗整个流程虚拟场景内容，后期用VR手持控制器操控仿真操作，并且能够进行个体化的放疗指导或培训，并结合治疗设备与视觉模拟系统的模拟穿戴装备储物柜和路径指引扶手完成部分真实操作，从模拟实践中获得真实匹配并具有验证性的实际结论；

所述的治疗设备主要包括模拟治疗床、监护仪、高性能PC主机、图形工作站与交互大屏幕，以及匹配仿真治疗模拟中心的体位固定装置、二维普通模拟定位机、CT模拟定位机与直线加速器；所述的体位固定装置可以为由热塑模具或者真空垫成型的固定装置；通过在高性能PC主机中导入VR平台运行组件及治疗指导系统的数据库以进行仿真治疗，治疗设备的虚实结合形成360度沉浸式全景治疗模拟平台，以使得患者可以全景观看虚拟环境，监护仪可及时测量和控制患者生理参数，并可与已知设定值进行比较，由此判断患者是否适合进行模拟治疗，模拟治疗床、体位固定装置、二维普通模拟定位机、CT模拟定位机与直线加速器均为在三维全景虚拟场景中的虚拟仿真操作设备；所述的治疗设备还包括用于放疗指导过程的常规直线加速器、Tomo断层放疗机、四维CT设备、伽马刀设备系统和回旋加速器，用于选择性进行的其他仿真操作。

所述科普管理中心包括：基础数据储存模块、筛选管理模块、信息导出模块、播报指示模块；基础数据储存模块用于配置知识信息数据与记录用户需求知识，筛选管理模块用于配置用户的数据选择与标记，信息导出模块与播报指示模块结合用于为用户提供信息展示；所述科普管理中心具有用户选择、数据管理、数据记忆、信息导出功能，存贮有放疗的基本科普知识，包括有放疗基本原理，放疗的分类以及不同的放疗照射技术，同时存储有放疗的整个治疗流程，各个环节所进行的治疗内容，需要用到的响应的治疗设备，各环节所需的治疗费用，患者通过佩戴VR眼镜设备，在三维全景虚拟环境下通过VR手持控制器点选放各个功能模块，在观看图形展示的同时通过VR眼镜与语音播报装置了解放疗基本知识。

所述放疗流程展示中心包括：流程数据储存模块、筛选管理模块、信息导出模块、播报指示模块；流程数据储存模块用于配置流程信息数据与记录用户需求流程；所述放疗流程展示中心具有用户选择、数据管理、数据记忆、信息展示功能，用户可选择的流程数据包括整个放疗过程中各个环节治疗或操作部门场景展示，通过语音播报出来；所述放疗流程展示中心可以展示患者所在放疗单位各个放疗环节如模具室、CT模拟定位室、计划设计室、治疗的该患者的机房位置，设备或仪器可360度旋转观看，并在三维全景虚拟环境下观看各个治疗环节所进行各项治疗的地点和具体操作，并通过VR手持控制器激活该场景的交互操作，如控制人物行走、引导患者由病房到达所需治疗地点、治疗或操作内容交互场景展示、时间安排及各环节所需相关费用等的语音播报展示；操作时，患者佩戴VR眼镜设备，在三维全景虚拟场景下通过VR手持控制器点选治疗流程的各流程功能模块，通过VR手持控制器抓取的交互方式选择各环节治疗或操作，从而观看各部门场景展示，同时可通过点选相应的设备，观看虚拟技术人员对患者进行的医疗操作或治疗场景，通过语音播报装置了解该环节的治疗或操作目的，时间安排及相关费用。

所述仿真治疗模拟中心包括：虚拟交互控制模块、记忆储存模块、路径规划模块和数据管理模块；虚拟交互控制模块用于为用户提供虚拟运动选择并遵循指引控制运动进程，记忆储存模块用于记录用户的操作习惯与操作结果，路径规划模块用于为用户提供运动方向、路径与步骤指引，数据管理模块用于协调配置模块之间的关联操作并配置数据信息展示；所述仿真治疗模拟中心具备数据管理、用户操控、用户指引、反馈动作等功能，仿真治疗模拟中心存贮有整个治疗过程的仿真治疗场景，更具体地说，包括放疗中心全景场景、各环节场景治疗顺序讲解、病房至放疗中心路径规划、各治疗或操作环节的行走路线、虚拟行走等，可实行放疗各环节治疗位置点选、各加速器治疗机房点选、放疗加速器点选、治疗体位点选等交互功能选择，与虚拟放疗技术人员进行交互动作；操作时，仿真治疗模拟中心以患者第一视角显示，首先预设患者所在医院的放疗中心以及放疗直线加速器机房场景，临床医生在PC主机预先选择患者对应的治疗路径，然后患者通过佩戴VR眼镜设备，实现在虚拟放疗中心通过VR手持控制器控制虚拟场景中的人物自由行走，依次到达各环节对应的部门，并接受相应的治疗或操作，在此过程中使用VR手持控制器点选放疗工作人员，激活该场景中的交互，并与虚拟放疗技术人员进行交互动作。

所述定制式治疗指导平台包括：交互训练模块、数据储存模块、数据管理模块；交互训练模块用于为用户指引实际训练操作，数据储存模块用于储存用户在训练操作中所产生的呼吸训练记录、体位固定成型记录以及采用模拟设备进行的治疗记录，数据管理模块用于协调配置模块之间的关联操作并配置数据信息展示；所述定制式治疗指导平台具备用户治疗训练、诊断结果查询、治疗方案查询功能，个体化放疗指导平台还存贮有个体化治疗技术介绍、所需放疗设备360度旋转观看、语音介绍，以及该技术所需要对患者进行的个体化培训模拟；患者戴上VR眼镜设备后，观看个体化放疗技术讲解及设备与模拟治疗，然后通过VR手持控制器点选个体化放疗技术介绍及培训模拟场景；同时还存贮有个体化患者所需的治疗技术，当放疗医生及患者决定进行放疗时，患者通过佩戴VR眼镜设备，观看和了解自己所需的放疗技术比如三维适形放疗（3DCRT）、调强放疗（IMRT）、容积旋转调强放疗（VMAT）或自适应放疗（ART）等，如果患者放疗时需要进行呼吸控制，则患者可通过佩戴VR眼镜设备进行呼吸训练。

所述放疗护理及安全中心包括数据检索模块、安全护理数据模块与操作指引模块；数据检索模块用于用户检索属于自己的数据记录并上传，安全护理数据模块用于根据用户上传数据而提供护理知识展示以及安全注意事项说明，操作指引模块用于提供安全护理操作；所述放疗护理及安全中心存贮有放疗患者注意事项介绍模块，放疗注意事项具体包括：患者应积极配合医护人员做好治疗前的准备工作及放疗中及结束后的随访，治疗前的准备工作包括头部放疗时理发、衣着准备以便放疗时穿脱、CT模拟定位前留置针的准备，体表标记线和体位固定模具的保护；患者在治疗室内放疗过程中，不可擅自移动，如有不适，可以通过监控设备及手势示意和召唤治疗控制室的技术员，不可随意改变体位，患者需保持良好的心态和均衡的膳食，尽努力照顾好自己并尽可能多的从医生及亲人朋友那里得到各种需要的帮助，以便疾病治疗和恢复；再者，患者通过佩戴VR眼镜设备，在三维全景虚拟环境下通过VR手持控制器点选放疗注意事项模块，在观看动画展示的同时通过VR眼镜携带的语音播报装置了解放疗过程中各个方面的注意事项，所述放疗护理及注意事项存贮有放疗患者在放疗期间饮食、护理等方面的注意事项。

一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台的指导方法，其特征在于：所述的指导方法主要包括以下步骤：

S1、进入三维全景虚拟场景之前，对身体健康状态、心理精神状态等症状进行检查，确定患者的身体素质适合进行模拟治疗指导；

S2、进入三维全景虚拟场景之后，试佩戴VR眼镜、适应性放置VR手持控制器，点触VR手持控制器以点选功能运行从而进行调试，并调试确定控制的习惯性与身体的适应程度，直至患者确定启动治疗过程；

S3、首先，播报同时放映科普管理中心的病理与放疗知识解释，并透过VR眼镜阅读信息及聆听语音播报装置的播报信息；病理与放疗知识包含放射治疗的含义、放疗杀死癌细胞的方式、放疗对癌细胞之外的其他影响、放疗的治疗目的、放疗带来的可能性不良反应；

S4、然后，点选放映放疗流程展示中心模块，播报同时放映放疗流程展示中心的治疗环节虚拟治疗场景，演示各场景部门布局、部门安排、部门空间转换与放疗单位各环节的操作指导；

更具体步骤还包括：

S4-1、患者通过场景展示了解放疗单位各环节包括模具室、CT模拟定位室、计划设计室、治疗该患者的加速器治疗室等空间位置，部门设备或仪器可360度旋转观看；

S4-2、患者通过佩戴VR眼镜设备，在三维全景虚拟场景下熟悉各个治疗环节各项治疗的进行地点和具体操作；

S4-3、通过控制VR手持控制器激活该场景的交互操作，控制人物行走，引导患者由病房到达所需治疗地点，以及安排过程时间与相关费用，进行治疗或操作内容交互体验；

S5、再其次，点选仿真治疗模拟中心模块，根据仿真治疗手段在三维全景虚拟环境下实现整个放疗流程的仿真模拟，主要流程包括体位固定、模拟定位或CT模拟扫描、放疗计划设计、首次放疗摆位确认，放射治疗或射线照射；即依次实施：确定合适治疗地点与治疗流程、调节患者适应体位、接受虚拟放疗技术人员的指令以执行治疗过程、在治疗单位之间模拟转换并继续接受指令执行疗程命令，同时在该过程中，从三维全景虚拟场景实现视觉效应，并结合治疗过程中的操作步骤产生仿真音效；

更具体步骤还包括：

S5-1、患者通过佩戴VR眼镜设备，通过VR手持控制器点选仿真治疗模拟中心模块，仿真模拟包括所述整个治疗过程的仿真治疗场景中患者与该场景虚拟放疗技术人员的交互动作，首先点选是否在此处进行治疗或操作以确定合适治疗地点与治疗流程；既定的体位躺或卧于模拟治疗床上为在患者第一视角显示下，患者借助普通治疗床进行仿真体位模拟；

S5-2、根据需求点选各个单位：病房大楼、放疗中心大楼、患者所在病房、模具室、二维模拟定位室、CT模拟定位室、放疗计划设计室、体模存储室、加速器治疗室；到达各个单位时需点选在此治疗或操作的前期准备是否完善，接受虚拟放疗技术人员的指令如平躺于治疗床、治疗开始、治疗等待中、治疗结束，以及患者本人发出指令反馈：如准备充分、完成治疗等；

S5-3、选择放疗中心大楼时，在虚拟路线指引和语音播报的帮助下，通过VR手持控制器控制人物行走以到达放疗中心大楼，而后通过VR手持控制器控制人物行走到其他单位；

S5-4、在放疗计划设计室内，在物理室虚拟场景下放疗技术人员（物理师）进行放疗计划的设计；

S5-5、到达模具室时，在模具室虚拟场景下，首先进行体位固定环节，在患者第一视角显示下，按照技术员的体位要求平躺或平卧于虚拟治疗床上，首先由技术员对患者进行摆位，然后根据患者体位对热塑模具或者真空垫成型以达到固定患者体位的效果；同时，技术员告知本操作的时间安排及模具室位置；模具制作结束后，技术员告知患者离开，患者在虚拟路线指引和语音播报指导下去二维或CT模拟定位室进行下一操作；

S5-6、到达二维模拟定位室或CT模拟定位室时，在虚拟二维或CT模拟定位室虚拟场景下，在患者第一视角显示下，按照技术员的体位要求平躺或平卧于虚拟治疗床上，首先由技术员利用制作好的模具对患者进行摆位，然后由临床医生在二维模拟定位机下进行肿瘤靶区的定位，或者在CT模拟定位机下进行CT扫描以获得二维或三维图像即二维或三维空间信息，本环节模拟操作结束后患者回病房等待；

S5-7、到达直线加速器治疗室时，在虚拟场景下，患者由病房到达所对应的直线加速器治疗室，患者按照既定体位躺或卧于模拟治疗床上，放疗技术员利用患者的固定模具对患者进行摆位，告知患者本次治疗准备开始，然后关闭治疗室防护门，操作直线加速器控制电脑开始本次射线照射；本此治疗结束后，在患者第一视角显示下，放疗技术员进入治疗室，充分降低治疗床，为患者卸下固定模具，扶起患者，告知患者本次治疗结束及下次治疗时间，患者离开返回住院病房；同时所述直线加速器开始本次模拟射线照射时，患者第一视角可以看到直线加速器机架的旋转、小机头的旋转、多叶准直器叶片运动等动态活动，同时可以听到直线加速器射线出束的提示音，以及机架、小机头的旋转声音，多叶准直器叶片运动的声音，所有运动或声音与实际治疗中相符一致；

S6、使用定制式治疗指导平台进行治疗技术应用实施运行，点选定制式治疗指导平台模块，在三维全景虚拟环境下首先全景展示并了解由预先设置的该患者所需的放疗技术，然后开展指导性放疗实施主要包括：放疗体位指导、放疗培训指导、个性化放疗指导；所述的放疗设备具体包括：常规直线加速器、Tomo断层放疗机、四维CT设备、伽马刀设备系统、回旋加速器；

更具体步骤还包括：

S6-1、指导放疗体位及个体化放疗体位训练，包括仰卧位、俯卧位、站立位；在三维全景虚拟环境下通过VR手持控制器点选个体化放疗体位训练功能，一边通过视觉与听觉学习患者在治疗中的体位要求，一边借助模拟治疗床进行同步实际体位演练，患者平躺、平卧或站立于治疗床或治疗台上，双手置于身体两侧或者举高于头部之上，站立于治疗台上时用于全身电子线放疗；

S6-2、指导放疗培训及个性化放疗呼吸训练，放疗呼吸训练包括四维CT(4D-CT)仿真场景训练和主动呼吸控制(ABC)场景训练，首先指导患者进行四维CT(4D-CT)仿真场景训练，患者佩戴VR眼镜设备，并且平躺于模拟治疗床上，在三维全景虚拟环境下通过VR手持控制器选择所需训练功能，并按照语音播报提示进行呼吸训练，在语音提示指导下，进行呼吸节律训练训练，如定位为CT扫描时，在患者腹部放置呼吸门控装置从而监测患者的呼吸状态，由语音播报装置按照节奏规律提示患者进行呼吸，待呼吸曲线平稳后，利用后门控技术获取呼吸曲线的10个相位；

S6-3、然后指导患者进行主动呼吸控制(ABC)场景训练，患者在语音播报装置提示下进行深呼气后屏气训练，更具体地说，在CT定位时患者口含呼吸接嘴并且戴鼻夹，放疗技术员从外接电脑上观察患者呼吸曲线，屏气触发阈值设定为呼吸曲线峰值75%，屏气时间一般设定为40s，待患者呼吸均匀后令患者按下控制手柄，曲线峰值达触发阈值开始制动呼吸，当曲线变为直线，开始CT扫描，治疗时采用相同的过程；

所述定制式治疗指导平台中涉及的语音提示音主要包括：请放松、请开始自由呼吸、请深呼气后屏气、请吸气、请呼气，并设定有计时模块，计算屏气时间且通过语音提示出来；

S6-4、个性化放疗指导实施，治疗技术具体包括三维适形放疗、调强放疗、容积调强放疗、图像引导放疗、全身电子线放疗、螺旋断层放疗、四维放疗、立体定向放疗、质子重离子放疗，根据患者情况定制放疗规划，在经过指导后得到匹配的实际操作结论；

S7、选择放疗护理及安全中心的放疗患者护理及安全问题辅导，辅导包括对治疗前放疗时理发、衣着准备以便放疗时穿脱、CT模拟定位前留置针的准备辅导，体表标记线和体位固定模具的保护，放疗患者在放疗期间饮食、护理等方面的注意事项辅导。

本发明所得的结论数据应用于实际中时，为放疗患者治疗制定的基本流程主要包括以下步骤：

（一）临床评估：在实施放射治疗前应详细了解患者的病史、体检、影像学资料、一般状况、合并症，评估患者对放射治疗的耐受性，确定放射治疗的目的，即根治性放疗或姑息性放疗；

（二）体位固定：为保证放射治疗准确实施，患者应尽量采取舒适、重复性好且能满足治疗需要的体位，尽可能使用一些体位固定装置如温塑面罩、真空垫、体架等，体位可重复性是放射治疗非常关键的环节；

（三）X线/CT定位：在模拟定位X线机下大致确定照射野的中心，标记激光线，在同一体位下行CT扫描，或直接在CT模拟定位机下扫描，确定照射野中心，标记激光线；

（四）勾画靶区和危及器官：这是放射治疗最复杂、最关键的步骤，医生在定位CT上逐层勾画患者轮廓、治疗靶区和正常组织；

（五）放射治疗计划：医生给出肿瘤各靶区处方剂量、正常组织剂量限制，然后物理师在计算机辅助下计算出每个射野的最佳射束强度分布，使得实际在体内形成的剂量分布与医生的处方剂量接近；

（六）计划评估：评估肿瘤受照剂量是否满足临床要求，正常组织受量是否超过耐受剂量；

（七）位置验证：在执行放射治疗计划时，患者的体位可能会存在偏差，为保证治疗的准确性，在放疗第一次必须行位置验证，位置验证的方法有拍摄EPID或CT图像，然后定位X线或CT图像匹配测量两者间的误差，对较大误差应找出原因并及时纠正；

（八）剂量验证：剂量验证是确认患者实际受照剂量是否与计划给予剂量相同；

（九）放疗：在加速器机房内完成治疗。

因此，在患者不采用本发明的基础之下，想要患者克服一切困境，全身心投入积极乐观的治疗中，是较为困难的，本发明从积极心理与仿真交互技术的融合中为患者提供系统全方位的治疗指导方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述指导平台主要包括相互通信连接的治疗设备、视觉模拟系统和治疗指导系统，视觉模拟系统为视觉指引基础，治疗设备在视觉指引下提供触觉仿真治疗，治疗指导系统通过其设定的数据库管理以逐步指导治疗过程；

其中，所述治疗指导系统主要包括科普管理中心、放疗流程展示中心、仿真治疗模拟中心、定制式治疗指导平台、放疗护理及安全中心，所述科普管理中心设定有病理与放疗知识数据库，通过视觉模拟系统播报；所述放疗流程展示中心设定有治疗环节的虚拟治疗场景数据库；所述仿真治疗模拟中心设定有仿真治疗手段数据库；所述定制式治疗指导平台设定有治疗技术应用实施数据库；所述放疗护理及安全中心设定有放疗患者护理及安全问题辅导数据库；所述放疗流程展示中心、仿真治疗模拟中心、定制式治疗指导平台通过视觉模拟系统与治疗设备进行视觉展示及辅导治疗；

所述的视觉模拟系统主要包括语音播报装置、VR眼镜设备、VR手持控制器、模拟穿戴装备储物柜和路径指引扶手，并选择性设定有虚拟场景空间，通过语音播报装置、VR眼镜设备进行视觉、听觉上的虚拟仿真指导，通过VR手持控制器无线操控虚拟仿真操作；所述的治疗设备主要包括模拟治疗床、监护仪、高性能PC主机、图形工作站与交互大屏幕，以及匹配仿真治疗模拟中心的体位固定装置、二维普通模拟定位机、CT模拟定位机与直线加速器。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述的治疗设备还包括用于放疗指导过程的常规直线加速器、Tomo断层放疗机、四维CT设备、伽马刀设备系统和回旋加速器。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述的体位固定装置可以为由热塑模具或者真空垫成型的固定装置。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述科普管理中心包括：基础数据储存模块、筛选管理模块、信息导出模块、播报指示模块；基础数据储存模块用于配置知识信息数据与记录用户需求知识，筛选管理模块用于配置用户的数据选择与标记，信息导出模块与播报指示模块结合用于为用户提供信息展示。

5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述放疗流程展示中心包括：流程数据储存模块、筛选管理模块、信息导出模块、播报指示模块；流程数据储存模块用于配置流程信息数据与记录用户需求流程。

6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述仿真治疗模拟中心包括：虚拟交互控制模块、记忆储存模块、路径规划模块和数据管理模块；虚拟交互控制模块用于为用户提供虚拟运动选择并遵循指引控制运动进程，记忆储存模块用于记录用户的操作习惯与操作结果，路径规划模块用于为用户提供运动方向、路径与步骤指引，数据管理模块用于协调配置模块之间的关联操作并配置数据信息展示。

7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述定制式治疗指导平台包括：交互训练模块、数据储存模块、数据管理模块；交互训练模块用于为用户指引实际训练操作，数据储存模块用于储存用户在训练操作中所产生的呼吸训练记录、体位固定成型记录以及采用模拟设备进行的治疗记录，数据管理模块用于协调配置模块之间的关联操作并配置数据信息展示。

8.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台，其特征在于，所述放疗护理及安全中心包括数据检索模块、安全护理数据模块与操作指引模块；数据检索模块用于用户检索属于自己的数据记录并上传，安全护理数据模块用于根据用户上传数据而提供护理知识展示以及安全注意事项说明，操作指引模块用于提供安全护理操作。

9.使用权利要求1-8任一项所述的基于虚拟现实的放疗患者治疗指导平台进行治疗工作的指导方法，其特征在于：所述的指导方法主要包括以下步骤：

S1、进入三维全景虚拟场景之前，对身体健康状态、心理精神状态等症状进行检查；

S2、进入三维全景虚拟场景之后，试佩戴VR眼镜、适应性放置VR手持控制器，点触VR手持控制器以点选功能运行从而进行调试，并调试确定控制的习惯性与身体的适应程度，直至患者确定启动治疗过程；

S3、首先，播报同时放映科普管理中心的病理与放疗知识解释，并透过VR眼镜阅读信息及聆听语音播报装置的播报信息；

S4、然后，点选放映放疗流程展示中心模块，播报同时放映放疗流程展示中心的治疗环节虚拟治疗场景，演示各场景部门布局、部门安排、部门空间转换与放疗单位各环节的操作指导；

S5、再其次，点选仿真治疗模拟中心模块，根据仿真治疗手段在三维全景虚拟环境下实现整个放疗流程的仿真模拟，主要流程包括体位固定、模拟定位或CT模拟扫描、放疗计划设计、首次放疗摆位确认，放射治疗或射线照射；即依次实施：确定合适治疗地点与治疗流程、调节患者适应体位、接受虚拟放疗技术人员的指令以执行治疗过程、在治疗单位之间模拟转换并继续接受指令执行疗程命令，同时在该过程中，从三维全景虚拟场景实现视觉效应，并结合治疗过程中的操作步骤产生仿真音效；

S6、使用定制式治疗指导平台进行治疗技术应用实施运行，点选定制式治疗指导平台模块，在三维全景虚拟环境下首先全景展示并了解由预先设置的该患者所需的放疗技术，然后开展指导性放疗实施主要包括：放疗体位指导、放疗培训指导、个性化放疗指导；

S7、选择放疗护理及安全中心的放疗患者护理及安全问题辅导，辅导包括对治疗前放疗时理发、衣着准备以便放疗时穿脱、CT模拟定位前留置针的准备辅导，体表标记线和体位固定模具的保护，放疗患者在放疗期间饮食、护理等方面的注意事项辅导。