CN111061375A - 基于虚拟手术的智能消毒训练方法和设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法和设备，该方法包括：通过显示设备显示三维虚拟手术环境，三维虚拟手术环境包括预设虚拟生物模型和预设消毒棉球；检测用户针对操作界面的输入操作的位置信息；输入操作用于模拟利用消毒棉球对生物组织进行消毒训练；根据位置信息，生成预设消毒棉球在预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹，储存在轨迹贴图并渲染到三维虚拟手术环境中；检测绘制的消毒轨迹是否符合预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，得到检测结果；按照预设展示形式将检测结果展示给用户。如此，无需耗费大量的消毒药剂和载体器材，也无需老师一对一指导教学和实时检测，即可实现训练者在不同消毒要求下的消毒训练。

Description

基于虚拟手术的智能消毒训练方法和设备

技术领域

本申请涉及医学教育技术领域，具体涉及一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法和设备。

背景技术

外科中，任何手术都要通过病人一定手术区域的皮肤(或粘膜)做切口，进入病变部位进行操作。为防止皮肤上的细菌进入手术创口内，手术区域一定要做特殊的准备工作，而消毒是其中最重要的一步操作。

每种手术对于消毒使用的手法有着严格的要求和详细的规范。在实际的手术区消毒操作训练中，训练者主要是在老师的监督和指导下，以医学模拟假人或者真人模特作为训练载体实施训练操作，这就使得训练者在训练过程中需要老师一对一的指导，而老师则需要对训练者的操作过程和结果进行实时检测，如此，才能确保教学过程零失误。但是，这种教学方式不仅教学效率低，还需要耗费大量的消毒药剂和消毒载体器材，且，人为检测的方式也常常不可避免出现忽略性错误，使得教学结果并不理想。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法和设备。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

本申请的第一方面提供一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法，包括：

通过显示设备显示三维虚拟手术环境，所述三维虚拟手术环境包括预设虚拟生物模型和预设消毒棉球；

检测用户针对操作界面的输入操作的位置信息；所述输入操作用于模拟利用消毒棉球对生物组织进行消毒训练；

根据所述位置信息，生成所述预设消毒棉球在所述预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹，将绘制的所述消毒轨迹储存在轨迹贴图中，并渲染到所述三维虚拟手术环境中；

检测绘制的所述消毒轨迹是否符合所述预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，得到检测结果；

按照预设展示形式将所述检测结果展示给所述用户。

可选的，所述位置信息是第一坐标系中的位置信息，所述第一坐标系是基于所述操作界面构建的二维空间坐标系；所述三维虚拟手术环境位于第二坐标系中，所述第二坐标系为三维空间坐标系；所述根据所述位置信息，生成所述预设消毒棉球在所述预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹，包括：

将所述位置信息从所述第一坐标系映射到所述第二坐标系中，得到映射的位置信息；

以所述映射的位置信息所指示位置为起点，沿所述三维空间坐标系的z轴方向发射一条射线；

获取射线与所述当前待消毒生物组织三维模型网格的碰撞点的位置信息；所述碰撞点的位置信息包括x,y,z三维坐标；

通过将所述碰撞点的三维位置坐标转换为模型的u,v坐标值；所述u,v坐标为二维坐标；

获取所述碰撞点的u，v坐标；

在所述轨迹贴图中，基于所述碰撞点的u，v坐标，标记消毒轨迹点；

在所述轨迹贴图中，以所述消毒轨迹点为基础，确定与所述预设消毒棉球的形状遮罩图对应的区域，基于确定的区域，生成所述消毒轨迹。

可选的，以所述映射的位置信息所指示位置为起点，沿所述三维空间坐标系的z轴方向发射一条射线之后，获取射线与所述当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息之前，所述方法还包括：

判断所述射线与所述当前待消毒生物组织是否有碰撞点；

所述获取射线与所述当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息，包括：

若有碰撞点，获取射线与所述当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息。

可选的，还包括：若无碰撞点，则确定所述位置信息无效并提示所述用户。

可选的，所述根据所述位置信息，生成所述预设消毒棉球在所述预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹之前，所述方法还包括：

判断是否首次检测到所述位置信息；

若是，则创建所述轨迹贴图；

若不是，则获取创建好的所述轨迹贴图，并根据所述用户的选择操作确定是否擦除所述轨迹贴图中已绘制的消毒轨迹。

可选的，所述在所述轨迹贴图中，基于所述碰撞点的u，v坐标，标记消毒轨迹点，包括：

在所述轨迹贴图中，将与所述碰撞点的u,v坐标对应的点，确定为所述消毒轨迹点；

判断当前确定的所述消毒轨迹点是否为消毒起点；

若是，则在所述轨迹贴图中，将当前确定的所述消毒轨迹点进行标记；

若不是，则将当前确定的所述消毒轨迹点进行标记，并且在当前确定的所述消毒轨迹点和前一个所述消毒轨迹点之间进行补点处理，将补的点标记为所述消毒轨迹点。

可选的，所述消毒规范包括至少一项消毒规范；

所述检测绘制的所述消毒轨迹是否符合所述预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，包括：

分别检测绘制的所述消毒轨迹是否符合每项所述消毒规范。

可选的，所述当前待消毒生物组织对应至少一个消毒步骤；所述消毒规范至少包括以下项中的一项或者多项：当前所述消毒步骤对应的消毒范围规范和消毒原则规范；

所述分别检测绘制的所述消毒轨迹是否符合每项所述消毒规范，包括：

若所述消毒规范包括消毒范围规范，获取用于表征消毒规范的规范贴图，确定所述规范贴图中的规范消毒范围所包围的像素区域，确定所述轨迹贴图中所述消毒轨迹所包围的像素区域，将所述消毒轨迹所包围的像素区域与所述规范消毒范围所包围的像素区域进行对比，如果所述消毒轨迹所包围的像素区域包含所述规范消毒范围所包围的像素区域，则确定所述消毒轨迹符合所述消毒范围规范,否则，确定所述消毒轨迹不符合所述消毒范围规范；

若所述消毒规范包括消毒原则规范，判断所述消毒轨迹是否符合设定运动趋势，如果符合设定运动趋势，则确定所述消毒轨迹符合所述消毒原则规范，否则，确定所述消毒轨迹不符合所述消毒原则规范。

可选的，所述按照预设展示形式将所述检测结果展示给所述用户之后，所述方法还包括：

统计所述当前待消毒生物组织的所述检测结果为符合消毒规范的累计次数；

将所述累计次数与预设消毒次数做对比，若所述累计次数与所述预设消毒次数相同，则当前待消毒生物组织的消毒工作完成，若所述累计次数与所述预设消毒次数不相同，则当前待消毒生物组织的消毒工作未完成。

本申请的第二方面提供一种基于虚拟手术的智能消毒训练设备，包括：

处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序，以执行如本申请的第一方面所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请的方案中，用户可以根据训练需求，在通过显示设备呈现的三维虚拟手术环境中，利用预设消毒棉球对预设虚拟生物模型进行消毒训练，并通过与预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织对应的消毒规范，对每一次用户针对操作界面进行输入操作得到的消毒轨迹进行检测，并将检测结果按照预设展示形式展示给用户。如此，利用三维虚拟手术环境对虚拟生物模型和消毒棉球进行预设，使得用户可以根据训练需求去设定虚拟生物模型和消毒棉球，以满足不同手术下的不同消毒要求，且无需再耗费大量的消毒药剂和消毒载体器材，节约了医疗教学器材，同时，通过消毒规范对用户进行操作训练得到的消毒轨迹进行检测，避免了人为检测过程中可能出现的忽略性错误，提高了检测效率。此外，无需老师再一对一指导教学并对训练者的操作过程和结果实时检测，有效提高了教学效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法的流程图。

图2是本申请一个实施例提供的一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法中预设消毒棉球的示意图。

图3是本申请另一个实施例提供的一种基于虚拟手术的智能消毒训练装置的结构示意图。

图4是本申请另一个实施例提供的一种基于虚拟手术的智能消毒训练设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

参见图1，图1是本申请一个实施例提供的一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法的流程图。

参见图2，图2是本申请一个实施例提供的一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法中预设消毒棉球的示意图。

如图1所示，本实施例提供一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其实施方法具体包括如下步骤：

步骤11、通过显示设备显示三维虚拟手术环境，三维虚拟手术环境包括预设虚拟生物模型和预设消毒棉球。

其中，三维虚拟手术环境是从医学图像数据出发，应用计算机图形学重构出虚拟人体软组织模型，从而模拟出虚拟的三维医学环境，并利用触觉交互设备与之进行交互的手术环境，是已成熟的现有技术，其具体实现方式可以参考相关技术，此处不再赘述。

其中，预设虚拟生物模型是指在三维虚拟手术环境中预设虚拟动物模型和/或预设虚拟病人模型，虚拟病人模型可以包括表皮、皮下组织、内脏、病源体等多个高精度三维模型。

其中，预设消毒棉球是指在三维虚拟手术环境中预设可以用于进行消毒操作的消毒工具模型。在用户进行消毒操作的过程中，用户可以借助该预设消毒棉球对预设虚拟生物模型上的当前待消毒生物组织进行涂抹消毒。如图2所示，预设消毒棉球以用户消毒过程中的轨迹点C为中心，以R为着色半径，以M为消毒棉球的形状遮罩图。当显示设备为触摸显示屏时，用户通过手或者其他可以操作触摸显示屏的设备在触摸显示屏上进行绘制操作，在触摸显示屏上显示的消毒痕迹就是触摸显示屏中形状遮罩图跟随绘制操作留下的痕迹。实际应用时，预设消毒棉球的具体形态可以由用户根据实际需求去自行设定，此处不作任何限定。

步骤12、检测用户针对操作界面的输入操作的位置信息；输入操作用于模拟利用消毒棉球对生物组织进行消毒训练。

步骤13、根据位置信息，生成预设消毒棉球在预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹，将绘制的消毒轨迹储存在轨迹贴图中，并渲染到三维虚拟手术环境中。

其中，轨迹贴图是用于储存用户在消毒训练过程中的消毒轨迹而创建的贴图。

步骤14、检测绘制的消毒轨迹是否符合预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，得到检测结果。

步骤15、按照预设展示形式将检测结果展示给用户。

本申请的方案中，用户可以根据训练需求，在通过显示设备呈现的三维虚拟手术环境中，利用预设消毒棉球对预设虚拟生物模型进行消毒训练，并通过与预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织对应的消毒规范，对每一次用户针对操作界面进行输入操作得到的消毒轨迹进行检测，并将检测结果按照预设展示形式展示给用户。如此，利用三维虚拟手术环境对虚拟生物模型和消毒棉球进行预设，使得用户可以根据训练需求去设定虚拟生物模型和消毒棉球，以满足不同手术下的不同消毒要求，且无需再耗费大量的消毒药剂和消毒载体器材，节约了医疗教学器材，同时，通过消毒规范对用户进行操作训练得到的消毒轨迹进行检测，避免了人为检测过程中可能出现的忽略性错误，提高了检测效率。此外，无需老师再一对一指导教学并对训练者的操作过程和结果实时检测，有效提高了教学效率。

本申请的方案的执行主体可以是基于虚拟手术的智能消毒训练装置，也可以是基于虚拟手术的智能消毒训练装置中基于软件和/或硬件的功能模块，还可以是其它的设备，等等。

其中，基于虚拟手术的智能消毒训练装置可以是显示设备。

其中，显示设备可以但不限于包括显示屏。显示屏可以是触摸显示屏或者非触摸显示屏。

具体实施时，以显示设备为触摸显示屏为例，用户通过用手触碰显示屏实现消毒操作训练。当用户开始进行手术操作时，可以通过触摸显示屏在三维虚拟手术环境中提前预设虚拟生物模型和预设消毒棉球，设置完成后，用户根据训练要求，对呈现在显示屏中的预设虚拟病人模型上当前待消毒生物组织进行消毒，手指在屏幕的操作界面划过的痕迹即为输入的位置信息，根据输入的位置信息可以在屏幕中的三维虚拟手术环境中生成预设消毒棉球在预设虚拟生物模型上的消毒轨迹，当用户的手不再触碰操作界面，则完成一次消毒操作，此时生成的消毒轨迹，通过与该消毒轨迹对应的当前待消毒生物组织的消毒规范的检测，可以获知检测结果，检测结果会按照用户预设展示形式展示给用户，以此来提醒用户该次消毒操作是否规范。

一些实施例中，位置信息是第一坐标系中的位置信息，第一坐标系是基于操作界面构建的二维空间坐标系；三维虚拟手术环境位于第二坐标系中，第二坐标系为三维空间坐标系；为了使用户在操作界面的消毒操作能够更直观地呈现在虚拟生物模型上，上述根据位置信息，生成预设消毒棉球在预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹，可以包括：

将位置信息从第一坐标系映射到第二坐标系中，得到映射的位置信息；

以映射的位置信息所指示位置为起点，沿三维空间坐标系的z轴方向发射一条射线；

获取射线与当前待消毒生物组织三维模型网格的碰撞点的位置信息；碰撞点的位置信息包括x,y,z三维坐标；

通过将碰撞点的三维位置坐标转换为模型的u,v坐标值；u,v坐标为二维坐标；

获取碰撞点的u，v坐标；

在轨迹贴图中，基于碰撞点的u，v坐标，标记消毒轨迹点；

在轨迹贴图中，以消毒轨迹点为基础，确定与预设消毒棉球的形状遮罩图对应的区域，基于确定的区域，生成消毒轨迹。

在一些实施例中，用户绘制的消毒轨迹只有在能够映射到当前待消毒生物组织上时，用户的消毒操作才算有效，为此，上述以映射的位置信息所指示位置为起点，沿三维空间坐标系的z轴方向发射一条射线之后，获取射线与当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息之前，具体实施方案还包括：

判断射线与当前待消毒生物组织是否有碰撞点；

获取射线与当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息，包括：

若有碰撞点，获取射线与当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息。

具体实施时，获取到的射线与当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息，即为二维空间坐标系中的位置信息映射到三维空间坐标系中的位置信息，也即用户针对操作界面的输入操作的位置信息映射到预设虚拟生物模型上的位置信息，如此，实现了位置信息从二维空间坐标系到三维空间坐标系之间的转化。

一些实施例中，还包括：若无碰撞点，则确定位置信息无效并提示用户。

具体的，无碰撞点，说明用户针对操作界面的输入操作的位置信息没有映射到当前待消毒生物组织，也间接说明了用户没有在预设虚拟病人模型上进行消毒操作，则用户输入的位置信息无效。

其中，提示用户的方式有多种，例如，不对对应的位置信息进行任何反馈，或者，以声音或者文字的形式提醒用户当前消毒操作无效，需要重新操作。

在确定上述射线与当前待消毒生物组织有碰撞点，即用户的消毒操作有效之后，上述根据位置信息，生成预设消毒棉球在预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹之前，具体实施方案还包括：

判断是否首次检测到位置信息；

若是，则创建轨迹贴图；

若不是，则获取创建好的轨迹贴图，并根据用户的选择操作确定是否擦除轨迹贴图中已绘制的消毒轨迹。

具体实施时，如果是首次检测到位置信息，则说明此次消毒操作的消毒轨迹是第一次绘制，需要创建轨迹贴图，用于存储消毒轨迹；如果不是首次检测到位置信息，则说明此次消毒操作的消毒轨迹不是第一次绘制，那么就无需再重新创建，可以直接调用该次绘制对应的上一次绘制时存储的轨迹贴图。此外，对于直接调用的轨迹贴图，还可以根据当前情况由用户决定是否要擦除轨迹贴图中已绘制的消毒轨迹。

一些实施例中，上述在轨迹贴图中，基于碰撞点的u，v坐标，标记消毒轨迹点，具体包括：

在轨迹贴图中，将与碰撞点的u,v坐标对应的点，确定为消毒轨迹点；

判断当前确定的消毒轨迹点是否为消毒起点；

若是，则在轨迹贴图中，将当前确定的消毒轨迹点进行标记；

若不是，则将当前确定的消毒轨迹点进行标记，并且在当前确定的消毒轨迹点和前一个消毒轨迹点之间进行补点处理，将补的点标记为消毒轨迹点。

具体实施时，补点处理可以弥补不连续的线段或者点之间的空缺，使得消毒轨迹连续顺畅。补点处理的具体实施方式可以参考现有技术，此处不再赘述。

一些实施例中，上述消毒规范包括至少一项消毒规范，为了使得检测结果更加严谨，上述检测绘制的消毒轨迹是否符合预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，具体方案包括：

分别检测绘制的消毒轨迹是否符合每项消毒规范。

当前待消毒生物组织对应至少一个消毒步骤，参考实际消毒操作的标准，消毒规范至少包括以下项中的一项或者多项：当前消毒步骤对应的消毒范围规范和消毒原则规范；上述分别检测绘制的消毒轨迹是否符合每项消毒规范，具体包括：

若消毒规范包括消毒范围规范，获取用于表征消毒规范的规范贴图，确定规范贴图中的规范消毒范围所包围的像素区域，确定轨迹贴图中消毒轨迹所包围的像素区域，将消毒轨迹所包围的像素区域与规范消毒范围所包围的像素区域进行对比，如果消毒轨迹所包围的像素区域包含规范消毒范围所包围的像素区域，则确定消毒轨迹符合消毒范围规范,否则，确定消毒轨迹不符合消毒范围规范。

具体实施时，同一手术中，不同消毒步骤对于消毒范围的要求也不相同，比如A手术，需要进行三次消毒，三次消毒的消毒范围均为圆形，第一次消毒为消毒步骤的第一步，消毒范围为以手术切口为直径15cm；第二次消毒为消毒步骤的第二步，以手术切口为直径8cm；第二次消毒为消毒步骤的第二步，以手术切口为直径5CM。

不同手术需要不同的手术消毒范围，例如消毒范围为圆形、矩形、不规则区域等。当消毒范围为不规则消毒范围区域时，检测消毒范围规范还可以包括：获取用于表征消毒规范的规范贴图，确定规范贴图中的规范消毒范围所占的像素点，确定轨迹贴图中消毒轨迹所占的像素点，将规范消毒范围所占的像素点与消毒轨迹所占的像素点进行对比，若消毒轨迹所占的像素点包含规范消毒范围所占的像素点，则确定消毒轨迹符合消毒范围规范，否则，确定消毒轨迹不符合消毒范围规范。

若消毒规范包括消毒原则规范，判断消毒轨迹是否符合设定运动趋势，如果符合设定运动趋势，则确定消毒轨迹符合消毒原则规范，否则，确定消毒轨迹不符合消毒原则规范。消毒原则规范有多种，在一些小手术中，消毒原则规范要求螺旋线消毒，螺旋线消毒包括离心线消毒(从中心向外圈消毒)和向心线消毒(由外向手术切口消毒)；而对于一些大手术，消毒原则规范则会要求平行线消毒。例如，在消毒原则规范为离心线消毒时，可以通过判断消毒轨迹是否符合阿基米德螺旋线运动趋势来检测，具体包括：可以通过连续检测绘制的消毒轨迹上的多个消毒轨迹点的绘制趋势，来计算是不是符合阿基米德螺旋线运动趋势，如果符合阿基米德螺旋线运动趋势，说明消毒轨迹的运动趋势是由内而外螺旋消毒的，则说明符合消毒原则规范，否则，不符合。其中，阿基米德螺旋线公式如下：

r＝a+b*θ

其中，其中a为起始点与极坐标中心的距离，主要负责旋转整个螺线(增加a顺时针旋转和距离中心的远近)；b为控制螺线间的螺距，b越大变化越快，螺线相同角度下半径r增长越快，越稀疏；θ的范围控制了螺线的大小，θ越大螺线的范围越大。

实际应用中，可以根据训练需求去设定消毒规范，以应对不同的生物组织的消毒检测要求，此处不作限定。

在对绘制的消毒轨迹检测完毕之后，一些实施例中，上述按照预设展示形式将检测结果展示给用户，具体包括：

通过声音，和/或，文字，和/或，特效标记向显示设备发送消毒错误提示；

或，通过声音，和/或，文字向显示设备发送消毒正确并结束提示。

如果选择声音提示，则根据当前的软件语言环境，从对应语言的声音库中加载对应的语音文件并播放消毒错误提示/消毒正确提示语。例如，当检测到绘制的消毒轨迹的消毒范围有留白时，语音自动播放“请注意，消毒范围不规范，消毒区域有留白”。

如果选择文字提示，会根据当前的软件语言环境，从对应语言的文本库中提取对应的文字内容并显示消毒错误/消毒正确提示语。例如，当检测到绘制的消毒轨迹正确时，自动弹出一个显示有“消毒操作完全正确”的提示窗口，并在持续2秒后提示窗口自动关闭。

如果选择特效提示，直接加载对应的特效资源并和预设的位置播放标记位置正确提示或标记位置错误提示。例如，当检测到绘制的消毒轨迹的消毒范围留白时，留白区自动变红，以提示用户消毒不规范的区域在哪里，便于用户修正。

具体的预设展示形式可以根据需求自行设定，此处不作限定。

在完成一次手术的过程中，常常会需要对手术部位进行多次消毒操作，为了使基于虚拟手术的智能消毒训练方法更加严谨、完善，针对不同的手术，需要提前预设好该次手术所需的消毒次数，以便于用户的训练更加智能化。而在一次手术的训练过程中，上述按照预设展示形式将检测结果展示给用户之后，具体方案还包括：

统计当前待消毒生物组织的检测结果为符合消毒规范的累计次数；

将累计次数与预设消毒次数做对比，若累计次数与预设消毒次数相同，则当前待消毒生物组织的消毒工作完成，若累计次数与预设消毒次数不相同，则当前待消毒生物组织的消毒工作未完成。

具体实施时，在针对一次手术进行消毒训练时，用户每完成一次消毒操作，且检测结果显示该次消毒操作成功后，累计一次消毒次数，且将累计的消毒次数与提前预设好的该次手术所需的消毒次数做对比，若对比结果是次数相同，则说明用户完成的累计消毒次数已经达到了该手术要求的对当前待消毒生物组织的消毒次数，针对该手术进行的此次消毒训练已经完成，训练可以结束；若对比结果是次数不相同，则说明用户完成的累计消毒次数未达到该手术要求的对当前待消毒生物组织的消毒次数，针对该手术进行的此次消毒训练尚未完成，需要继续训练。

参见图3，图3是本申请另一个实施例提供的一种基于虚拟手术的智能消毒训练装置的结构示意图。

如图3所示，本实施例提供一种基于虚拟手术的智能消毒训练装置，具体包括：

虚拟显示模块301，用于通过显示设备显示三维虚拟手术环境，三维虚拟手术环境包括预设虚拟生物模型和预设消毒棉球；

输入检测模块302，用于检测用户在操作界面上进行的输入操作针对的位置信息；输入操作用于模拟利用消毒棉球对生物组织进行消毒训练；

轨迹绘制模块303，用于根据位置信息，生成预设消毒棉球在预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹，将绘制的消毒轨迹储存在轨迹贴图中，并渲染到三维虚拟手术环境中；

结果检测模块304，用于检测绘制的消毒轨迹是否符合预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，得到检测结果；

结果展示模块305，用于按照预设展示形式将检测结果展示给用户。

可选的，位置信息是第一坐标系中的位置信息，第一坐标系是基于操作界面构建的二维空间坐标系；三维虚拟手术环境位于第二坐标系中，第二坐标系为三维空间坐标系；根据位置信息，生成预设消毒棉球在预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹时，轨迹绘制模块具体用于：

将位置信息从第一坐标系映射到第二坐标系中，得到映射的位置信息；

以映射的位置信息所指示位置为起点，沿三维空间坐标系的z轴方向发射一条射线；

获取射线与当前待消毒生物组织三维模型网格的碰撞点的位置信息；碰撞点的位置信息包括x,y,z三维坐标；

通过将碰撞点的三维位置坐标转换为模型的u,v坐标值；u,v坐标为二维坐标；

获取碰撞点的u，v坐标；

在轨迹贴图中，基于碰撞点的u，v坐标，标记消毒轨迹点；

在轨迹贴图中，以消毒轨迹点为基础，确定与预设消毒棉球的形状遮罩图对应的区域，基于确定的区域，生成消毒轨迹。

可选的，以映射的位置信息所指示位置为起点，沿三维空间坐标系的z轴方向发射一条射线之后，获取射线与当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息之前，轨迹绘制模块具体用于：

判断射线与当前待消毒生物组织是否有碰撞点；

获取射线与当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息，还用于：

若有碰撞点，获取射线与当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息。

可选的，轨迹绘制模块还用于：若无碰撞点，则确定位置信息无效并提示用户。

可选的，根据位置信息，生成预设消毒棉球在预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹之前，输入检测模块具体用于：

判断是否首次检测到位置信息；

若是，则创建轨迹贴图；

若不是，则获取创建好的轨迹贴图，并根据用户的选择操作确定是否擦除轨迹贴图中已绘制的消毒轨迹。

可选的，在轨迹贴图中，基于碰撞点的u，v坐标，标记消毒轨迹点，轨迹绘制模块还用于：

在轨迹贴图中，将与碰撞点的u,v坐标对应的点，确定为消毒轨迹点；

判断当前确定的消毒轨迹点是否为消毒起点；

若是，则在轨迹贴图中，将当前确定的消毒轨迹点进行标记；

若不是，则将当前确定的消毒轨迹点进行标记，并且在当前确定的消毒轨迹点和前一个消毒轨迹点之间进行补点处理，将补的点标记为消毒轨迹点。

可选的，消毒规范包括至少一项消毒规范；

检测绘制的消毒轨迹是否符合预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，结果检测模块具体用于：

分别检测绘制的消毒轨迹是否符合每项消毒规范。

可选的，当前待消毒生物组织对应至少一个消毒步骤；消毒规范至少包括以下项中的一项或者多项：当前消毒步骤对应的消毒范围规范和消毒原则规范；

分别检测绘制的消毒轨迹是否符合每项消毒规范，包括：

若消毒规范包括消毒范围规范，获取用于表征消毒规范的规范贴图，确定规范贴图中的规范消毒范围所包围的像素区域，确定轨迹贴图中消毒轨迹所包围的像素区域，将消毒轨迹所包围的像素区域与规范消毒范围所包围的像素区域进行对比，如果消毒轨迹所包围的像素区域包含规范消毒范围所包围的像素区域，则确定消毒轨迹符合消毒范围规范,否则，确定消毒轨迹不符合消毒范围规范；

若消毒规范包括消毒原则规范，判断消毒轨迹是否符合设定运动趋势，如果符合设定运动趋势，则确定消毒轨迹符合消毒原则规范，否则，确定消毒轨迹不符合消毒原则规范。

可选的，按照预设展示形式将检测结果展示给用户之后，结果检测模块还用于：

统计当前待消毒生物组织的检测结果成功的累计次数；

将累计次数与预设消毒次数做对比，若累计次数与预设消毒次数相同，则当前手术的消毒工作完成，若累计次数与预设消毒次数不相同，则当前手术的消毒工作未完成。

本申请实施例提供的基于虚拟手术的智能消毒训练装置的具体实施方案可以参考以上任意例所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法的实施方式，此处不再赘述。

参见图4，图4是本申请另一个实施例提供的一种基于虚拟手术的智能消毒训练设备的结构示意图。

如图4所示，本实施例提供一种基于虚拟手术的智能消毒训练设备，该设备具体包括：

处理器401，以及与处理器401相连接的存储器402；

存储器402用于存储计算机程序；

处理器401用于调用并执行存储器402中的计算机程序，以执行如以上任意实施例所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法。

本申请实施例提供的基于虚拟手术的智能消毒训练设备的具体实施方案可以参考以上任意例所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法的实施方式，此处不再赘述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，包括：

通过显示设备显示三维虚拟手术环境，所述三维虚拟手术环境包括预设虚拟生物模型和预设消毒棉球；

检测用户针对操作界面的输入操作的位置信息；所述输入操作用于模拟利用消毒棉球对生物组织进行消毒训练；

根据所述位置信息，生成所述预设消毒棉球在所述预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹，将绘制的所述消毒轨迹储存在轨迹贴图中，并渲染到所述三维虚拟手术环境中；

检测绘制的所述消毒轨迹是否符合所述预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，得到检测结果；

按照预设展示形式将所述检测结果展示给所述用户。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，所述位置信息是第一坐标系中的位置信息，所述第一坐标系是基于所述操作界面构建的二维空间坐标系；所述三维虚拟手术环境位于第二坐标系中，所述第二坐标系为三维空间坐标系；所述根据所述位置信息，生成所述预设消毒棉球在所述预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹，包括：

将所述位置信息从所述第一坐标系映射到所述第二坐标系中，得到映射的位置信息；

以所述映射的位置信息所指示位置为起点，沿所述三维空间坐标系的z轴方向发射一条射线；

获取射线与所述当前待消毒生物组织三维模型网格的碰撞点的位置信息；所述碰撞点的位置信息包括x,y,z三维坐标；

通过将所述碰撞点的三维位置坐标转换为模型的u,v坐标值；所述u,v坐标为二维坐标；

获取所述碰撞点的u，v坐标；

在所述轨迹贴图中，基于所述碰撞点的u，v坐标，标记消毒轨迹点；

在所述轨迹贴图中，以所述消毒轨迹点为基础，确定与所述预设消毒棉球的形状遮罩图对应的区域，基于确定的区域，生成所述消毒轨迹。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，以所述映射的位置信息所指示位置为起点，沿所述三维空间坐标系的z轴方向发射一条射线之后，获取射线与所述当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息之前，所述方法还包括：

判断所述射线与所述当前待消毒生物组织是否有碰撞点；

所述获取射线与所述当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息，包括：

若有碰撞点，获取射线与所述当前待消毒生物组织的碰撞点的位置信息。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，还包括：若无碰撞点，则确定所述位置信息无效并提示所述用户。

5.根据权利要求3所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，所述根据所述位置信息，生成所述预设消毒棉球在所述预设虚拟生物模型上绘制的消毒轨迹之前，所述方法还包括：

判断是否首次检测到所述位置信息；

若是，则创建所述轨迹贴图；

若不是，则获取创建好的所述轨迹贴图，并根据所述用户的选择操作确定是否擦除所述轨迹贴图中已绘制的消毒轨迹。

6.根据权利要求2所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，所述在所述轨迹贴图中，基于所述碰撞点的u，v坐标，标记消毒轨迹点，包括：

在所述轨迹贴图中，将与所述碰撞点的u,v坐标对应的点，确定为所述消毒轨迹点；

判断当前确定的所述消毒轨迹点是否为消毒起点；

若是，则在所述轨迹贴图中，将当前确定的所述消毒轨迹点进行标记；

若不是，则将当前确定的所述消毒轨迹点进行标记，并且在当前确定的所述消毒轨迹点和前一个所述消毒轨迹点之间进行补点处理，将补的点标记为所述消毒轨迹点。

7.根据权利要求1所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，所述消毒规范包括至少一项消毒规范；

所述检测绘制的所述消毒轨迹是否符合所述预设虚拟生物模型上当前待消毒生物组织的消毒规范，包括：

分别检测绘制的所述消毒轨迹是否符合每项所述消毒规范。

8.根据权利要求7所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，所述当前待消毒生物组织对应至少一个消毒步骤；所述消毒规范至少包括以下项中的一项或者多项：当前所述消毒步骤对应的消毒范围规范和消毒原则规范；

所述分别检测绘制的所述消毒轨迹是否符合每项所述消毒规范，包括：

若所述消毒规范包括消毒范围规范，获取用于表征消毒规范的规范贴图，确定所述规范贴图中的规范消毒范围所包围的像素区域，确定所述轨迹贴图中所述消毒轨迹所包围的像素区域，将所述消毒轨迹所包围的像素区域与所述规范消毒范围所包围的像素区域进行对比，如果所述消毒轨迹所包围的像素区域包含所述规范消毒范围所包围的像素区域，则确定所述消毒轨迹符合所述消毒范围规范,否则，确定所述消毒轨迹不符合所述消毒范围规范；

若所述消毒规范包括消毒原则规范，判断所述消毒轨迹是否符合设定运动趋势，如果符合设定运动趋势，则确定所述消毒轨迹符合所述消毒原则规范，否则，确定所述消毒轨迹不符合所述消毒原则规范。

9.根据权利要求1所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法，其特征在于，所述按照预设展示形式将所述检测结果展示给所述用户之后，所述方法还包括：

统计所述当前待消毒生物组织的所述检测结果为符合消毒规范的累计次数；

将所述累计次数与预设消毒次数做对比，若所述累计次数与所述预设消毒次数相同，则当前待消毒生物组织的消毒工作完成，若所述累计次数与所述预设消毒次数不相同，则当前待消毒生物组织的消毒工作未完成。

10.一种基于虚拟手术的智能消毒训练设备，其特征在于，包括：

处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序，以执行如权利要求1-9任一项所述的基于虚拟手术的智能消毒训练方法。

Images