CN111739377A - 一种多人互联的情景化急救系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗模拟急救技术领域，具体涉及一种多人互联的情景化急救系统，包括急救训练平台、情景化整体模拟显示模块、模拟假人操作模块、假人模拟显示模块、VR设备模块、模拟风机系统和评价测试管控系统，所述情景化整体模拟显示模块包括竖向设在所述急救训练平台四周的环绕式显示屏，所述模拟假人操作模块设置在所述急救训练平台上，所述模拟假人操作模块的侧部设有辅助救护器材模块。本发明通过计算机虚拟仿真技术真实地模拟了多个典型急救场景，并且全三维多类急救场景可三维任意漫游，三维场景具有可编辑子系统，局部显示可实时控制，逼真性强，取代了传统的过场动画录像演示方式。

Description

一种多人互联的情景化急救系统

技术领域

本发明涉及医疗模拟急救技术领域，具体涉及一种多人互联的情景化急救系统。

背景技术

情景化急救综合训练系统是利用计算机虚拟仿真技术、计算机图形技术、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术进行急救情境的三维模拟。系统通过不同的三维仿真情景模式设置联合应用高仿真模拟病人进行模拟医学训练，可使得训练者在沉浸式的虚拟情境中，身临其境的体验各种真实的急救全过程，达到在不同急救场景下培养学生完整地急救思维及应对能力和急救技术的目的，现在急需一种高沉浸感且具备多情景互动学习训练考评的虚拟仿真急救系统。

中国发明专利(CN105137902A)公开了模拟系统，该系统能够比现有技术更确切地确认及评价制造装置的动作。另外，在制造装置的设计结束前，能够确切确认以及评价包括制造装置的全部动作模拟系统包括对控制对象进行控制的控制装置、能够与控制装置数据交换的信息处理装置。控制装置包括：计算处理部，执行控制对象相关的序列控制以及动作控制；输出部，输出序列控制以及动作控制相关的每个规定周期的数据；信息处理装置包括：存储模块，保存设计数据，设计数据表示控制对象的至少一部分的结构；可视化模块，使用从控制装置输出的每个规定周期的数据中的包括满足预先规定的条件的时刻在内的整个规定期间内的数据和设计数据，使该时刻前后的期间内的控制对象的动作可视化。

中国实用新型专利(CN204102362U)公开了一种模拟教学救护车，其在底部边框上拼插前后左右边框构成车体身框架；底部边框拼插底板，前边框拼插前侧板，左边框拼插左侧板，右边框拼插右侧板14，顶板与前边框顶部、后边框顶部、左边框顶部及右边框顶部拼插构成完整车体；顶板内侧面设内部照明灯、摄像头及输液架；左侧板或右侧板内侧面拼插隔板支架供自由组合隔板，隔板上供放置医用教学设备；车体内部空间放置药品柜、急救箱、器械柜、制氧机、担架车、模拟人及座椅；可见该技术方案能实现全方位真实救护车的模拟医学教学训练，具有可拆装特性，节约教学设施空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多人互联的情景化急救系统。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种多人互联的情景化急救系统，包括急救训练平台、情景化整体模拟显示模块、模拟假人操作模块、假人模拟显示模块、VR设备模块、模拟风机系统和评价测试管控系统，所述情景化整体模拟显示模块包括竖向设在所述急救训练平台四周的环绕式显示屏，所述模拟假人操作模块设置在所述急救训练平台上，所述模拟假人操作模块的侧部设有辅助救护器材模块，所述模拟假人操作模块的内部集成有假人传感信息交互系统和传感信息采集系统，所述假人传感信息交互系统用于通过无线设备同时与所述VR设备模块和假人模拟显示模块连接，所述VR设备可与所述模拟假人操作模块进行虚拟现实仿真交互，所述假人模拟显示模块可实时显示所述模拟假人操作模块的模拟状态影像，所述传感信息采集系统用于采集所述模拟假人操作模块的外部感受信号，所述模拟风机系统安装在急救训练平台的内部，所述急救训练平台的上表面设有升降杆式出风口，所述模拟风机系统通过升降杆式出风口模拟形成不同场景的气流，所述模拟风机系统内部设有温度控制系统，所述评价测试管控系统安装在所述急救训练平台上，所述评价测试管控系统包括图形工作站、考评软件单元和场景选择控制单元。

进一步，所述情景化整体模拟显示模块中的显示内容设定为预装的立体式三维动态场景影像。

进一步，所述急救训练平台的上表面设有集成式安装槽位，所述集成式安装槽位的内部隐形安装有烟雾发生器和扬声器。

进一步，所述辅助救护器材模块包块救护担架车、电除颤仪、气管导管装置和可穿戴记录模块，所述可穿戴记录模块用于对穿戴者的救护动作信息进行记录和传送。

进一步，所述传感信息采集系统包括鼻腔气流传感装置、双向气阀传感装置、颈动脉搏传感装置和胸部压力传感装置。

进一步，所述VR设备模块包括可穿戴式学习训练单元，所述可穿戴式学习训练单元用于急救学习训练过程的考评记录。

进一步，所述急救训练平台的上方设有照射灯组和摄像系统。

进一步，所述场景选择控制单元为预先导入所述图形工作站的控制单元，所述场景选择控制单元中的可选场景包括火灾急救场景模式、溺水急救场景模式、震灾急救场景模式、公园突发心机梗塞场景模式和交通事故场景模式。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明通过计算机虚拟仿真技术真实地模拟了多个典型急救场景，并且全三维多类急救场景可三维任意漫游，三维场景具有可编辑子系统，局部显示可实时控制，逼真性强，取代了传统的过场动画录像演示方式；本系统通过模拟假人操作模块、假人模拟显示模块以及VR设备模块的三者交互，受训者可进行沉浸式反馈学习训练，并且受训者可通过考评系统进行学习评价考核，提高了学习训练效果；本系统所配备的多种传感设备以及温度、烟雾和风力等调控装置可在计算机控制系统的控制下，配合显示模块，达到综合的物理感知效果。

附图说明

图1是本发明整体结构布局示意图；

1-急救训练平台，2-情景化整体模拟显示模块，3-模拟假人操作模块，31-辅助救护器材模块，4-假人模拟显示模块，5-VR设备模块，6-模拟风机系统，7-评价测试管控系统。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明公开了一种多人互联的情景化急救系统，包括急救训练平台1、情景化整体模拟显示模块2、模拟假人操作模块3、假人模拟显示模块4、VR设备模块5、模拟风机系统6和评价测试管控系统7，所述情景化整体模拟显示模块2包括竖向设在所述急救训练平台1四周的环绕式显示屏，所述模拟假人操作模块3设置在所述急救训练平台1上，所述模拟假人操作模块3的侧部设有辅助救护器材模块31，所述模拟假人操作模块3的内部集成有假人传感信息交互系统和传感信息采集系统，所述假人传感信息交互系统用于通过无线设备同时与所述VR设备模块5和假人模拟显示模块4连接，所述VR设备可与所述模拟假人操作模块3进行虚拟现实仿真交互，所述假人模拟显示模块4可实时显示所述模拟假人操作模块3的模拟状态影像，所述传感信息采集系统用于采集所述模拟假人操作模块3的外部感受信号，所述模拟风机系统6安装在急救训练平台1的内部，所述急救训练平台1的上表面设有升降杆式出风口，所述模拟风机系统6通过升降杆式出风口模拟形成不同场景的气流，所述模拟风机系统6内部设有温度控制系统，所述评价测试管控系统7安装在所述急救训练平台1上，所述评价测试管控系统7包括图形工作站、考评软件单元和场景选择控制单元。所述情景化整体模拟显示模块2中的显示内容设定为预装的立体式三维动态场景影像。所述急救训练平台1的上表面设有集成式安装槽位，所述集成式安装槽位的内部隐形安装有烟雾发生器和扬声器。所述辅助救护器材模块31包块救护担架车、电除颤仪、气管导管装置和可穿戴记录模块，所述可穿戴记录模块用于对穿戴者的救护动作信息进行记录和传送。所述传感信息采集系统包括鼻腔气流传感装置、双向气阀传感装置、颈动脉搏传感装置和胸部压力传感装置。所述VR设备模块5包括可穿戴式学习训练单元，所述可穿戴式学习训练单元用于急救学习训练过程的考评记录。所述急救训练平台1的上方设有照射灯组和摄像系统。所述场景选择控制单元为预先导入所述图形工作站的控制单元，所述场景选择控制单元中的可选场景包括火灾急救场景模式、溺水急救场景模式、震灾急救场景模式、公园突发心机梗塞场景模式和交通事故场景模式。针对于不同的急救情境，会有不同的病例和与之相对应的虚拟病人，比如上肢骨折的病例，该虚拟病人展现的也是同侧上肢的骨折，而且该病人会有与现实一样的疼痛反应、呻吟等反馈过程，受训者可通过所述的模拟假人操作模块3并配合其他模块载体完成学习训练过程。

通过软件模块构造虚拟三维场景，通过高清投影系统将画面投射在教室的多面墙体上，从而构建高沉浸感的急救现场环境。系统支持模拟的场景包括火灾、溺水、地震、交通事故车祸、公园突发心肌梗塞五个典型急救场景剧情。通过计算机图形绘制技术，可以逼真地模拟以上急救场景，同时通过多维投影幕的包围渲染，3D效果震撼，可以加强沉浸感，帮助学员牢记一些急救知识点。同时熟悉场景环境，锻炼学员心理承受能力，避免在灾难现场出现紧张而忘记急救要点或者操作失误的情况发生。系统采用的是计算机图形技术，建立的全三维多类急救场景，场景可三维任意漫游，并非传统系统的过场动画方式。同时系统包含情境编辑子系统，场景中的人物、环境真实可控，可根据训练需求进行相应调整和设定。同时教员还可以对模拟场景自由的设定发生时间、昼夜、天气、温度、风向、风力等因素。教师还可以动态设置相关病例的考核难度，包括对病人按压次数、组数、吹气次数、组数等急救参数的设置。从而考察受训人员在不同情境下的院前急救能力。同时系统包含组网训练模式，可对学员小组进行集体训练，如急救指挥、协同配合能力等，也就是可通过多人互联的方式，进行集体训练并达到协同配合的效果。

本系统包含的模拟场景都与真实实际病例场景相结合，具备合理的病情起因、发展和变化。受训者可根据模拟情境和具体病例情况进行施救判断，通过对其进行急救思维训练后，受训人员可进行适当的心肺复苏、电击除颤等急救操作。在整个急救过程中，会有多个情节、多重分支，会根据学生的不同判断和对虚拟病人的施救，病情会使得剧情朝着不同的分支演变，病人生理指标会有不同结果呈现，抢救效果也有不同体现。比如溺水的病人不可以进行电除颤操作、跳呼吸骤停病人黄金救援时间4-6分钟，当学生在此时间段内未对病人做出有效及时的急救，那么这个病例的病人抢救成功率就会大幅度降低。而这些信息都将呈现在所述假人模拟显示模块4上。

本系统可仿真完整的院前急救病例操作流程，首先通过过场动画展示病例的发生，接着就是急救中心接听急救电话，派出救护车，以及医护人员到达现场后进行现场急救，最后是对病人进行安全转运。系统可真实的反映伤员的状态：从病例发生一直到安全转运的每一个急救环节，根据受训人员对实物模型进行急救操作，虚拟系统实时反应虚拟病人生命体征变化，如心跳、呼吸、瞳孔变化、颈动脉搏动、恢复意识等。

根据操作的规范性，以及时间因素，系统会模拟假人随着学员抢救情况的生命体征变化，并通过假人模拟显示模块4呈现。学员抢救方法正确，时间控制在黄金急救时间范围内，病人的生命体征会逐步好转，开始慢慢恢复意识，颈动脉恢复搏动，气道开放，呼吸恢复，瞳孔由放大状态恢复至正常状态，心电从无心电恢复为有心电。如果学员抢救不当，则患者就会变成死亡的生命体征状态，该次训练结果被判定为不及格。所有的生命体征信息，在假人模拟显示模块4上都有显示。

本系统采用3D显示方式，详细示教操作过程及操作要点。学生对模型的操作会通过传感器实时捕捉学员动作，并展示在虚拟场景中的虚拟病人身上，同时根据操作效果，模型人会做出反应，如每次胸外按压完，病人胸口都会有回弹的现象；人工呼吸时虚拟病人胸口会随吹气进行起伏；电除颤放电时，虚拟病人会因受到电流刺激而弹起地面。

系统配有考核评估子系统，包括程序自动评分和指导老师现场评分两部分。每次急救训练完成后，系统会自动记录学员的操作轨迹，并标记出错误待改正的地方，给出AI自动客观评分。同时教师可以在远程用PAD对本次的急救训练完成打分，具体到每一个环节的操作，并进行批注。最后可生成报告单，包括评分、项目得分、能力维度等信息。评分项包括胸外按压、人工呼吸、使用电除颤仪、静脉注射等多项考察点。每次训练的情况都会记录在本地服务器中，学员可以查看以往的训练记录，查看自己哪个急救环节操作还有待提高，进一步提升自身急救的业务水平。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多人互联的情景化急救系统，其特征在于：包括急救训练平台、情景化整体模拟显示模块、模拟假人操作模块、假人模拟显示模块、VR设备模块、模拟风机系统和评价测试管控系统，所述情景化整体模拟显示模块包括竖向设在所述急救训练平台四周的环绕式显示屏，所述模拟假人操作模块设置在所述急救训练平台上，所述模拟假人操作模块的侧部设有辅助救护器材模块，所述模拟假人操作模块的内部集成有假人传感信息交互系统和传感信息采集系统，所述假人传感信息交互系统用于通过无线设备同时与所述VR设备模块和假人模拟显示模块连接，所述VR设备可与所述模拟假人操作模块进行虚拟现实仿真交互，所述假人模拟显示模块可实时显示所述模拟假人操作模块的模拟状态影像，所述传感信息采集系统用于采集所述模拟假人操作模块的外部感受信号，所述模拟风机系统安装在急救训练平台的内部，所述急救训练平台的上表面设有升降杆式出风口，所述模拟风机系统通过升降杆式出风口模拟形成不同场景的气流，所述模拟风机系统内部设有温度控制系统，所述评价测试管控系统安装在所述急救训练平台上，所述评价测试管控系统包括图形工作站、考评软件单元和场景选择控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种多人互联的情景化急救系统，其特征在于：所述情景化整体模拟显示模块中的显示内容设定为预装的立体式三维动态场景影像。

3.根据权利要求1所述的一种多人互联的情景化急救系统，其特征在于：所述急救训练平台的上表面设有集成式安装槽位，所述集成式安装槽位的内部隐形安装有烟雾发生器和扬声器。

4.根据权利要求1所述的一种多人互联的情景化急救系统，其特征在于：所述辅助救护器材模块包块救护担架车、电除颤仪、气管导管装置和可穿戴记录模块，所述可穿戴记录模块用于对穿戴者的救护动作信息进行记录和传送。

5.根据权利要求1所述的一种多人互联的情景化急救系统，其特征在于：所述传感信息采集系统包括鼻腔气流传感装置、双向气阀传感装置、颈动脉搏传感装置和胸部压力传感装置。

6.根据权利要求1所述的一种多人互联的情景化急救系统，其特征在于：所述VR设备模块包括可穿戴式学习训练单元，所述可穿戴式学习训练单元用于急救学习训练过程的考评记录。

7.根据权利要求1所述的一种多人互联的情景化急救系统，其特征在于：所述急救训练平台的上方设有照射灯组和摄像系统。

8.根据权利要求1所述的一种多人互联的情景化急救系统，其特征在于：所述场景选择控制单元为预先导入所述图形工作站的控制单元，所述场景选择控制单元中的可选场景包括火灾急救场景模式、溺水急救场景模式、震灾急救场景模式、公园突发心机梗塞场景模式和交通事故场景模式。

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