CN112735242B - 具备交互式反馈的分娩教学方法与计算机辅助装置 - Google Patents

具备交互式反馈的分娩教学方法与计算机辅助装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种具备交互式反馈的分娩教学方法与计算机辅助装置。所述计算机辅助装置包括第一分娩操作装置、第二可穿戴装置与第三可视化显示装置；所述第一分娩操作装置包括多个电位传感器，用于采集用户在操作所述第一分娩操作装置时产生的操作数据；在所述用户操作所述第一分娩操作装置的同时，在所述第三可视化显示装置上显示该用户的操作全过程；所述显示的所述用户的操作全过程对所述用户不可见。本发明还提出基于上述装置实现的一种具备交互式反馈的分娩教学方法。本发明的技术方案具备教学模式和考核模式，通过实时显示操作的操作数据和模拟胎儿各个部分的模型变化，给予操作者一个更有效直观的反馈，以此提高操作者对知识的掌握。

Description

具备交互式反馈的分娩教学方法与计算机辅助装置
技术领域
本发明属于医疗可视化教学技术领域，尤其涉及一种具备交互式反馈的分娩教学方法与计算机辅助装置。
背景技术
在产科的教学当中,分娩机制是一门较难的教学,这主要是由于分娩机制教学当中,其理论知识涉及几何原理,力学原理,医学原理等多门学科,并且分娩机制教学中具有较强的技术操作性,因此在实施分娩机制教学时具有较大的困难.在临床教学时,对分娩机制的教学尤为重要,这对提升分娩的顺利性具有十分重要的作用,因此要加强对分娩机制的教学。在以往临床的教学当中,主要是开展传统的教学方式进行教学,缺乏相应的操作技能教学,致使分娩机制的教学效果不佳.因此需要一种全新的教学设备及模式，使得教学能够达到相应的效果。
申请号为CN201710249790.0的中国发明专利申请提出一种孕妇分娩教学用仿真胎儿及内置有该胎儿的教学用模拟孕妇，该孕妇分娩教学用仿真胎儿包括头部和躯体，头部和躯体通过屈伸机构连接，并由屈伸机构驱动头部和躯体相互靠近或远离；该教学用模拟孕妇，在所述模拟孕妇的腹部下方子宫口处设置有仿真骶骨，仿真胎儿通过仿真骶骨设置在模拟孕妇的腹部内；采用本结构的孕妇分娩教学用仿真胎儿及内置有该胎儿的教学用模拟孕妇，通过胎儿头部和躯干的伸展和收缩来改变胎儿的长度从而模拟孕妇宫高的变化模仿胎儿的各种胎位，因此，可完成触诊教学，且手感的体验与真实的孕妇相近，提高了教学质量。
然而，上述现有技术都只是对人体器官进行最基础的形状和结构还原，无法模拟实际在患者身上进行实践操作时患者的实际生理反应或相关表现，这样使得医学生模型上进行实验操作时，对操作手法、操作力度等关键操作技术难以得到有效实践练习，限制了教学效果。
为此，中国专利公开文本CN111627308A和CN111768686A分别公开用于智慧产检的可交互式虚拟仿真练习模型及方法、人机交互的虚拟仿真宫腔填塞模型及其使用方法，在交互式教学上进行了初步尝试。
然而，针对分娩教学的可视化，尤其是进行交互反馈式的分娩教学可视化，现有技术未见相关技术方案；此外，如何可视化的完成分娩的教学和考核，也成为了本领域技术人员面临的突出技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种具备交互式反馈的分娩教学方法与计算机辅助装置。所述计算机辅助装置包括第一分娩操作装置、第二可穿戴装置与第三可视化显示装置；所述第一分娩操作装置包括多个电位传感器，用于采集用户在操作所述第一分娩操作装置时产生的操作数据；在所述用户操作所述第一分娩操作装置的同时，在所述第三可视化显示装置上显示该用户的操作全过程；所述显示的所述用户的操作全过程对所述用户不可见。
本发明还提出基于上述装置实现的一种具备交互式反馈的分娩教学方法。
本发明的技术方案具备教学模式和考核模式，在不同模式下，通过实时显示操作的操作数据和模拟胎儿各个部分的模型变化，给予不同模式下的不同操作者（或者观看者）一个更有效直观的反馈，以此提高操作者对知识的掌握。
在本发明的第一个方面，提供一种用于分娩教学的计算机辅助装置，所述计算机辅助装置包括第一分娩操作装置、第二可穿戴装置与第三可视化显示装置；
所述第一分娩操作装置包括多个电位传感器，用于采集用户在操作所述第一分娩操作装置时产生的操作数据；
所述第二可穿戴设备包括配套成对的可穿戴手套与可穿戴头盔；
所述第一分娩操作装置包括仿真硅胶婴儿模型；
所述用户佩戴所述可穿戴手套和所述可穿戴头盔操作所述第一分娩操作装置的所述仿真硅胶婴儿模型；
所述操作数据是用户佩戴所述可穿戴手套操作所述第一分娩操作装置的指定目标位置后所述电位传感器采集到的压力传感数据，所述压力传感数据包括压力大小和压力方向；
通过所述可穿戴设备，在所述用户的视线范围内显示所述仿真硅胶婴儿模型以及对应的操作动作；
在所述用户操作所述第一分娩操作装置的同时，在所述第三可视化显示装置上显示该用户的操作全过程；
其中，显示该用户的操作全过程包括：
显示所述用户操作所述第一分娩操作装置的多个指定目标位置时的压力传感数据；
以及在所述压力传感数据出现异常时，高亮所述目标位置以及显示对应位置的正确操作；
并且，所述显示的所述用户的操作全过程对所述用户不可见。
在本发明的第二个方面，提供一种基于第一个方面的所述装置实现的一种具备交互式反馈的分娩教学方法，所述方法包括如下步骤：
S100：通过所述第一分娩操作装置设定操作模式；
S200：用户操作所述第一分娩操作装置；
S300：在所述第三可视化显示装置显示所述用户操作的全流程。
在上述两个方面的技术方案中，所述第一分娩操作装置具备操作模式切换按钮；所述操作模式切换按钮控制所述第一分娩操作装置的所有电位传感器的接近状态；所述操作模式包括考核模式和教学模式。
在所述考核模式下，所述第一分娩操作装置的所有电位传感器的接近状态为检测接近状态；
所述教学模式下，所述第一分娩操作装置的所有电位传感器的接近状态为恒定接近状态。
若所述步骤S100设定的操作模式为教学模式，则所述用户可不佩戴所述第二可穿戴装置。
本发明的技术方案，通过可穿戴设备与分娩操作装置以及可视化设备的配合，实现了考核模式和教学模式的交互式反馈，从而在不同模式下，通过实时显示操作的操作数据和模拟胎儿各个部分的模型变化，给予不同模式下的不同操作者（或者观看者）一个更有效直观的反馈，可提高操作者对分娩知识的掌握，并能够有效的从错误操作中得到警示反馈，从正确操作中加深印象。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种用于分娩教学的计算机辅助装置的整体模块架构图；
图2是图1所述装置中用户佩戴可穿戴设备操作仿真硅胶婴儿模型的连接示意图；
图3-图6是图1所述装置中所述第一分娩操作装置的硬件架构示意图；
图7是基于图1所述装置实现的一种具备交互式反馈的分娩教学方法的具体流程图；
图8-图10是基于图1所述系统执行考核模式的分娩教学方法的界面示意图。
附图标记说明：
1-仿真硅胶头；2-仿真硅胶身体；3-连接件固定壳A；4-连接件固定壳；5-连接件固定壳B；6-角度计数器盖A；7-万向节A；8-万向节B；9-角度计数器盖B；10-主架；11-主架外壳A；12-主架外壳B；13-元器件固定盒；14-底座连接件；15-滑动电阻壳；16-底座
17-头骨仿真壳体；18-单联电位器；19-脖子连接件；20-单联电位器；21-仿真身体壳体；22-婴儿旋转轴；23-电位器；24-计数齿轮；25-单联电位器；26-单联电位器；27-计数齿轮；28-电位器；29-开发板；30-滑动电阻；31-滑动块。
具体实施方式
参见图1，本发明一个实施例的一种用于分娩教学的计算机辅助装置的整体模块架构图。
在图1中，所述计算机辅助装置包括第一分娩操作装置、第二可穿戴装置与第三可视化显示装置。
基于图1的基础，参见图2。
所述第一分娩操作装置包括多个电位传感器，用于采集用户在操作所述第一分娩操作装置时产生的操作数据；
所述第二可穿戴设备包括配套成对的可穿戴手套与可穿戴头盔；
所述第一分娩操作装置包括仿真硅胶婴儿模型；
所述用户佩戴所述可穿戴手套和所述可穿戴头盔操作所述第一分娩操作装置的所述仿真硅胶婴儿模型。
在图2中，所述可穿戴设备配置反馈传感器，当所述用户操作所述第一分娩操作装置的某个指定目标位置的压力传感数据出现异常时，通过所述反馈传感器给所述用户提供短时反馈触感。
优选的，所述反馈传感器为触感反馈传感器，设置于所述可穿戴手套的背面。
图2中，所述电位传感器与所述可穿戴设备均配置短距离接近检测器；
在考核模式下，当所述短距离接近检测器检测到所述可穿戴手套与所述电位传感器处于预定距离范围时，所述电位传感器开始进行操作数据采集。
接下来参见图3-6，其中图4可以看做是图3的剖视图。
结合图3-图6，所述第一分娩操作装置的所述仿真硅胶婴儿模型包括仿真硅胶头和仿真硅胶身体；
所述第一分娩操作装置还包括多个固定壳、角度计数器、滑动电阻以及开发电路板；
所述多个电位传感器与所述开发电路板通信。
结合图3-图6，介绍所述第一分娩操作装置的工作机理。
转动图3中的仿真硅胶头1通过图4中设置在内部的单联电位器18、20实时采集数值变化；
转动图3中的仿真硅胶身体2通过图二中设置在内部的电位器23实时采集数值变化；
图5中将仿真婴儿向上抬起，通过图4中设置在内部的电位器25实时采集数值变化；
图6将仿真婴儿向下按压，通过图4中设置在内部的电位器26实时采集数值变化；
图3中的部件1-9可沿主架10轴心旋转，通过图4中设置在内部的电位器28实时采集数值变化；
图3中的部件1-15可在底座16中前后滑动，通过图4中设置在内部的滑动电阻30实时采集数值变化；
第一分娩操作装置中仿真婴儿所有的移动转动数值通过图4中的开发板29传输至电脑软件，软件中的婴儿通过数值的变化做出同样的变化动作，以达到软件硬件相互结合目的。
在图1-图6基础上，图7给出了一种具备交互式反馈的分娩教学方法，所述方法基于图1所述的计算机辅助装置实现，所述方法包括步骤S100-S300，各个步骤具体实现如下：
S100：通过所述第一分娩操作装置设定操作模式；
S200：用户操作所述第一分娩操作装置；
S300：在所述第三可视化显示装置显示所述用户操作的全流程。
在上述各个实施例中，所述第一分娩操作装置具备操作模式切换按钮；
所述操作模式切换按钮控制所述第一分娩操作装置的所有电位传感器的接近状态；
所述操作模式包括考核模式和教学模式。
在所述考核模式下，所述第一分娩操作装置的所有电位传感器的接近状态为检测接近状态；
所谓检测接近状态，是指对实际的接近情况进行检测。
在考核模式下，用户需要佩戴所述可穿戴设备；
此时，只有当所述短距离接近检测器检测到所述可穿戴手套与所述电位传感器处于预定距离范围时，所述电位传感器才开始进行操作数据采集。
而所述教学模式下，所述第一分娩操作装置的所有电位传感器的接近状态为恒定接近状态。
恒定接近状态是指所述电位传感器始终处于激活状态，即恒定的进行操作数据采集，对所述短距离接近检测器而言，此时，“恒定”的检测到接近状态，即认为所述可穿戴手套与所述电位传感器“恒定”的处于预定距离范围。
所述恒定接近状态和所述检测接近状态由所述操作模式切换按钮控制。
因此，若所述步骤S100设定的操作模式为教学模式，则所述用户可不佩戴所述第二可穿戴装置。
参见图8-图9， 在上述考核状态下，所述用户佩戴所述可穿戴手套和所述可穿戴头盔操作所述第一分娩操作装置的所述仿真硅胶婴儿模型；
所述操作数据是用户佩戴所述可穿戴手套操作所述第一分娩操作装置的指定目标位置后所述电位传感器采集到的压力传感数据，所述压力传感数据包括压力大小和压力方向；
通过所述可穿戴设备，在所述用户的视线范围内显示所述仿真硅胶婴儿模型以及对应的操作动作；
在所述用户操作所述第一分娩操作装置的同时，在所述第三可视化显示装置上显示该用户的操作全过程；
其中，显示该用户的操作全过程包括：
显示所述用户操作所述第一分娩操作装置的多个指定目标位置时的压力传感数据；
以及在所述压力传感数据出现异常时，高亮所述目标位置以及显示对应位置的正确操作；
并且，所述显示的所述用户的操作全过程对所述用户不可见。
图10还给出来AR辅助的考核模式操作界面示意图。
AR辅助的考核模式不记录考试成绩，用户可以依照图10的AR辅助将模型调整到图示位置，然后点击校正校准模型，即可模拟考试。
作为更进一步的实现，所述第三可视化显示装置包括计算机终端，所述第二分娩操作装置通过数据线接口连接至所述计算机终端，所述计算机终端安装有所述第二分娩操作装置的数据驱动文件。
在初次使用时，需要进行注册。
注册成功后，可选择考核模式、教学模式以及AR模式。
现对于现有技术，本发明的技术方案具备教学模式和考核模式，在不同模式下，通过实时显示操作的操作数据和模拟胎儿各个部分的模型变化，给予不同模式下的不同操作者（或者观看者）一个更有效直观的反馈，以此提高操作者对知识的掌握。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于分娩教学的多模式计算机辅助装置，所述计算机辅助装置包括第一分娩操作装置、第二可穿戴装置与第三可视化显示装置；
所述第一分娩操作装置包括仿真硅胶婴儿模型；
所述第二可穿戴装置包括配套成对的可穿戴手套与可穿戴头盔；
用户佩戴所述可穿戴手套和所述可穿戴头盔操作所述第一分娩操作装置的所述仿真硅胶婴儿模型；
在所述用户操作所述第一分娩操作装置的同时，在所述第三可视化显示装置上显示该用户的操作全过程；
其特征在于：
所述可穿戴装置配置反馈传感器；
所述第一分娩操作装置包括多个电位传感器，用于采集用户在操作所述第一分娩操作装置时产生的操作数据；
所述电位传感器与所述可穿戴装置均配置短距离接近检测器；
所述操作数据是用户佩戴所述可穿戴手套操作所述第一分娩操作装置的指定目标位置后所述电位传感器采集到的压力传感数据，所述压力传感数据包括压力大小和压力方向；
通过所述可穿戴装置，在所述用户的视线范围内显示所述仿真硅胶婴儿模型以及对应的操作动作；
所述显示该用户的操作全过程包括：显示所述用户操作所述第一分娩操作装置的多个指定目标位置时的压力传感数据；以及在所述压力传感数据出现异常时，高亮所述目标位置以及显示对应位置的正确操作；
当所述用户操作所述第一分娩操作装置的某个指定目标位置的压力传感数据出现异常时，通过所述反馈传感器给所述用户提供短时反馈触感；
所述第一分娩操作装置具备操作模式切换按钮；
所述操作模式切换按钮控制所述第一分娩操作装置的所有电位传感器的接近状态；
所述操作模式包括考核模式与教学模式；
在考核模式下，只有当所述短距离接近检测器检测到所述可穿戴手套与所述电位传感器处于预定距离范围时，所述电位传感器才开始进行操作数据采集；
在所述教学模式下，所述第一分娩操作装置的所有电位传感器的接近状态为恒定接近状态，所述恒定接近状态是指所述电位传感器始终处于激活状态。
2.如权利要求1所述的一种用于分娩教学的多模式计算机辅助装置，其特征在于：
在考核模式下，用户需要佩戴所述第二可穿戴装置。
3.如权利要求1所述的一种用于分娩教学的多模式计算机辅助装置，其特征在于：
在教学模式下，用户不佩戴所述第二可穿戴装置。
4.如权利要求1或2所述的一种用于分娩教学的多模式计算机辅助装置，其特征在于：
在考核模式下，所述显示的所述用户的操作全过程对所述用户不可见。
5.如权利要求1所述的一种用于分娩教学的多模式计算机辅助装置，其特征在于：
所述操作模式还包括AR辅助的考核模式。
6.一种具备交互式反馈的多模式分娩教学方法，所述方法基于权利要求1-5任一项所述的多模式计算机辅助装置实现，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S100：通过所述第一分娩操作装置设定操作模式；
S200：用户操作所述第一分娩操作装置；
S300：在所述第三可视化显示装置显示所述用户操作的全流程。
7.如权利要求6所述的一种具备交互式反馈的多模式分娩教学方法，其特征在于：
所述操作模式包括考核模式与教学模式。
8.如权利要求6所述的一种具备交互式反馈的多模式分娩教学方法，其特征在于：
所述操作模式包括AR辅助的考核模式，所述AR辅助的考核模式不记录考试成绩。
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Address after: Room 601 and 602, No. 23 Wangwanghai Road, Software Park 2, Torch High tech Zone, Xiamen, Fujian Province, 361010 (legal document delivery address)

Patentee after: Xiamen Cubic Mirage Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 508a, Chuangye building, Pioneer Park, Xiamen Torch hi tech Zone, Xiamen, Fujian Province

Patentee before: Xiamen Cubic Mirage Technology Co.,Ltd.

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