CN113593339A - 一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法 - Google Patents

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谢春
万雪莲
马红英
朱明轮
胡东坡
杨颖�
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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法，属于医学教学技术领域。一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法，包括：主机、影像显示设备与手部交互设备；所述主机的内部安装有电源装置、模型存储板块、数据交互板块与教学模拟板块，所述电源装置的边侧设置有模型存储板块，且模型存储板块的边侧连接有数据交互板块，并且数据交互板块的边侧连接有教学模拟板块；所述影像显示设备设置于主机的边侧，且影像显示设备的边侧设置有音频输出设备；本发明能够有效提供教学问答与实践模拟于一体的沉浸式教学方式，操作简单高效，能够有效避免教学资源紧张的情况，教学方式安全高效，学生学习氛围高涨。

Description

一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法
技术领域
本发明涉及医学教学技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法。
背景技术
在医学教育方面，医学教育历来非常倚重课堂讲授法,其传递信息密度大,教师的讲授可以弥补教材不能及时更新的缺陷，教学内容可以随着科学的发展随时更新，对向医学生系统地传授医学科学知识有其不可否认的优势,它为保证医学生在医学科学领域内打下坚实的基础起到了极其重要的作用。但是,在十分注重能力培养和综合素质养成的现代医学教育领域,这种教学方法的弊端与不足也日渐凸显。单向传授知识,学生的学习主动性不能充分发挥；提供结论性知识多,缺乏学生思维的参与；难以因材施教；培养学生记忆能力效果差。
发明内容
本发明的目的是为了解决医学教育过程中单一的课堂教育单向传授知识,学生的学习主动性不能充分发挥；提供结论性知识多,缺乏学生思维的参与；难以因材施教；培养学生记忆能力效果差的问题，而提出的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
1、一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法，包括：主机、影像显示设备与手部交互设备；
所述主机的内部安装有电源装置、模型存储板块、数据交互板块与教学模拟板块，所述电源装置的边侧设置有模型存储板块，且模型存储板块的边侧连接有数据交互板块，并且数据交互板块的边侧连接有教学模拟板块；
所述影像显示设备设置于主机的边侧，且影像显示设备的边侧设置有音频输出设备，并且音频输出设备的边侧设置有音频输入设备；
所述手部交互设备安装于主机的外侧，且手部交互设备的边侧设置有定位数据同步设备，并且手部交互设备、影像显示设备、音频输出设备、音频输入设备均通过数据连接线与主机构成电性连接。
优选的，所述模型存储板块包括场景模拟模型存储模块和工具及设备模型存储模块。
优选的，所述场景模拟模型存储模块包括内科场景、外科场景、妇产科场景、儿科场景、耳鼻喉科场景以及肿瘤科场景。
优选的，所述工具及设备模型存储模块包括利普刀模型、婴儿电动吸引器模型、电动吸引器模型、冷光单孔手术照明灯模型、电刀模型、注射泵模型、呼吸机模型、气腹机模型、心电监护仪模型、手术床模型、无影灯模型、麻醉剂模型、三氧机模型、婴儿辐射保暖台模型以及冲洗机模型。
优选的，所述教学模拟板块包括教师端和学员端，且教学模拟板块由一个教师端连接多个学员端。
优选的，所述教学模拟板块其中的教师端包括教案讲解模块、演示标注模块以及提问模块。
优选的，所述教学模拟板块其中的学员端包括实践操作模块、合作交流模块以及回答反馈模块。
优选的，包括以下步骤：
S1、所述主机的内部安装的电源装置为主机、影像显示设备、音频输出设备、音频输入设备、手部交互设备与定位数据同步设备提供电力需求；所述主机内部安装的模型存储板块通过影像显示设备显示科室场景模型及工具及设备模型；
S2、所述主机内部的教学模拟板块所包括教师端的教案讲解模块、提问模块以及学员端的合作交流模块、回答反馈模块通过音频输出设备、音频输入设备进行音频输入输出；
S3、所述手部交互设备通过定位数据同步设备进行动作控制三维虚拟教学场景，且定位数据同步设备同步的数据通过数据交互板块进行处理最终通过影像显示设备、音频输入设备进行外显。
优选的，所述模型存储板块内部的科室场景模型及工具及设备模型需要预存构建三维模型。
优选的，所述手部交互设备通过姿态采集组件实时采集手背及五指对应骨骼的初始姿态数据，中央处理模块获取到初始姿态数据之后，对其进行处理，确定第二姿态数据，将第二姿态数据通过私有无线通信协议发送给定位数据同步设备，定位数据同步设备通过USB协议将数据转发给主机。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法，具备以下有益效果：
本发明通过运用虚拟现实技术到医学教学中，能够有效提供教学问答与实践模拟于一体的沉浸式教学方式，操作简单高效，能够有效避免教学资源紧张的情况，教学方式安全高效，学生学习氛围高涨。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统控制框结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统流程结构示意图。
图中：1、主机；101、电源装置；102、模型存储板块；103、数据交互板块；104、教学模拟板块；2、影像显示设备；3、音频输出设备；4、音频输入设备；5、手部交互设备；6、定位数据同步设备；7、数据连接线。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-2，一种基于虚拟现实技术的医学教学系统及方法，包括：主机1、影像显示设备2、音频输出设备3、音频输入设备4、手部交互设备5、定位数据同步设备6与数据连接线7；
主机1的内部安装有电源装置101、模型存储板块102、数据交互板块103与教学模拟板块104，电源装置101的边侧设置有模型存储板块102，且模型存储板块102的边侧连接有数据交互板块103，并且数据交互板块103的边侧连接有教学模拟板块104；
影像显示设备2设置于主机1的边侧，且影像显示设备2的边侧设置有音频输出设备3，并且音频输出设备3的边侧设置有音频输入设备4；
手部交互设备5安装于主机1的外侧，且手部交互设备5的边侧设置有定位数据同步设备6，并且手部交互设备5、影像显示设备2、音频输出设备3、音频输入设备4均通过数据连接线7与主机1构成电性连接。
进一步的，模型存储板块102包括场景模拟模型存储模块和工具及设备模型存储模块，通过三维建模将场景模拟模型和工具及设备模型进行建模，并储存到模型存储板块102内部，能够更真实的还原真实实践操作涉及到的场景及物品，沉浸式效果优；
进一步的，场景模拟模型存储模块包括内科场景、外科场景、妇产科场景、儿科场景、耳鼻喉科场景以及肿瘤科场景，科室场景模型丰富多样，能够满足大多数教学要求；
进一步的，工具及设备模型存储模块包括利普刀模型、婴儿电动吸引器模型、电动吸引器模型、冷光单孔手术照明灯模型、电刀模型、注射泵模型、呼吸机模型、气腹机模型、心电监护仪模型、手术床模型、无影灯模型、麻醉剂模型、三氧机模型、婴儿辐射保暖台模型以及冲洗机模型，能够满足临床实践教学要求；
进一步的，教学模拟板块104包括教师端和学员端，且教学模拟板块104由一个教师端连接多个学员端，能够分化管理，方便教学，提升了教学的效率；
进一步的，教学模拟板块104其中的教师端包括教案讲解模块、演示标注模块以及提问模块，教学方式丰富多样；
进一步的，教学模拟板块104其中的学员端包括实践操作模块、合作交流模块以及回答反馈模块，学习环境安全，学习方式轻松；
进一步的，包括以下步骤：
S1、主机1的内部安装的电源装置101为主机1、影像显示设备2、音频输出设备3、音频输入设备4、手部交互设备5与定位数据同步设备6提供电力需求；主机1内部安装的模型存储板块102通过影像显示设备2显示科室场景模型及工具及设备模型；
S2、主机1内部的教学模拟板块104所包括教师端的教案讲解模块、提问模块以及学员端的合作交流模块、回答反馈模块通过音频输出设备3、音频输入设备4进行音频输入输出；
S3、手部交互设备5通过定位数据同步设备6进行动作控制三维虚拟教学场景，且定位数据同步设备6同步的数据通过数据交互板块103进行处理最终通过影像显示设备2、音频输入设备4进行外显；
进一步的，模型存储板块102内部的科室场景模型及工具及设备模型需要预存构建三维模型；
进一步的，手部交互设备5通过姿态采集组件实时采集手背及五指对应骨骼的初始姿态数据，中央处理模块获取到初始姿态数据之后，对其进行处理，确定第二姿态数据，将第二姿态数据通过私有无线通信协议发送给定位数据同步设备6，定位数据同步设备6通过USB协议将数据转发给主机1。
本发明中，通过三维建模将场景模拟模型和工具及设备模型进行建模，并储存到模型存储板块102内部，能够更真实的还原真实实践操作涉及到的场景及物品，沉浸式效果优；
同时，通过模型存储板块102的数据与教学模拟板块104中的数据进行传输数据至数据交互板块103内部，并通过影像显示设备2、音频输出设备3、音频输入设备4对手部交互设备5所反馈的动作数据进行分析外显。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实技术的医学教学系统，其特征在于，包括：主机(1)、影像显示设备(2)与手部交互设备(5)；
所述主机(1)的内部安装有电源装置(101)、模型存储板块(102)、数据交互板块(103)与教学模拟板块(104)，所述电源装置(101)的边侧设置有模型存储板块(102)，且模型存储板块(102)的边侧连接有数据交互板块(103)，并且数据交互板块(103)的边侧连接有教学模拟板块(104)；
所述影像显示设备(2)设置于主机(1)的边侧，且影像显示设备(2)的边侧设置有音频输出设备(3)，并且音频输出设备(3)的边侧设置有音频输入设备(4)；
所述手部交互设备(5)安装于主机(1)的外侧，且手部交互设备(5)的边侧设置有定位数据同步设备(6)，并且手部交互设备(5)、影像显示设备(2)、音频输出设备(3)、音频输入设备(4)均通过数据连接线(7)与主机(1)构成电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统，其特征在于，所述模型存储板块(102)包括场景模拟模型存储模块和工具及设备模型存储模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统，其特征在于，所述场景模拟模型存储模块包括内科场景、外科场景、妇产科场景、儿科场景、耳鼻喉科场景以及肿瘤科场景。
4.根据权利要求2所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统，其特征在于，所述工具及设备模型存储模块包括利普刀模型、婴儿电动吸引器模型、电动吸引器模型、冷光单孔手术照明灯模型、电刀模型、注射泵模型、呼吸机模型、气腹机模型、心电监护仪模型、手术床模型、无影灯模型、麻醉剂模型、三氧机模型、婴儿辐射保暖台模型以及冲洗机模型。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统，其特征在于，所述教学模拟板块(104)包括教师端和学员端，且教学模拟板块(104)由一个教师端连接多个学员端。
6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统，其特征在于，所述教学模拟板块(104)其中的教师端包括教案讲解模块、演示标注模块以及提问模块。
7.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学系统，其特征在于，所述教学模拟板块(104)其中的学员端包括实践操作模块、合作交流模块以及回答反馈模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述主机(1)的内部安装的电源装置(101)为主机(1)、影像显示设备(2)、音频输出设备(3)、音频输入设备(4)、手部交互设备(5)与定位数据同步设备(6)提供电力需求；所述主机(1)内部安装的模型存储板块(102)通过影像显示设备(2)显示科室场景模型及工具及设备模型；
S2、所述主机(1)内部的教学模拟板块(104)所包括教师端的教案讲解模块、提问模块以及学员端的合作交流模块、回答反馈模块通过音频输出设备(3)、音频输入设备(4)进行音频输入输出；
S3、所述手部交互设备(5)通过定位数据同步设备(6)进行动作控制三维虚拟教学场景，且定位数据同步设备(6)同步的数据通过数据交互板块(103)进行处理最终通过影像显示设备(2)、音频输入设备(4)进行外显。
9.根据权利要求8所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学方法，其特征在于，所述模型存储板块(102)内部的科室场景模型及工具及设备模型需要预存构建三维模型。
10.根据权利要求8所述的一种基于虚拟现实技术的医学教学方法，其特征在于，所述手部交互设备(5)通过姿态采集组件实时采集手背及五指对应骨骼的初始姿态数据，中央处理模块获取到初始姿态数据之后，对其进行处理，确定第二姿态数据，将第二姿态数据通过私有无线通信协议发送给定位数据同步设备(6)，定位数据同步设备(6)通过USB协议将数据转发给主机(1)。
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