CN113990136A - 基于vr的医疗手术模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能医学技术领域，具体为一种基于VR的医疗手术模拟系统，包括服务器和操作端，所述操作端与服务器无线连接。所述服务器中包括了数据库和场景生成模块，数据库中存储的场景模型经过场景景生成模块转化为场景模拟数据传输至操作端，操作端包括了手术模拟模块、药用模拟模块、实景模拟模块、实景生成模块和通信模块，操作端通过通信模块接收到场景模拟数据后，所述实景模拟模块再根据手术模拟模块和药用模拟模块采集的手术操作数据和医药用量数据生成对应的实景模拟数据，最后再由实景生成模块根据实景模拟数据生成并输出实景模拟影像，由此为用户提供VR医疗手术模拟体验，提高用户的实践经验。
Description
技术领域
本发明涉及智能医学技术领域，具体为一种基于VR的医疗手术模拟系统。
背景技术
随着科技的迅速发展，虚拟仿真技术已经渗透于各个领域。其中，医疗行业已将虚拟仿真技术广泛应用到康复训练、缓解压力和外科手术等各个医学领域。而医疗行业向来传统严谨，其容错率相较于其它行业要差很多，所以对于医生而言，医生个人的实际操作经验就显得十分重要。而VR技术的实景模拟正好能够协助医生进行医疗知识的学习，借助VR技术，医生能够在虚拟场景中进行学习，提高学习效率的同时降低学习成本。但是现有VR技术在医疗领域中多是以虚拟实景的视角去观看学习，对于模拟场景下进行手术操作的应用还较为匮乏。所以，现在亟需一种基于VR的模拟系统帮助医生模拟现实手术操作，提升实际操作经验。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于VR的模拟系统帮助医生模拟现实手术操作，提升实际操作经验。
本发明提供的基础方案：基于VR的医疗手术模拟系统，包括服务器和操作端，所述操作端与服务器无线连接，其特征在于：所述操作端包括手术模拟模块、药用模拟模块、实景模拟模块和通信模块，所述服务器包括数据库、实景生成模块；
所述通信模块用于建立操作端与服务器之间的无线连接；
所述数据库用于存储场景模型；
所述实景生成模块用于根据场景模型生成对应的场景模拟数据；
所述手术模拟模块包括手术模拟设备和操作采集模块，所述操作采集模块用于通过手术模拟设备采集用户的手术操作数据；
所述药用模拟模块包括药用模拟设备和用药采集模块，所述用药采集模块用于通过药用模拟设备采集用户的医药用量数据；
所述实景模拟模块用于根据场景模拟数据、手术操作数据和医药用量数据生成对应的实景模拟数据；
所述实景生成模块用于根据实景模拟数据生成并输出实景模拟影像。
本发明的原理及优点在于：本发明通过存储的场景模型生成具体手术的场景模拟数据，再根据手术操作是数据和医药用量数据生成对应的实景模拟数据，由实景模拟数据生成并输出实景模拟影像，用户根据实景模拟影像做出操作时，其手术操作数据和医药用量数据被采集后再生成对应的影像，由此在虚拟场景下模拟出用户的手术操作，从而通过虚拟场景训练用户的手术操作，增加用户的手术熟练度，提高其学习效率的同时，有效降低了学习成本。
进一步，所述数据库中还包括和场景模型对应的手术模型和药用模型；
所述手术模型包括对应场景模型下的标准手术操作数据；
所述药用模型包括对应场景模型下的标准用药量数据。
有益效果：为场景模型配置对应的标准手术操作和标准用药量，使得方案对现实手术的模拟更为真实，同时还能够帮助用户确定操作和用药量是否准确，使得用户的学习与现实更加贴切。
进一步，所述手术模拟模块还包括手术标准模块和操作纠正模块；
所述手术操作数据包括操作姿势和手术操作顺序；
所述手术标准模块用于根据场景模拟数据和手术模型生成对应的标准手术操作；
所述操作纠正模块用于根据标准手术操作指导用户的操作姿势和手术操作顺序。
有益效果：通过标准手术操作指导用户的操作姿势和手术操作顺序，对用户操作起到指导作用，避免用户对错误操作形成记忆，造成后续工作的操作不当，有利于提高用户的操作水平。
进一步，所述药用模拟模块还包括用药标准模块和用药纠正模块；
所述用药标准模块用于根据场景模拟数据和药用模型生成对应的标准用药量；
所述用药纠正模块用于根据标准用药量指导用户的医药用量。
有益效果：通过标准用药量来指导用户的医药用量，及时纠正用户的错误，让用户在用药错误时能够及时被纠正，使得用户练习过程的准确性提高，避免了错误操作反复进行的情况，有利于提高用户的学习效率。
进一步，所述实景生成模块包括影像生成模块和VR显示设备；
所述影像生成模块用于根据实景模拟数据生成实景模拟影像；
所述VR显示设备用于显示实景模拟影像。
有益效果：通过模拟影像指导用户进行手术操作，相较于现有技术通过人工模型进行手术实践而言，本方案在提高用户实践经验的同时，还有效降低了用户的学习成本。
进一步，所述VR显示设备包括VR眼镜或显示器。
有益效果：VR眼睛能进行手术模拟的带入感更强；显示器显示则带入感较差，但能够在自身学习的同时，旁人也能通过用户的操作进行借鉴式学习。
进一步，所述操作端还包括体征模拟模块，所述数据库还包括人体模型，所述人体模型包括人体模拟数据；
所述体征模拟模块用于根据人体模拟数据、手术操作数据和医药用量数据模拟人体体征状态。
有益效果：通过模拟人体体征状态，让用户能够及时根据人体体征状态进行操作上的调整，使得用户能够了解到自身操作对人体造成的影响，相较于人工模型的手术实践而言，本方案的模拟显然更为真实，并且还能更为有效地提高用户的实战经验。
进一步，所述操作端还包括状态预警模块，所述状态预警模块用于根据人体体征状态进行警告提示。
有益效果：通过警告提示，将人体体征状态反馈给用户，避免用户专注于操作而忘记了对人体体征状态的观察，让用户能够及时根据自身操作进行反思，提高了用户的学习效率。
附图说明
图1为本发明基于VR的医疗手术模拟系统实施例一的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
具体实施过程如下：
实施例一
实施例一基本如附图1所示，一种基于VR的医疗手术模拟系统，包括服务器和操作端，所述操作端与服务器无线连接。所述服务器中包括了数据库和场景生成模块，数据库中存储的场景模型经过场景景生成模块转化为场景模拟数据传输至操作端，操作端包括了手术模拟模块、药用模拟模块、实景模拟模块、实景生成模块和通信模块，操作端通过通信模块接收到场景模拟数据后，所述实景模拟模块再根据手术模拟模块和药用模拟模块采集的手术操作数据和医药用量数据生成对应的实景模拟数据，最后再由实景生成模块根据实景模拟数据生成并输出实景模拟影像，由此为用户提供VR医疗手术模拟体验，提高用户的实践经验。
本实施例中，所述数据库存储有场景模型以及与场景模型对应的手术模型和药用模型；场景模型为用户提供不同虚拟场景的基础数据，而手术模型则包括了在不同虚拟场景下的标准手术操作数据，药用模型则包括了在不同虚拟场景下，进行不同手术操作时的标准用药量数据。
所述场景生成模块用于根据场景模型生成与用户需求相对应的场景模拟数据，本实施例中的场景模型包括普通外科手术、骨科手术、泌尿系手术、胸科手术、心血管手术、脑神经手术、妇产科手术、眼科手术、耳鼻喉科手术及整形外科手术共计10种场景模型，用户能够根据自身需求在操作端选择不同的场景类型，场景生成模块能够根据用户的选择生成对应的场景模拟数据，生成的场景模拟数据将会被传输至操作端。
所述操作端中包括了手术模拟模块、药用模拟模块、实景模拟模块和实景生成模块。具体的，所述手术模拟模块包括手术模拟设备、操作采集模块、手术标准模块和操作纠正模块；本实施例中的手术模拟设备采用VR体感手套，用户通过VR体感手套进行手术操作时，所述操作采集模块采集用户的手术操作数据，所述手术操作数据包括了操作姿势和手术操作顺序。所述手术标准模块用于根据场景模型涉及的手术类型(上述10种类型手术对应的场景模型)，从手术模型中生成对应的标准手术操作；此时，操作纠正模块能够根据标准手术操作来指导用户的操作姿势和手术操作顺序，避免用户的操作姿势不当或手术操作顺序错误造成手术失败的情况，提高用户手术操作的精准度。
本实施例中的药用模拟模块包括药用模拟设备、用药采集模块、用药标准模块和用药纠正模块；本实施例中的药用模拟设备仍旧采用上述手术模拟设备的VR体感手套，所述用药采集模块通过VR体感手套捕捉用户的动作，从而采集到用户的医药用量数据。用药标准模块用于根据场景模型涉及的手术类型以及用户的当前手术操作，由药用模型中生成对应的标准用药量；此时，用药纠正模块能够根据标准用药量来指导用户的医药用量，及时纠正用户的用药错误，有利于让用户及时改正错误，提高学习效率。
所述实景模拟模块用于根据场景模拟数据、手术操作数据和医药用量数据生成对应的实景模拟数据。具体的，所述实景模拟模块首先根据场景模拟数据生成实景模拟数据中的场景数据，然后根据VR体感手套捕捉到的用户手术操作和用药操作生成对应的动作数据，根据场景数据和动作数据能够合成出实景模拟数据。
所述实景生成模块包括影像生成模块和VR显示设备。其中，影像生成模块用于根据实景模拟数据生成对应的VR影像数据，也即实景模拟影像，再将实景模拟影像通过VR显示设备进行显示。本实施例中的VR显示设备采用VR眼镜，在其它实施例中也能采用显示器进行显示投放。
此外，本实施例中的操作端还包括体征模拟模块和状态预警模块，所述数据库还包括人体模型。具体的，所述人体模型包括了人体模拟数据，所述体征模拟模块用于根据人体模拟数据生成人体体征状态，再根据手术操作数据和医药用量数据模拟对应的人体体征状态变化，让用户能够及时了解自身操作对人体产生的作用及变化，增加用户的实践经验。所述人体体征状态包括体温、呼吸、脉搏、血压、心率、瞳孔和角膜反射，所述状态预警模块用于根据人体体征状态变化对用户进行语音播报提示，当人体体征状态趋于危险时，所述状态预警模块还会进行危险警告提示，让用户及时获取到用户的当前体征状态，及时对自身操作进行调整，使得模拟的真实度更高的同时，也使得用户的实践经验有所提高。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.基于VR的医疗手术模拟系统，包括服务器和操作端，所述操作端与服务器无线连接，其特征在于：所述操作端包括手术模拟模块、药用模拟模块、实景模拟模块、实景生成模块和通信模块，所述服务器包括数据库、场景生成模块；
所述通信模块用于建立操作端与服务器之间的无线连接；
所述数据库用于存储场景模型；
所述场景生成模块用于根据场景模型生成对应的场景模拟数据；
所述手术模拟模块包括手术模拟设备和操作采集模块，所述操作采集模块用于通过手术模拟设备采集用户的手术操作数据；
所述药用模拟模块包括药用模拟设备和用药采集模块，所述用药采集模块用于通过药用模拟设备采集用户的医药用量数据；
所述实景模拟模块用于根据场景模拟数据、手术操作数据和医药用量数据生成对应的实景模拟数据；
所述实景生成模块用于根据实景模拟数据生成并输出实景模拟影像。
2.根据权利要求1所述的基于VR的医疗手术模拟系统，其特征在于：所述数据库中还包括和场景模型对应的手术模型和药用模型；
所述手术模型包括对应场景模型下的标准手术操作数据；
所述药用模型包括对应场景模型下的标准用药量数据。
3.根据权利要求2所述的基于VR的医疗手术模拟系统，其特征在于：所述手术模拟模块还包括手术标准模块和操作纠正模块；
所述手术操作数据包括操作姿势和手术操作顺序；
所述手术标准模块用于根据场景模拟数据和手术模型生成对应的标准手术操作；
所述操作纠正模块用于根据标准手术操作指导用户的操作姿势和手术操作顺序。
4.根据权利要求2所述的基于VR的医疗手术模拟系统，其特征在于：所述药用模拟模块还包括用药标准模块和用药纠正模块；
所述用药标准模块用于根据场景模拟数据和药用模型生成对应的标准用药量；
所述用药纠正模块用于根据标准用药量指导用户的医药用量。
5.根据权利要求1所述的基于VR的医疗手术模拟系统，其特征在于：所述实景生成模块包括影像生成模块和VR显示设备；
所述影像生成模块用于根据实景模拟数据生成实景模拟影像；
所述VR显示设备用于显示实景模拟影像。
6.根据权利要求5所述的基于VR的医疗手术模拟系统，其特征在于：所述VR显示设备包括VR眼镜或显示器。
7.根据权利要求1所述的基于VR的医疗手术模拟系统，其特征在于：所述操作端还包括体征模拟模块，所述数据库还包括人体模型，所述人体模型包括人体模拟数据；
所述体征模拟模块用于根据人体模拟数据、手术操作数据和医药用量数据模拟人体体征状态。
8.根据权利要求7所述的基于VR的医疗手术模拟系统，其特征在于：所述操作端还包括状态预警模块，所述状态预警模块用于根据人体体征状态进行警告提示。
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