CN117351790A - 一种基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了急诊医学教育技术领域的一种基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,包括人体模型模块、录入扫描模块、人体采集模块、虚拟现实模块、手柄定位模块、动作捕捉模块和反馈模块;人体模型模块,用于作为急诊医学教学中的练习载体;录入扫描模块,用于扫描人体模型;人体采集模块,用于采集人体身体参数;虚拟现实模块,用于接收人体模型参数和人体参数信息,并对应将人体参数信息与人体模型参数进行对比,进而将对应的不同病症表征与人体模型重合,进而通过虚拟现实设备观察不同急诊病症在人体模型上的分布;本发明简单易操作,通过人体模型模块的设计,能够实现学习者在学习时将视觉与触觉进行结合,从而实现较为充分的教培效果。

Description

一种基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统
技术领域
本发明属于急诊医学教育技术领域,具体是一种基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统。
背景技术
人机交互技术是目前用户界面技术中发展迅速的领域之一,现已获得大量研究成果。虚拟现实作为一门新兴人机交互技术,具有更广阔的应用前景。虚拟现实(VirtualReality,简称VR)技术是80年代随着计算机图形仿真技术的深入研究而发展起来的一个新的研究领域,其可以模拟产生一个多源信息融合、交互式的三维空间的虚拟环境,给体验者提供身临其境的模拟真实体验感。现有的虚拟现实技术在医学领域中的应用,主要是利用X射线计算机断层成像(CT)、核磁共振(MRI)等医学影像技术,对人体活体或尸体进行全方位的扫描,从而获取人体组织器官信息,再通过三维重建直接建立扫描的人体模型,应用虚拟现实技术和设备将虚拟模型呈现在场景之中,使用户在场景中看到一个三维还原的扫描人体结构。
虽然目前关于视觉合成的研究较多,但用于医疗医学领域的产品相对较少,且目前大多虚拟现实系统均只有单一的视觉立体或触觉立体,无法实现视觉与触觉的同步匹配,代入感不强。为此有必要提出一种将触觉和视觉同步匹配结合的基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统。
发明内容
为了解决上述视觉与触觉的不够充分同步匹配问题,本发明的目的是提供一种基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,通过人体模型模块的设计,能够实现学习者在学习时将视觉与触觉进行结合,从而实现较为充分的教培效果。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:一种基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,包括人体模型模块、录入扫描模块、人体采集模块、虚拟现实模块、手柄定位模块、动作捕捉模块和反馈模块;
人体模型模块,用于作为急诊医学教学中的练习载体,且该人体模型模块呈人体形状;
录入扫描模块,用于扫描人体模型,并将人体模型的参数录入至虚拟现实模块内;
人体采集模块,用于采集人体身体参数,并根据不同的病症形成不同的参数信息,进而形成不同病症的表征信息;
虚拟现实模块,用于接收人体模型参数和人体参数信息,并对应将人体参数信息与人体模型参数进行对比,进而将对应的不同病症表征与人体模型重合,进而通过虚拟现实设备观察不同急诊病症在人体模型上的分布;
手柄定位模块,用于佩戴于学习者手上,并利用虚拟现实模块处显示的病症表征,对应在人体模型上进行急诊学习操作,并对应将学习者的手部学习过程传说至反馈模块处;
动作捕捉模块,用于捕捉学习者的学习动作,并将学习动作传输至反馈模块;
反馈模块,用于接收手柄定位模块和动作捕捉模块处的动作信息,并将信息反馈至虚拟现实模块处,并对比学习者的动作标准程度。
基础方案的原理是:在进行急诊医学教学培训时,首先将人体模型摆放在合适的位置,并且利用录入扫描模块对人体模型进行扫描,从而将人体模型的数据信息传输至虚拟现实模块内,同时人体采集模块也将会预先对各种急诊病症信息进行采集,然后传输至虚拟现实模块内,同时学习者将会佩戴对应的虚拟现实设备,此时学习者通过虚拟现实模块的作用将会在看着人体模型的过程中,人体模型上将会重合有对应的急诊病症表征,由此学习者则可根据对应的需进行的急诊操作,其中当学习者进行急诊操作时,手柄定位模块将会采集学习者的手部操作情况,而动作捕捉模块则会捕捉学习者的整体操作情况,同时反馈模块则会同时收集所采集的动作信息,进而对学习者的动作情况进行对应的反馈和对比。
基础方案的有益效果:1、通过实际的人体模型的设计,能够使学习者在进行实际的急诊操作,进而增加学习者进行学习时的实际触感,从而增加学习者的学习感受,进而实现较为充分的学习效果。
2、通过将虚拟现实技术和人体模型的结合,能够实现虚拟与现实的充分结合,一方面能够利用虚拟现实技术,使学习者在进行急诊操作时,操作后的各种反馈能够及时充分的展现,另一方面,通过人体模型的设计,能够增加学习者的学习体验感,进而增加学习时的感受,从而实现较为充分的教学培训效果。
3、反馈模块的设计,能够及时的对学习者的学习情况教学对应观察,进而及时的检测导学习者学习时的不标准情况,从而及时的提醒学习者增加练习次数,并实现学习者充分的得到学习效果。
进一步,还包括学习标准模块和判断模块;
学习标准模块,用于录入各种不同急诊病症的标准操作学习内容,并传输至虚拟现实模块处,虚拟现实模块则存储该三维虚拟场景和对应的学习内容;
判断模块,用于接收学习标准模块和学习者的动作学习,并对两信息进行对比,进而判断学习者的动作是否标准,并根据动作标准程度反馈至虚拟现实模块处,虚拟现实模块根据动作标准程度对应加载适配的治疗反馈。
基础方案的有益效果:学习标准模块将会预先对医生的标准操作动作进行采集和录入,然后当学习者进行学习后,判断模块将会对比两者之间的动作信息,进而对学习者的急诊操作进行判断,从而及时的对学习者的学习情况进行跟进,并且实现较为充分的急诊教育培训效果。
进一步,还包括等级划分模块,等级划分模块用于接收判断模块处的判断信息,并对学习者的操作动作标准程度进行等级划分,等级划分分为优秀、良好、一般、及格和不及格。
基础方案的有益效果:通过等级划分模块的设计,能够对学习者的学习情况进行标准化的划分,从而实现对每个学习者的学习情况进行对应跟进观察,并且通过标准化的等级划分,后续能够根据不同的等级进行对应的练习次数和练习标准的增加,实现充分的教育培训效果。
进一步,还包括等级更新模块,等级更新模块用于及时的更新不同学习者在不断的训练过程中,等级的变化数据。
基础方案的有益效果:等级更新模块能够跟进学习者的不断学习过程对学习者的等级更新,从而实现对学习者的学习情况进行实时的更新。
进一步,虚拟现实模块能够存储三维虚拟场景及教学内容,且三维虚拟场景包括更衣室场景、手术室场景、消毒室场景、医疗设备使用场景和手术场景。
基础方案的有益效果:多个场景的设计,能够使本系统的使用范围更广阔,同时能够使学习者学习到多种情况,进而实现较为全面的教育培训。
进一步,还包括接触传感模块,接触传感模块由若干个压力传感器组成,且若干的压力传感器分别设置于人体模型内部。
基础方案的有益效果:当学习者在人体模型上进行急诊操作时,压力传感器将会接收到一定的压力信息,由此压力信息将会传输回去,进而结合学习者的动作学习进行判断学习者的急诊操作动作和使用的力度等是否标准和合格,从而实现充分的培训效果。
进一步,还包括个人档案模块,个人档案模块用于采集和存储每个学习者的学习信息和等级更新信息,进而形成每个学习者的专属个人档案。
基础方案的有益效果:个人档案模块的设计,能够对每个学习者的学习情况建立对应的个人档案,从而能够对起后续的学习情况进行对应的跟进,由此实现对每个学习者的学习情况充分了解,并使每个学习者均能够得到较好的培训效果。
进一步,还包括显示模块,显示模块用于显示每个学习者的学习情况,包括学习项目、学习时间、学习等级和负责医生。
基础方案的有益效果:便于医生和学习者对自己学习情况的了解。
附图说明
图1为本发明实施例中基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统的系统示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
实施例1
与上述实施例不同之处在于,基本如附图1所示:一种基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,包括人体模型模块、录入扫描模块、人体采集模块、虚拟现实模块、手柄定位模块、动作捕捉模块、反馈模块、接触传感模块、个人档案模块和显示模块;
人体模型模块,用于作为急诊医学教学中的练习载体,且该人体模型模块呈人体形状;
录入扫描模块,用于扫描人体模型,并将人体模型的参数录入至虚拟现实模块内;
人体采集模块,用于采集人体身体参数,并根据不同的病症形成不同的参数信息,进而形成不同病症的表征信息;
虚拟现实模块,用于接收人体模型参数和人体参数信息,并对应将人体参数信息与人体模型参数进行对比,进而将对应的不同病症表征与人体模型重合,进而通过虚拟现实设备观察不同急诊病症在人体模型上的分布;且能够存储三维虚拟场景及教学内容,且三维虚拟场景包括更衣室场景、手术室场景、消毒室场景、医疗设备使用场景和手术场景;
手柄定位模块,用于佩戴于学习者手上,并利用虚拟现实模块处显示的病症表征,对应在人体模型上进行急诊学习操作,并对应将学习者的手部学习过程传说至反馈模块处;
动作捕捉模块,用于捕捉学习者的学习动作,并将学习动作传输至反馈模块;
反馈模块,用于接收手柄定位模块和动作捕捉模块处的动作信息,并将信息反馈至虚拟现实模块处,并对比学习者的动作标准程度;
接触传感模块,接触传感模块由若干个压力传感器组成,且若干的压力传感器分别设置于人体模型内部;
个人档案模块,用于采集和存储每个学习者的学习信息和等级更新信息,进而形成每个学习者的专属个人档案;
显示模块,用于显示每个学习者的学习情况,包括学习项目、学习时间、学习等级和负责医生。
具体实施过程如下:将人体模型摆放在合适的位置,并且利用录入扫描模块对人体模型进行扫描,从而将人体模型的数据信息传输至虚拟现实模块内,同时人体采集模块也将会预先对各种急诊病症信息进行采集,然后传输至虚拟现实模块内,同时学习者将会佩戴对应的虚拟现实设备,此时学习者通过虚拟现实模块的作用将会在看着人体模型的过程中,人体模型上将会重合有对应的急诊病症表征,由此学习者则可根据对应的需进行的急诊操作,例如当患者需要进行紧急止血操作时,通过虚拟现实模块的作用将会使人体模型上显示出对应的出血点,然后学习者则对出血点进行对应的包扎和止血操作,从而实现对应的急诊操作,其中当学习者进行急诊操作时,手柄定位模块将会采集学习者的手部操作情况,而动作捕捉模块则会捕捉学习者的整体操作情况,同时反馈模块则会同时收集所采集的动作信息,进而对学习者的动作情况进行对应的反馈和对比;
并且在学习者进行学习上时,压力传感器将会接收到一定的压力信息,由此压力信息将会传输回去,进而结合学习者的动作学习进行判断学习者的急诊操作动作和使用的力度等是否标准和合格,从而实现充分的培训效果,同时个人档案模块的设计,能够对每个学习者的学习情况建立对应的个人档案,从而能够对起后续的学习情况进行对应的跟进,由此实现对每个学习者的学习情况充分了解,并使每个学习者均能够得到较好的培训效果。
最后显示模块将对学习者的各种实习情况进行对应的显示,从而便于医生和学习者对自己学习情况的了解。
实施例2
与上述实施例不同之处在于,还包括学习标准模块、判断模块、等级划分模块和等级更新模块;
学习标准模块,用于录入各种不同急诊病症的标准操作学习内容,并传输至虚拟现实模块处,虚拟现实模块则存储该三维虚拟场景和对应的学习内容;
判断模块,用于接收学习标准模块和学习者的动作学习,并对两信息进行对比,进而判断学习者的动作是否标准,并根据动作标准程度反馈至虚拟现实模块处,虚拟现实模块根据动作标准程度对应加载适配的治疗反馈;
等级划分模块,用于接收判断模块处的判断信息,并对学习者的操作动作标准程度进行等级划分,等级划分分为优秀、良好、一般、及格和不及格;
等级更新模块,用于及时的更新不同学习者在不断的训练过程中,等级的变化数据。
具体实施过程如下:学习标准模块将会预先对医生的标准操作动作进行采集和录入,然后当学习者进行学习后,判断模块将会对比两者之间的动作信息,进而对学习者的急诊操作进行判断,从而及时的对学习者的学习情况进行跟进,并且实现较为充分的急诊教育培训效果;然后等级划分模块接收判断模块处的判断信息,并对学习者的操作动作标准程度进行等级划分,等级划分分为优秀、良好、一般、及格和不及格,由此能够对学习者的学习情况进行标准化的划分,从而实现对每个学习者的学习情况进行对应跟进观察,等级更新模块则及时更新各学习者的学习状态,从而更新对应的等级,从而实现对学习者的学习情况进行实时的更新。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述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)

1.一种基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,其特征在于:包括人体模型模块、录入扫描模块、人体采集模块、虚拟现实模块、手柄定位模块、动作捕捉模块和反馈模块;
人体模型模块,用于作为急诊医学教学中的练习载体,且该人体模型模块呈人体形状;
录入扫描模块,用于扫描人体模型,并将人体模型的参数录入至虚拟现实模块内;
人体采集模块,用于采集人体身体参数,并根据不同的病症形成不同的参数信息,进而形成不同病症的表征信息;
虚拟现实模块,用于接收人体模型参数和人体参数信息,并对应将人体参数信息与人体模型参数进行对比,进而将对应的不同病症表征与人体模型重合,进而通过虚拟现实设备观察不同急诊病症在人体模型上的分布;
手柄定位模块,用于佩戴于学习者手上,并利用虚拟现实模块处显示的病症表征,对应在人体模型上进行急诊学习操作,并对应将学习者的手部学习过程传说至反馈模块处;
动作捕捉模块,用于捕捉学习者的学习动作,并将学习动作传输至反馈模块;
反馈模块,用于接收手柄定位模块和动作捕捉模块处的动作信息,并将信息反馈至虚拟现实模块处,并对比学习者的动作标准程度。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,其特征在于:还包括学习标准模块和判断模块;
学习标准模块,用于录入各种不同急诊病症的标准操作学习内容,并传输至虚拟现实模块处,虚拟现实模块则存储该三维虚拟场景和对应的学习内容;
判断模块,用于接收学习标准模块和学习者的动作学习,并对两信息进行对比,进而判断学习者的动作是否标准,并根据动作标准程度反馈至虚拟现实模块处,虚拟现实模块根据动作标准程度对应加载适配的治疗反馈。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,其特征在于:还包括等级划分模块,等级划分模块用于接收判断模块处的判断信息,并对学习者的操作动作标准程度进行等级划分,等级划分分为优秀、良好、一般、及格和不及格。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,其特征在于:还包括等级更新模块,等级更新模块用于及时的更新不同学习者在不断的训练过程中,等级的变化数据。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,其特征在于:虚拟现实模块能够存储三维虚拟场景及教学内容,且三维虚拟场景包括更衣室场景、手术室场景、消毒室场景、医疗设备使用场景和手术场景。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,其特征在于:还包括接触传感模块,接触传感模块由若干个压力传感器组成,且若干的压力传感器分别设置于人体模型内部。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,其特征在于:还包括个人档案模块,个人档案模块用于采集和存储每个学习者的学习信息和等级更新信息,进而形成每个学习者的专属个人档案。
8.根据权利要求7所述的基于虚拟现实的急诊医学教育培训系统,其特征在于:还包括显示模块,显示模块用于显示每个学习者的学习情况,包括学习项目、学习时间、学习等级和负责医生。
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