一种虚拟颅脑辅助认知系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种虚拟颅脑辅助认知系统，包括脑认知学习模块、脑功能分区测试模块、虚拟手术实践模块和数据库；所述脑认知学习模块用于提供完整颅脑模型,用于进行颅脑认知性学习；所述脑功能分区测试模块，用于进行脑功能分区测试；所述虚拟手术实践模块，用于构建虚拟侧脑室穿刺手术室场景，提供病患的CT病例，用户可在该场景中使用穿刺针穿刺侧脑室。本发明专利技术提供一种虚拟颅脑辅助认知系统及方法，基于虚拟交互，能够有效的帮助学习颅脑相关知识，提高教学效率。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟颅脑辅助认知系统及方法
本专利技术涉及神经外科辅助教学领域，具体涉及一种虚拟颅脑辅助认知系统及其方法。
技术介绍
虚拟现实技术因其特有的沉浸感而广泛应用于各个领域。随着医疗教育的改革，将虚拟现实技术应用于医学教育已成为一种新型的教学手段。比如，在外科学中，解剖学作为一切的基础需要学生们牢牢掌握，各种外科手术都与解剖学息息相关，但由于课本教材、视频等不直观且枯燥的缺陷，医学生们在学习相关解剖知识、熟记各解剖结构彼此间空间关系等皆显得尤为吃力，因此，如何为医学生提供直观且具备趣味性的教学手段成为医疗教育行业一直致力研究的问题。利用虚拟现实技术（VR）创建虚拟解剖结构，为医学生提供直观的解剖学习方式已取得了良好的效果。在神经外科中，利用虚拟现实技术学习脑解剖亦是神经外科教学的重点，然而，现有的脑解剖系统中，将重点放在了脑内各组织结构间的空间位置关系，而脑组织功能区的正确分区以及基于术后情况的颅脑进一步认知也极为重要，现有的脑组织功能区分区只能通过解剖图谱进行学习，又或通过医学三维重建软件重建脑组织，却无法分区，也缺少交互，而虚拟脑解剖系统中也缺少针对这方面的进一步教学。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种虚拟颅脑辅助认知系统及其方法，能够有效辅助颅脑知识理解，提高脑认知学习效率。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种虚拟颅脑辅助认知系统，包括脑认知学习模块、脑功能分区测试模块、虚拟手术实践模块和数据库；所述脑认知学习模块用于提供完整颅脑模型,用于进行颅脑认知性学习；所述脑功能分区测试模块，用于进行脑功能分区测试；所述虚拟手术实践模块，用于构建虚拟侧脑室穿刺手术室场景，提供病患的CT病例，用户可在该场景中使用穿刺针穿刺侧脑室。一种虚拟颅脑辅助认知方法，包括脑认知学习过程、脑功能区分区测试过程以及虚拟手术实践过程。进一步的，所述脑认知学习过程，具体包括以下步骤：A1:对颅内各器官组织进行三维重建;A2:根据脑功能区分区图谱对脑组织进行功能区域划分，以不同颜色渲染以进行区分，并将其拼接为完整脑组织模型导入系统；A3:获取脑认知学习请求后，显示重建后并经过分区的脑组织及其余各器官虚拟模型，系统根据用户需求获取所需展示各器官、脑组织或脑功能区相关知识点。进一步的，所述步骤A2具体为：将各脑功能区、器官组织选项按钮依照0-n的数字进行编号，各脑功能区、器官对应理论文本及显隐按钮也事先创建好后以0-n编号并事先隐藏，用户利用VR设备的手柄点击按钮，系统监听到该按钮被点击，则获取该按钮对应编号，并取消对应理论文本的隐藏；若用户利用VR设备的手柄点击隐藏一功能区或器官按钮，则对应编号的功能区或器官依据命令显示或隐藏。进一步的，所述脑功能区分区测试过程，具体包括以下步骤：B1:在获取脑功能区分区测试请求后，改变脑组织渲染材质为灰色；B2:随机不重复地依次高亮各功能区，获取用户选定的功能区名字，将该选定的功能区名称与高亮的功能区名称匹配；若选择错误则系统提示选择错误，并显示该功能区的知识点作为提示；若选择正确则高亮下一个功能区，直至功能区全部高亮并测试完毕；测试结束后，系统显示此次测试结果，包括选择次数，正确回答次数以及错误回答次数，同时根据用户的错误回答次数，告知用户需要多加学习的功能区部分；B3:将测试结果上传至后台数据库。进一步的，所述步骤B2具体为：步骤B21:将若干个功能区以数字0-n进行命名，对应的功能区选项、功能区错误提醒也都以0-n进行命名；步骤B22:创建列表，在列表中添加数字0-n，以代表0-n功能区。创建正确答题次数x，初始值为0；步骤B23:创建错误答题次数数组，数组包含n个元素，初始值皆为0，对应各个功能区，元素值对应错题次数；步骤B24:利用随机数随机生成列表中的一数字，高亮对应数字的功能区，将产生的该随机数从列表中删除；步骤B25:监听用户选择的按钮数字，将该按钮数字与功能区数字进行匹配，若相同则继续产生下一个列表中的数字，正确答题次数x加一，高亮新的功能区，若按钮数字与功能区数字不同则显示对应错误提醒与提示，错误提示数组在对应功能区的数位上加一，每选择错误一次都在错误提示数组的该功能区对应数位中加一，直到选择正确后进行下一功能区的高亮步骤B26:全部功能区测试结束后，将正确答题次数x与错误答题次数数组各元素相加获得总答题次数，获取错误答题次数数组中各元素与总答题次数之比，从而获取需要进一步学习的功能区序号；步骤B27:最终系统显示总答题次数、正确答题次数、错误答题次数以及答错较多功能区名称。进一步的，所述虚拟手术实践过程，具体为：C1:构建虚拟侧脑室穿刺手术室场景，提供虚拟穿刺针及虚拟患者；C2:在虚拟侧脑室穿刺结束后，通过以相应患者的CT扫描图重现的方式，显示对应已放置的穿刺管在该患者脑室内的具体位置，并随机显示其余三个干扰穿刺管位置，从而提升用户在CT扫描图及颅脑间的空间转化关系及颅脑认知能力。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术通过脑功能区分区学习为用户提供直观易懂的脑组织模型，并将各功能区分割以不同颜色进行渲染，便于用户观察学习；通过脑功能区分区测试随机高亮功能区，根据用户选定的按钮得到测试结果，并根据结果给予反馈，从而在测试学习效果之余进一步巩固用户的学习结果。附图说明图1为本申请实施例一中方法执行流程图；图2为本申请实施例二中装置的结构示意图；图3为本申请一实施例中电子设备的结构示意图；图4为本申请一实施例中介质的结构示意图；图5为本申请实施例三中脑认知学习流程示意图；图6为本申请实施例三中脑功能区分区测试流程示意图；图7为本申请实施例三中虚拟手术实践过程流程示意图；图8为本申请实施例三中脑认知学习实施图；图9为本申请实施例三中脑功能区分区测试实施图；图10为本申请实施例三中脑功能区分区测试实施结果图；图11为本申请实施例三种虚拟手术实践过程实施图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。实施例一：请参照图1，本专利技术提供一种虚拟颅脑辅助认知方法，包括认知学习过程、脑功能区分区测试过程以及虚拟手术实践过程；脑功能区分区学习过程，包括：事先对颅内各器官组织进行三维重建，并根据脑功能区分区图谱对脑组织进行功能区域划分，以不同颜色渲染以进行区分，并将其拼接为完整脑组织模型导入系统。获取脑认知学习请求后，显示重建后并经过分区的脑组织及其余各器官虚拟模型，系统根据用户需求获取所需展示各器官、脑组织或脑功能区相关知识点，以文本显示在模型边；具体的，本实施例中，通过利用医学三维重建软件和三维建模软件创建三维颅脑各组织、器官模型，并且根据脑功能区分区图将三维脑组织分割成多个（本例中为9个）独立的脑功能区，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟颅脑辅助认知系统，其特征在于，包括脑认知学习模块、脑功能分区测试模块、虚拟手术实践模块和数据库；所述脑认知学习模块用于提供完整颅脑模型,用于进行颅脑认知性学习；所述脑功能分区测试模块，用于进行脑功能分区测试；所述虚拟手术实践模块，用于构建虚拟侧脑室穿刺手术室场景，提供病患的CT病例，用户可在该场景中使用穿刺针穿刺侧脑室。/n

【技术特征摘要】
1.一种虚拟颅脑辅助认知系统，其特征在于，包括脑认知学习模块、脑功能分区测试模块、虚拟手术实践模块和数据库；所述脑认知学习模块用于提供完整颅脑模型,用于进行颅脑认知性学习；所述脑功能分区测试模块，用于进行脑功能分区测试；所述虚拟手术实践模块，用于构建虚拟侧脑室穿刺手术室场景，提供病患的CT病例，用户可在该场景中使用穿刺针穿刺侧脑室。


2.一种虚拟颅脑辅助认知方法，其特征在于，包括脑认知学习过程、脑功能区分区测试过程以及虚拟手术实践过程。


3.根据权利要求2所述的一种虚拟颅脑辅助认知方法，其特征在于，所述脑认知学习过程，具体包括以下步骤：
A1:对颅内各器官组织进行三维重建;
A2:根据脑功能区分区图谱对脑组织进行功能区域划分，以不同颜色渲染以进行区分，并将其拼接为完整脑组织模型导入系统；
A3:获取脑认知学习请求后，显示重建后并经过分区的脑组织及其余各器官虚拟模型，系统根据用户需求获取所需展示各器官、脑组织或脑功能区相关知识点。


4.根据权利要求3所述的一种虚拟颅脑辅助认知方法，其特征在于，所述步骤A2具体为：将各脑功能区、器官组织选项按钮依照0-n的数字进行编号，各脑功能区、器官对应理论文本及显隐按钮也事先创建好后以0-n编号并事先隐藏，用户利用VR设备的手柄点击按钮，系统监听到该按钮被点击，则获取该按钮对应编号，并取消对应理论文本的隐藏；若用户利用VR设备的手柄点击隐藏一功能区或器官按钮，则对应编号的功能区或器官依据命令显示或隐藏。


5.根据权利要求2所述的一种虚拟颅脑辅助认知方法，其特征在于，所述脑功能区分区测试过程，具体包括以下步骤：
B1:在获取脑功能区分区测试请求后，改变脑组织渲染材质为灰色；
B2:随机不重复地依次高亮各功能区，获取用户选定的功能区名字，将该选定的功能区名称与高亮的功能区名称匹配；若选择错误则系统提示选择错误，并显示该功能区的知识点作为提示；若选择正确则高亮下一个功能区，直至功能区全...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾天奇，林薇，何炳蔚，苏晓航，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35