本发明专利技术涉及一种基于虚拟现实的质控反馈系统及方法，其针对现有医用技能的训练系统类别单一，测试者无法在完成训练后应对不具有相似性的护理场景的技术问题，系统包括虚拟成像模块和拟形操作模块，两者通过交互模块完成在虚拟环境中的场景融合，使得拟形操作模块在测试者的控制下发生的工作位置的变动能够在虚拟场景中转化为虚拟医疗用具对三维人体模型进行处理操作；穿戴模块能够将交互模块生成的融合场景进行展示，使得测试者能够获得沉浸式的仿真体验，并且穿戴模块以影像采集的方式获取并分析测试者在进行训练或测试时的手部姿态，从而通过与预先存储的标准数据进行比对的方式来获取动作估值，进而根据运动估值生成测试者的测评报告。试者的测评报告。试者的测评报告。
【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实的质控反馈系统及方法
[0001]本专利技术涉及医用虚拟评测系统
，尤其涉及一种基于虚拟现实的质控反馈系统及方法。
技术介绍
[0002]目前对针刺姿势的纠正完全依赖教学者的个人能力和主观判断，监测质量难以评估。测试者对正确的手部姿态和施力方式的个人理解均是根据教学者的示范和理论教学所获取的，其缺乏直观性，测试者无法在培训过程中以实操的方式完成训练，尤其是测试者无法对有别于常规尺寸的血管进行针刺操作。此外，教学者通常是需要同时对多个测试者进行培训和教学，因此，教学者无法同时对多个测试者的每一个针刺姿势的细节以及施力情况进行实时监测。
[0003]虚拟医用技能训练起源于欧美国家，而具有高度逼真性的虚拟医用技能训练系统一直是行业研究人员的努力目标，虚拟现实技术与现代医学的结合促进了医学科学的发展，也使其在内窥镜微创手术、整形外科手术、肿瘤诊断及切除手术、静脉导管介入手术、针穿刺等手术训练及术前规划与术后评估方面具有广阔的应用前景，从而被认为是一种培训年轻医护人员的医用技能的全新且有效的方法。
[0004]公开号为CN114627705A的专利文献公开了一种基于VR技术的穿刺手术训练系统，3D建模模块包括场景数据库、场景输出装置和VR穿戴终端，场景数据库包含虚拟的三维穿刺训练模型和穿刺所需要的虚拟医疗用具；穿刺姿态采集模块用于获取手持的穿刺针的穿刺夹角以及穿刺针的刺入长度；虚拟现实交互模块用于将穿刺姿态采集模块获取的穿刺夹角和刺入长度与场景输出装置交互；训练操作仿真模块用于采集每次训练操作时的三维穿刺训练模型的输出信号，并收集信息采集模块获取的刺入长度和穿刺夹角；训练结果分析模块处理三维穿刺训练模型的输出信号与穿刺夹角之间的对应关系。
[0005]现有的医用技能培训方法主要是利用传统的假体或医学标本进行教学和演示，测试者缺乏实践经验，尤其是测试者接触的样本示例具有单一性，其无法帮助测试者感受多种需求不同的护理操作，并且病人之间存在着差异性，如果测试者无法有效地应对存在差异的实际情况，无法针对病人的个体差异进行护理操作的适当调整，则其无法完成护理操作，故其医学技能训练严重缺乏可实践性。
[0006]为了能够提高测试者对医学技能的掌握程度以及测试者成为正式医护人员后的护理操作能力，因此，需要一种通过模拟多种不同的护理操作场景来帮助测试者有效地掌握医学技能，并且在测试者进行训练或测试过程中对测试者的姿态进行监测和评估，以针对性地帮助测试者改正其操作姿态的错误的质控反馈系统。
[0007]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0008]针对现有技术之不足，本专利技术的技术方案提供一种基于虚拟现实的质控反馈系统及方法，其包括佩戴在测试者眼部的穿戴模块，在所述穿戴模块上设置有能够对测试者的头部脑电信号进行采集的电极模块，在测试者利用所述穿戴模块在虚拟场景中进行指定的训练或测试时，所述电极模块通过监测测试者的脑电信号的变化的方式来对测试者的实时生理参数进行监控，从而将测试者的操作情况与其在该时刻的脑电信号的变化情况相关联，进而分析测试者进行指定的训练或测试时所存在的不足和缺陷；所述穿戴模块能够将交互模块生成的融合场景进行展示，使得测试者能够获得沉浸式的仿真体验，并且所述穿戴模块以影像采集的方式获取并分析测试者在进行训练或测试时的手部姿态，从而通过与预先存储的标准数据进行比对的方式来获取动作估值，进而根据运动估值生成测试者的测评报告。其优势在于，本专利技术能够在测试者进行沉浸式的医用技能训练或测试过程中对测试者的生理状态进行监测，从而在测试者由于紧张或对虚拟场景的不适应而出现生理异常时，教学者或辅助人员能够及时地帮助测试者进行状态的调整和平复，避免测试者出现晕厥等问题，并且系统对测试者的监测还能够避免测试者在测试过程中出现突发疾病等问题，从而有效地保证测试过程的安全。
[0009]根据一种优选的实施方式，所述质控反馈系统还包括生成具有仿真态的三维人体模型的虚拟场景的虚拟成像模块和替代多种医疗用具而被测试者握持的拟形操作模块，所述虚拟成像模块与所述拟形操作模块通过所述交互模块完成在虚拟环境中的场景融合，使得所述拟形操作模块在测试者的控制下发生的工作位置的变动能够在虚拟场景中转化为虚拟医疗用具对三维人体模型进行处理操作。其优势在于，系统充分地将三维人体模型与实际的手部运动进行场景交互并在虚拟场景中进行协同变化或因果变动，从而使测试者能够在仿真条件下进行多环境的医用技能训练及测试，帮助训练者更好地掌握医学技能，方便在实操过程中应对不同的患者。
[0010]根据一种优选的实施方式，所述虚拟成像模块根据教学指令或测试指令生成用于进行指定的训练或测试的三维人体模型，从而测试者通过控制在虚拟场景中形成虚拟医疗用具的所述拟形操作模块来对三维人体模型进行处理操作，其中，所述交互模块能够将测试者的动作与虚拟场景进行交互融合，并且使得虚拟场景中的三维人体模型能够根据虚拟医疗用具的运动产生视觉反馈和触觉反馈。
[0011]根据一种优选的实施方式，所述交互模块还能够将用于产生触觉反馈的辅助硬件与虚拟场景中的三维人体模型相融合，使得所述拟形操作模块所代表的虚拟医疗用具对三维人体模型的处理操作能够在触觉上获得真实反馈，其中，在所述拟形操作模块的拟形单元上设置有能够监测其空间位置、角度以及受力情况的变化的监测单元，所述监测单元能够将其采集的数据传输至所述交互模块，从而使所述交互模块能够利用接收的数据来改变虚拟医疗用具在虚拟场景中的状态，并且依据虚拟医疗用具发生的变化来调整三维人体模型的形态。
[0012]根据一种优选的实施方式，在所述穿戴模块和测试者的侧前方位置均设置有影像采集模块，其中，设置在所述穿戴模块上的第一影像采集模块和设置在测试者的侧前方的第二影像采集模块对测试者在一定时间段内的手部动作进行影像采集和分析，并且对测试者每一时刻的动作进行比对，从而获取该动作的动作估值，从而利用动作估值来评定测试
者该动作的规范性。
[0013]根据一种优选的实施方式，所述影像采集模块采集的影像能够在采集时间上进行逐帧分解，从而利用将每一帧的动作图像与根据专家意见建立的标准数据进行比对的方式获取动作估值，并且所述影像采集模块采集到测试者的手部带动所述拟形单元在一定空间中发生的相对于辅助硬件的位置的变动还能够对所述监测单元采集到的所述拟形单元的空间位置、角度的变化进行验证，从而使所述交互模块将所述拟形单元的变化融合至虚拟场景中，并且准确地调整三维人体模型的形态。
[0014]根据一种优选的实施方式，所述第一影像采集模块和第二影像采集模块能够从异面的两个角度采集测试者进行指定的训练或测试的过程中其手部的姿势变化，并且通过将手部的关节点定义为直线的方式本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的质控反馈系统，其包括佩戴在测试者眼部的穿戴模块(4)，其特征在于，在所述穿戴模块(4)上设置有能够对测试者的脑电信号进行采集的电极模块(5)，在测试者利用所述穿戴模块(4)在虚拟场景中进行指定的训练或测试时，所述电极模块(5)通过监测测试者的脑电信号的变化的方式来对测试者的实时生理参数进行监控，从而将测试者的操作情况与其在该时刻的脑电信号的变化情况相关联，进而分析测试者进行指定的训练或测试时所存在的不足和缺陷；所述穿戴模块(4)能够将交互模块(3)生成的融合场景进行展示，使得测试者能够获得沉浸式的仿真体验，并且所述穿戴模块(4)以影像采集的方式获取并分析测试者在进行训练或测试时的手部姿态，从而通过与预先存储的标准数据进行比对的方式来获取动作估值，进而根据运动估值生成测试者的测评报告。2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的质控反馈系统，其特征在于，所述质控反馈系统还包括生成具有仿真态的三维人体模型的虚拟场景的虚拟成像模块(1)和替代多种医疗用具而被测试者握持的拟形操作模块(2)，所述虚拟成像模块(1)与所述拟形操作模块(2)通过所述交互模块(3)完成在虚拟环境中的场景融合，使得所述拟形操作模块(2)在测试者的控制下发生的工作位置的变动能够在虚拟场景中转化为虚拟医疗用具对三维人体模型进行处理操作。3.如权利要求2所述的基于虚拟现实的质控反馈系统，其特征在于，所述虚拟成像模块(1)根据教学指令或测试指令生成用于进行指定的训练或测试的三维人体模型，从而测试者通过控制在虚拟场景中形成虚拟医疗用具的所述拟形操作模块(2)来对三维人体模型进行处理操作，其中，所述交互模块(3)能够将测试者的动作与虚拟场景进行交互融合，并且使得虚拟场景中的三维人体模型能够根据虚拟医疗用具的运动产生视觉反馈和触觉反馈。4.如权利要求3所述的基于虚拟现实的质控反馈系统，其特征在于，所述交互模块(3)还能够将用于产生触觉反馈的辅助硬件与虚拟场景中的三维人体模型相融合，使得所述拟形操作模块(2)所代表的虚拟医疗用具对三维人体模型的处理操作能够在触觉上获得真实反馈，其中，在所述拟形操作模块(2)的拟形单元(21)上设置有能够监测其空间位置、角度以及受力情况的变化的监测单元(22)，所述监测单元(22)能够将其采集的数据传输至所述交互模块(3)，从而使所述交互模块(3)能够利用接收的数据来改变虚拟医疗用具在虚拟场景中的状态，并且依据虚拟医疗用具发生的变化来调整三维人体模型的形态。5.如权利要求4所述的基于虚拟现实的质控反馈系统，其特征在于，在所述穿戴模块(4)和测试者的侧前方位置均设置有影像采集模块(6)，其中，设置在所述穿戴模块(4)上的第一影像采集模块(61)和设置在测试者的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵迎，俞洁，关欣，张晓蕾，王军，
申请(专利权)人：首都医科大学宣武医院，
类型：发明
国别省市：
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