【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗操作训练领域，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台。
技术介绍
1、微创手术和机器人辅助医疗操作技术的发展，使得医疗操作越来越精细化、高效化和安全化。然而，这些医疗操作技术的应用需要医护人员具备高水平的操作技能和丰富的临床经验，而医疗操作训练一直是医疗自动化技术普及过程中的重点和难点。传统的医疗操作训练方式主要是在实验室里进行动物实验、模型训练和临床实验，这种方式存在训练资源有限、时间成本高、操作风险大等问题。因此，开发一种基于虚拟现实技术的医疗操作仿真训练平台，可以有效弥补传统医疗操作训练方式的不足，提高医疗操作训练效率和质量。
2、当前，虚拟现实技术在医学领域的应用正在不断发展。一方面，越来越多的研究者开始关注虚拟现实技术在医疗培训和医疗操作训练领域的应用，通过开发新的医疗器械、手术场景和器官模型等，不断提高虚拟现实技术的丰富性和实用性。另一方面，一些虚拟现实技术的商业应用已经开始涉足医疗领域，例如通过虚拟现实技术帮助患者进行康复治疗等。目前已经有了很多成功的手术仿真训练案例，例如，美国simbionix公司开发的虚拟现实手术训练系统可以提供包括心脏手术、胃肠道手术、泌尿系统手术等多个领域的手术训练，让医生在虚拟环境中模拟操作，以提高手术操作水平；日本的hapticmaster公司开发的手术机器人则可以实现对手术操作力度的模拟，使得医生在虚拟环境中更加真实地感受到医疗操作的实际情况。
3、但是，现有的虚拟手术训练平台集中在使用医疗器械进行接触式的医疗操作，目前尚未
技术实现思路
1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，包括：
4、输入设备，用于接收用户在虚拟医疗操作训练过程中给定磁控医疗器械的控制指令，并将控制指令传给虚拟仿真计算设备及软件；
5、虚拟仿真计算设备及软件，用于接收输入设备传来的信号，对医疗仿真训练场景进行实时的物理计算和三维图形渲染，并将计算结果传给输出设备；其中所述物理计算包括磁物理计算、连续体力学计算、机器人运动学计算；
6、输出设备，用于接收虚拟仿真设备及软件的计算和渲染结果，并进行三维可视化显示，以将显示的结果实时传给用户。
7、进一步地，所述输入设备包括鼠标、键盘、手柄、遥操作设备或者力反馈遥操作设备中的至少一种设备；
8、所述输出设备包括显示屏、vr眼镜或者ar眼镜中的至少一种设备。
9、进一步地，所述虚拟仿真计算设备和软件包括：
10、物理计算引擎和图形计算引擎；
11、集成多种磁导航方案、多种医疗仿真场景、多种磁控医疗器械数字模型的软件模块；
12、功能齐全、直观、便于用户进行操作和调整的用户界面，包括新用户教学培训界面、训练场景选择界面、训练过程可视化界面、训练效果评价界面。
13、进一步地，所述物理计算引擎包括：
14、磁物理计算引擎、磁驱动控制算法(如比例-积分-微分控制、反馈线性化算法等)、磁定位算法(如卡尔曼滤波算法、基于优化理论的定位算法等)、路径生成和轨迹规划算法(包括对术前和术中图像的规划)、机器人运动学和动力学计算引擎(如机械臂正向和逆向运动学等)、刚体力学计算引擎、连续体力学计算引擎，分别用于仿真过程中的磁场和磁力计算、磁驱动和磁定位计算、机器人运动路径和轨迹求解、磁控医疗器械(如胶囊和柔性机器人)运动学和动力学求解、软体变形计算。
15、进一步地，所述图形计算引擎用于：
16、三维图形的实时计算和渲染；
17、仿真结果的可视化后处理。
18、进一步地，所述磁导航方案包括：
19、机械臂操控的单个磁源、多机械臂协同操控的多个磁源、不同数量和不同空间分布的多个静止磁源、亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈组；其中磁源指的是可产生磁场的部件，包括永磁铁和电磁铁。
20、进一步地，所述多种医疗仿真场景包括：
21、人体内部的呼吸系统环境、消化系统环境、血液循环系统环境、泌尿系统环境、神经系统环境。
22、进一步地，所述多种磁控医疗器械数字模型包括：
23、独立刚体和连续体手术器械两大类；
24、其中独立刚体医疗器械为含有磁性元件的胶囊或微型机器人(如用于胃部检查的胶囊内窥镜)，磁性元件包括永磁体、软磁体、带有铁磁颗粒的磁性弹性体、带有涡流的导体、磁流变液体；
25、其中连续体医疗器械为含有磁性元件的可连续变形的柔性器械(如用于肺部活检的经支气管机器人)。
26、进一步地，所述新用户教学培训界面包括：平台介绍板块、操作指南板块、视频教程板块、常见问题板块；
27、所述训练场景选择界面包括：磁导航方案菜单栏、手术场景菜单栏、磁控医疗器械菜单栏、输入/输出设备选择栏、虚拟手术场景三维预览；
28、所述训练过程可视化界面包括：工具命令、仿真场景节点树、仿真数据实时显示、虚拟手术场景实时可视化界面；
29、所述训练效果评价界面包括：数据统计板块、训练曲线板块、评估指标板块、结果分析板块和建议板块。
30、进一步地，所述磁导航医疗操作指的是应用磁导航技术完成医疗操作任务，其中所述医疗操作任务包括手术任务、活检任务、成像任务、检查任务、放疗任务、递药任务。
31、本专利技术的有益效果是：本专利技术同时制定了一套面向新用户的教学培训任务和仿真训练流程(包括训练场景选择、训练过程可视化、训练效果评价等)，旨在让用户和医护人员能够快速有效地掌握各种磁导航医疗操作技能，不断提高医疗操作水平。
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1.一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述输入设备包括鼠标、键盘、手柄、遥操作设备或者力反馈遥操作设备中的至少一种设备；
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述虚拟仿真计算设备和软件包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述物理计算引擎包括：
5.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述图形计算引擎用于：
6.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述磁导航方案包括：
7.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述多种医疗仿真场景包括：
8.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述多种磁控医疗器
9.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述新用户教学培训界面包括：平台介绍板块、操作指南板块、视频教程板块、常见问题板块；
10.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述磁导航医疗操作指的是应用磁导航技术完成医疗操作任务，其中所述医疗操作任务包括手术任务、活检任务、成像任务、检查任务、放疗任务、递药任务。
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述输入设备包括鼠标、键盘、手柄、遥操作设备或者力反馈遥操作设备中的至少一种设备；
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述虚拟仿真计算设备和软件包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述物理计算引擎包括：
5.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，其特征在于，所述图形计算引擎用于：
6.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的磁导航医疗操作仿真训练平台，...
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