虚拟医疗场景是机能学实验教学中的重要组成部分,建立虚拟医疗场景室是适应机能学实验教学的需求,弥补真实医疗场景的不足,延伸和强化真实行医情况。帮助学生验证和巩固课堂的基础理论和基本知识,并建立自信心,更重要的是训练学生的基本技能,培养学生的综合能力和创新能力。
医疗元宇宙教学平台使用关系数据库驱动3D仿真模型的设计思想和实现方法,并将其运用在医疗教学、诊断练习、手术操作等医学行为,最终实现开放式的、可视化的虚拟仿真教学平台。在平台中,所有医疗资源如手术室、医疗器械、病患特征、身体特征、病历书写等实体形态进行了三维建模,并对这些资源进行研究和分析,为基于多主题虚拟治疗场景进行的3D仿真、行医诊断、治疗反馈等内容提供支持环境。
平台以面向对象的设计和虚拟建模技术为出发点,结合专业医疗手段和人体特征,提供了内科、外科、妇科、儿科、五官科的主要病理特征和治疗方案,能够让新晋医师和学生充分掌握诊疗技巧。通过虚拟仿真的环境,教学机构能够降低培训成本,大大减少资金投入,并提高学习效率。虚拟仿真教学平台弥补了传统培训设备的不足,降低医疗实践的风险,完美解决医学学生实操机会少,治疗过程不可见的情况。
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虚拟医疗场景
虚拟医疗场景是机能学实验教学中的重要组成部分,建立虚拟医疗场景室是适应机能学实验教学的需求,弥补真实医疗场景的不足,延伸和强化真实行医情况。帮助学生验证和巩固课堂的基础理论和基本知识,并建立自信心,更重要的是训练学生的基本技能,培养学生的综合能力和创新能力。
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虚拟实验室
平台具备虚拟实验室功能,在医学体系中,真实实验和虚拟实验都是技能学实验中重要组成部分,虚拟实验能够帮助医学生系统的掌握理论基础,将机体构造虚拟呈现,帮助学生牢固掌握。
虚拟实验室支持VR手柄、头盔、鼠标等外接设备操作,能够根据课程需要添加解剖课程、病患特征、问诊流程等内容。在虚拟空间内体验问诊、听诊、体格检查、虚拟解剖等功能。
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虚拟解剖陈列
虚拟人体解剖陈列室是基于实际人体解剖学习的基础上,对无法到达人体解剖陈列室的补充,在虚拟仿真平台的教学内容,突出掌握人体各系统、器官的位置、形态、结构、正常位置以及毗邻结构的能力。该功能主要进行虚拟陈列室标示标本图片的阅读,注重训练学生对人体结构的掌握能力,对提高学生对人体各系统、器官的位置、形态、结构、正常位置以及毗邻结构有重要的意义。
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虚拟病理陈列
虚拟病理学陈列主要进行虚拟病理大体标本图片的阅读,是对实体病理学陈列标本学习的延伸。学生无需到达标本陈列室,在虚拟仿真教学平台上,所有大体标本图片已按教科书章节编排,图片配有文字说明和箭头标注,学生根据图片上的文字说明和箭头指示,去观察病变,掌握病变的特点,理解病变的临床意义。学生在观察病变时通过理论知识和实际病变联系,大体病变和镜下病变联系,临床和病理联系,为以后临床课程学习疾病的各种外在表现(体征和症状)打下基础。
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病理标本陈列
平台病理标本陈列功能是通过虚拟切片的学习,使学生有更多的时间观察病变,观察到典型的病变,从本质上(细胞和分子水平上)去认识疾病,为以后临床课程学习疾病的各种外在表现(体征和症状)打下基础。
平台对所有组织切片上典型的病变进行了不同放大倍数的显微拍照,并用箭头和图形对病变进行标示,加文字(中、英文)对病变进行描述和解释,使得学生在学习过程中能发挥更大的主动性。
虚拟医疗场景是机能学实验教学中的重要组成部分,建立虚拟医疗场景室是适应机能学实验教学的需求,弥补真实医疗场景的不足,延伸和强化真实行医情况。帮助学生验证和巩固课堂的基础理论和基本知识,并建立自信心,更重要的是训练学生的基本技能,培养学生的综合能力和创新能力。
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虚拟手术
平台利用各种医学影像数据,利用虚拟现实技术在计算机中建立一个模拟环境,医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划、训练,以及实际手术过程中引导手术的新兴学科。医生可以通过虚拟现实技术来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程,包括手术计划制定、手术排练演习、手术教学、手术技能训练、术中引导手术、术后康复等。
虚拟手术场景中,所有器械的使用和呈现效果和真实场景相同,操作流程将按照规范进行进行。
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虚拟穿刺术
平台在虚拟手术场景中建立三维立体人体模型,所建立的人体模型与真实人体比例相同。在操作时,医学生可以借助仿真辅助设备,接收操作员对虚拟仿真系统中所述人体模型的操作指令并执行,以实现基于人体模型模拟粒子穿刺手术。
平台对操作规范有着严格的把控,当学生出现违规操作时,系统会提示错误原因,并告知正确的操作方法。
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虚拟腔镜技术
内镜技术系通过将带有冷光源的窥镜置入人体闭合的腔道,观察内部器官病理生理变化,进行诊断和手术处理的一项技术,分别称为内镜诊断和内镜手术。由于腔镜技术是有创手术,医学生同样需要大量的练习操作完成熟练度和精细度的培养,以便在真正步入临床时,可以得心应手地在病人身上进行操作。
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虚拟肌内注射
肌内注射法是有创操作,是将一定量无菌药液注入骨骼肌组织内的方法,利用肌组织内毛细血管丰富,能迅速吸收药液入血而发挥疗效来达到治疗目的。选择注射用的部位,必须具备操作方便,位置表浅易暴露,肌腹丰满,且远离大的血管、神经和重要器官等条件。医学生同样需要大量的练习操作完成熟练度和精细度的培养,以便在真正步入临床时,可以得心应手地在病人身上进行操作。
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虚拟胃管置入术
胃管置入术是将胃管经口腔或鼻腔进入,对病变部位检查或者钳取活体组织进行检测。医学生需熟练掌握胃管相关技巧,有效提高插管的成功率。
由于在插胃管时病人会有剧烈的反应,平台将提供完整的胃管置入流程以及病人反馈情况。
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虚拟临床护理
临床护理是一门操作性较强的专业,需要大量的实际操作积累才能到达护理标准。平台将提供无损伤性、可重复性和可视性的虚拟操作场景,提高教学效果和学生实践操作伦理难题。
平台利用各种医学影像数据,利用虚拟现实技术在计算机中建立一个模拟环境,医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划、训练,以及实际手术过程中引导手术的新兴学科。医生可以通过虚拟现实技术来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程,包括手术计划制定、手术排练演习、手术教学、手术技能训练、术中引导手术、术后康复等。
虚拟手术场景中,所有器械的使用和呈现效果和真实场景相同,操作流程将按照规范进行进行。
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题库管理
为方便考试的快速创建,平台提供题库管理功能,该管理功能可以灵活管理考试内容,支持管理员对题库的新建、预览、编辑、删除的功能。平台可以编辑单选题、多选题、笔试题、情景题等各种类型题型;支持在题内加入音频、视频的元素,增加题目的灵活行和多样性。
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试卷管理
试卷管理会为管理员提供试卷名称预览,并支持对试卷的预览、编辑、创建、下载、删除的功能。
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考试管理
为方便查看以往考试内容和成绩情况,平台提供考试管理功能,管理员可以预览考试内容,支持查看考试的名称、考试时间、考试人数、考试形式等内容;支持快速创建考试,查看并分析学生分数情况。
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临床操作考核
平台提供虚拟操作考核平台,在考试过程中,医学生需要按照规范流程进行临床操作,系统会记录操作过程和正确性,当考核完成后,平台会提供操作流程情况和考试结果。
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成绩查询
平台对所有参加过考试的医学生成绩进行统计并对每位学生的详细考试情况进行查看,支持考试结果打印。
为方便考试的快速创建,平台提供题库管理功能,该管理功能可以灵活管理考试内容,支持管理员对题库的新建、预览、编辑、删除的功能。平台可以编辑单选题、多选题、笔试题、情景题等各种类型题型;支持在题内加入音频、视频的元素,增加题目的灵活行和多样性。
贴合实际的关键技术
平台相关的关键技术均是根据系统仿真任务所提炼出的。结合平台的基本架构提炼出生物组织几何建模、生物组织物理建模、生物组织形变仿真、生物组织切割仿真、手术缝合打结以及碰撞检测等关键技术。
开放性的仿真操作场景
在仿真平台中,针对医学生、专家、研究员等不同用户角色和操作需求,提供开放性的仿真操作场景。医学生可以依据教学信息从三维场景数据部分调取已经做好的虚拟培训模块进行训练和测评;专家可提取三维场景,设置或更改系统参数(即三维场景数据),满足学生训练的条件;研究人员可进入实时构建模块,调入病灶数据进行手术模拟,对不同的手术结果进行比较,确定具体的手术方案,从而达到提高临床成功率的目的。
并发性的交互任务处理
平台将CPU中需要完成的交互式任务分解成三个可并发执行的部分:第一部分为用户通过输入设备向虚拟环境发送的各类信息,第二部分为碰撞检测、形变和切割模块,第三部分为显示模块。通过并发执行交互式任务,可增强手术仿真的实时性,避免阻塞状态的出现。
通用性的生物组织建模
平台设计通用性较高的生物组织几何建模方案,该方案从医学体数据出发,实现机体组织、器官、病灶特征的建模,满足不同的仿真环境和应用任务中表面模型和实体模型在数量、质量和建模速度上的个性化要求。
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