[发明专利]一种基于混合现实技术的助产模拟系统及其方法

说明书

本发明涉及一种基于混合现实技术的助产模拟系统，包括用于显示胎儿的三维模型以及传输数据的模拟助产操作的混合现实设备和孕妇腹部模型其特征在于，还包括：孕妇腹部模型包括孕妇腔体和胎儿模型，胎儿模型位于孕妇腔体内部并基于传感模块定位出胎儿模型的体态特征于建模模块进行几何三维模型建模；其中，几何三维模型响应于使用者的助产操作进行微动和/或体态特征的改变并实时响应于孕妇腹部模型以同步改变胎儿模型，几何三维模型通过混合现实设备显示于使用者眼前。本发明基于混合现实技术进行模拟助产教学，相较于传统的通过理论知识进行的教学方式，更具有实践意义，临床的多次操作使得教学变简单，同时实时的指导使得实践操作能力提升迅速。

技术领域

本发明涉及混合现实技术领域，尤其涉及一种基于混合现实技术的助产模拟系统及其方法。

背景技术

助产学是临床护理本科的重要学科，其操作性强，内容抽象，学生短时间内难以理解及掌握。近年来由于学生人数增多、教学医院数量有限及医学伦理的制约，使临床实践教学资源相对紧缺，难以满足学生在实践过程中多次、完整地学习各项临床技能操作。而混合现实(MR，Mixed Reality)技术日益成熟，具有沉浸性、交互性、想象性、多感知性等属性，不受“时”与“空”的限制，有助于加强学生对理论知识的理解与掌握，有助于学生在虚实结合的情境下进行各项助产操作，并使学生在进入临床之前已经基本掌握必备的操作技能，熟悉操作流程和团队协作，有助于OBE为导向的助产人才培养。因此，将混合现实技术应用到助产学实践教学中，是优化助产实践教学的重要举措。

中国专利CN106781798A公开了一种基于VR技术的胎儿四步触诊模拟系统及方法。该系统包括触诊模拟人体装置、控制及传感单元、上位机、VR虚拟头盔；所述触诊模拟人体装置包括触诊平台、设置于触诊平台上的仿孕妇上半身外形的壳体、覆盖于壳体腹部上的人造仿真腹部皮肤；所述壳体腹部内腔中设置有模拟胎儿平台及设置于该模拟胎儿平台上的模拟子宫，该模拟子宫内设置有模拟胎儿，并填充有液体以充当羊水；所述触诊平台上位于壳体腹部部位对应位置设置有舵机，该舵机通过与其输出轴连接的舵机转台带动模拟胎儿平台水平旋转，进而调整模拟子宫内的模拟胎儿头部方向；所述控制及传感单元包括控制器及与该控制器连接的距离传感器、手势传感器。该专利通过高仿真的虚拟四步触诊的模拟，实现了操作模拟人员直观的四步触诊体验、训练，对于医学生及相应护理人员的四步触诊培训，具有极大的应用价值。

该专利的缺陷在于：第一，采用了VR虚拟现实技术。虽然VR虚拟现实技术发展迅速，具有较强的沉浸感，但当前科技技术的局限性决定了VR虚拟现实技术的上限，其有着多感知性和交互性的同时，带来了回报稳定性以及视觉体验的降低。无法保证4K以上分辨率的流畅运行导致给使用者大脑带来严重不适，例如眩晕、呕吐等，VR技术无法成为主流、无法“骗过”使用者大脑以及不适感是否对使用者身体造成伤害势必影响VR技术的发展和应用；第二，该专利主要架构并不是VR技术，而是模拟胎儿，VR价值体现较少，仅用于查看具体操作，若单独使用模拟胎儿同样能够达到其技术效果。第三，填充液体导致该模拟胎儿的维护成本高，无法避免材料的损耗以及自动化给出相应评定标准，实用性较低，成本高，并且其体位只能体位调节范围小，无法全面模拟胎儿相关的所有体位。

中国专利CN106991887A公开了一种四步触诊法教学用仿真胎儿及仿真孕妇，属于医疗教学领域，该仿真胎儿包括胎儿模型，还包括驱动胎儿模型水平转动的水平转动装置和驱动胎儿模型纵向翻转的纵向翻转装置及对胎儿模型进行支撑的支撑装置，胎儿模型通过翻转装置转动地设置在所述支撑装置的顶部，该仿真孕妇，在所述仿真孕妇的腹部下方子宫口处设置有仿真骶骨，胎儿模型通过仿真骶骨设置在模拟孕妇的腹部内，通过水平转动装置来驱动仿真胎儿进行水平旋转，通过纵向翻转装置实与胎儿的俯仰翻转，因此可据实训的具体需要将胎儿转动到任意位置进行四步触诊教学，提高教学的质量。