本發明涉及麻醉手術仿真，具體地說，涉及一種基于vr技術的麻醉手術仿真系統。

背景技術：

1、麻醉手術是現代醫學中至關重要的組成部分，旨在確保患者在手術過程中處于無痛、安全且適當的生理狀態，麻醉手術包括靜脈穿刺、氣管插管、椎管內麻醉穿刺等基礎操作，在麻醉手術中，麻醉師需要根據病例中患者的年齡、性別、體重、基礎疾病以及手術類型等信息，運用所學的麻醉知識，選擇合適的麻醉方式、麻醉藥物，并計算藥物劑量，制定詳細的麻醉管理計劃，保證患者的安全。

2、目前，傳統的麻醉仿真系統，只是通過3d動態解剖模型，讓學員直觀看到神經系統、心血管系統等在體內的精確位置及相互關系，為學員進行演示，提供麻醉手術的理論知識，不能讓學員親身體會到麻醉手術基礎操作的真實感，例如：穿刺針進入不同組織的阻力反饋以及氣管插管時，能讓學員清晰感受到氣管壁的彈性阻力，為了能夠利用vr技術讓學員真實的體會到麻醉手術的操作過程，并根據學員的實際學習狀況，對學員進行分層級培訓，根據訓練結果，為每位學員制定個性化反饋，對學員的基礎訓練和真實模擬進行反饋調整，因此，我們提出一種基于vr技術的麻醉手術仿真系統。

技術實現思路

1、本發明的目的在于解決傳統的麻醉仿真系統，不能讓學員親身體會到麻醉手術基礎操作的真實感，為了能夠利用vr技術讓學員真實的體會到麻醉手術的操作過程，并根據學員的實際學習狀況，對學員進行分層級培訓，根據訓練結果，為每位學員制定個性化反饋，對學員的基礎訓練和真實模擬進行反饋調整。

2、為實現上述目的，本發明提供一種基于vr技術的麻醉手術仿真系統，包括基礎訓練模塊、分析評估模塊和真實模擬模塊；

3、所述基礎訓練模塊利用模擬人體模型進行基礎操作訓練，并對學員進行靜脈穿刺、氣管插管和椎管內麻醉穿刺的操作數據進行記錄；

4、所述分析評估模塊以操作的準確性、規范性和熟練程度為評估指標，建立學員基礎操作的評估模型，對基礎訓練模塊記錄的學員基礎操作數據進行量化評分，判定學員的學習狀態，對于基礎操作不符合標準的學員，對其基礎操作的不足處進行針對訓練，對于基礎操作符合標準的學員，進入真實模擬訓練；

5、所述真實模擬模塊利用vr技術建立手術器械和人體組織器官的虛擬模型，通過交互與反饋機制，模擬真實的麻醉手術場景，訓練學員根據患者的病情、手術類型和身體狀況，制定出合理的麻醉方案以及運用病理生理知識來理解和處理患者的病情變化的能力，根據訓練結果，為每位學員制定個性化反饋，對學員的基礎訓練和真實模擬進行反饋調整。

6、與現有技術相比，本發明的有益效果：

7、該基于vr技術的麻醉手術仿真系統，通過基礎訓練模塊模擬人體模型進行基礎操作訓練，并對學員進行靜脈穿刺、氣管插管和椎管內麻醉穿刺的操作數據進行記錄，分析評估模塊以操作的準確性、規范性和熟練程度為評估指標，建立學員基礎操作的評估模型，對基礎訓練模塊記錄的學員基礎操作數據進行量化評分，判定學員的學習狀態，對于基礎操作不符合標準的學員，對其基礎操作的不足處進行針對訓練，對于基礎操作符合標準的學員，進入真實模擬訓練，實現對學員的分層級訓練，保證基礎操作訓練達標后，才能進入后續訓練，保證學員的學習質量，同時，為后續訓練打下基礎；

8、真實模擬模塊利用vr技術建立手術器械和人體組織器官的虛擬模型，利用空間定位技術和動作捕捉技術，提高模擬精度，通過交互與反饋機制，模擬真實的麻醉手術場景，讓學員真實的體會到麻醉手術的操作過程，身臨其境地感受手術氛圍，熟悉手術流程和操作步驟，為今后的實際手術積累經驗；

9、根據模擬的真實麻醉手術場景，訓練學員根據患者的病情、手術類型和身體狀況，制定出合理的麻醉方案以及運用病理生理知識來理解和處理患者的病情變化的能力，根據訓練結果，為每位學員制定個性化反饋，對學員的基礎訓練和真實模擬進行反饋調整，指出學員在麻醉手術方面的優點和不足，明確自己的優勢和需要改進的地方，從而更有針對性地進行學習和訓練，避免盲目學習，進而提高學習效率，更快地提升自己的專業能力。

10、作為本技術方案的進一步改進，所述基礎訓練模塊采用電子表格記錄法對學員的基礎操作數據進行記錄，電子表格的內容包括學員的基本信息、基礎操作類別以及操作過程中的關鍵信息。

11、采用上述進一步改進的有益效果是，在對學員的基礎操作數據進行記錄時，電子表格可快速錄入數據，在模擬過程中，操作人員能迅速將學員操作數據按預設格式填入對應單元格，無需像傳統紙質記錄那樣書寫詳細內容，節省時間，確保數據記錄的及時性，能實時反映模擬過程中的數據變化，如學員調整麻醉機參數、使用藥物等操作，可立即記錄在電子表格中，實時呈現操作動態，便于及時發現問題并調整教學指導策略。

12、作為本技術方案的進一步改進，所述分析評估模塊利用任務分析法對基礎操作的準確性、規范性和熟練程度評估指標進行細化，如下：

13、準確性：指操作達到預期目標的程度，穿刺或插管位置精準，無失誤，靜脈穿刺需準確刺入靜脈，避免誤穿動脈或周圍組織，氣管插管要準確插入氣管，而非食管，椎管內麻醉穿刺需準確到達相應椎管間隙，避免損傷神經等重要結構；

14、規范性：強調操作符合相關醫學標準和規范流程，包括操作前準備、器械使用方法、無菌操作、操作步驟的先后順序，靜脈穿刺前需規范消毒，氣管插管時喉鏡使用方法要正確，椎管內麻醉穿刺要遵循嚴格的無菌操作原則；

15、熟練程度：主要體現在操作的流暢性、速度及應變能力上，熟練的學員能快速、流暢地完成操作，遇到問題時能及時、有效地解決，在規定時間內完成操作，且操作過程中無明顯停頓、卡頓，能妥善處理突發情況。

16、采用上述進一步改進的有益效果是，在確定學員的評估指標時，任務分析法要求全面梳理基礎操作流程，涵蓋從操作準備到結束的所有環節，細化的評估指標為學員提供清晰的學習目標和努力方向。學員可對照指標了解每個操作任務的具體要求，清楚知道自己在準確性、規范性和熟練程度方面的差距。

17、作為本技術方案的進一步改進，所述分析評估模塊通過層次分析法確定基礎操作的準確性、規范性和熟練程度評估指標的權重，以評估學員的基礎操水平作為目標層，以準確性、規范性、熟練程度3個評估指標為準則層，以靜脈穿刺、氣管插管和椎管內麻醉穿刺的具體操作為方案層。

18、作為本技術方案的進一步改進，所述分析評估模塊對準則層各評估指標相對于目標層的重要性進行兩兩比較，構建判斷矩陣，并利用1-9標度法對比較結果進行量化，確定評估指標的重要性。

19、采用上述進一步改進的有益效果是，在確定準確性、規范性和熟練程度評估指標的權重時，運用層次分析法，能夠把麻醉手術基礎操作評估這一復雜問題，分解為目標層、準則層和方案層多個層次，將準確性、規范性、熟練程度評估指標放在不同層次中進行系統分析，考慮到各指標之間的相互關系和影響，使評估體系更具整體性和邏輯性，避免了孤立地看待各個評估指標，而是從整體上把握評估的全貌，從而更全面、準確地反映學員的操作水平。

20、作為本技術方案的進一步改進，所述真實模擬模塊包括手術模擬單元和反饋調整單元；

21、所述手術模擬單元利用三維建模技術對手術器械的實物尺寸、形狀以及人體組織器官的解剖結構數據進行精細建模，通過醫學影像處理獲取人體內部的斷層圖像數據，提取出不同組織器官的邊界和輪廓信息，進而利用重建技術將二維圖像數據轉化為三維的人體組織器官模型；

22、所述反饋調整單元根據學員在真實麻醉手術模擬中的表現，分析學員的基礎操作技能、知識運用和應急處理能力，并為學員制定個性化反饋，對學員的基礎訓練和真實模擬進行反饋調整。

23、作為本技術方案的進一步改進，所述手術模擬單元利用空間定位技術，實時追蹤用戶的手部位置和動作，使虛擬手術器械在虛擬環境中與用戶的操作同步，并結合動作捕捉技術，使虛擬手術器械能夠根據用戶的手部動作進行精準的操作模擬。

24、作為本技術方案的進一步改進，所述手術模擬單元通過設計力反饋、視覺反饋和聲音反饋，增強學員在操作模擬中的真實感。

25、采用上述進一步改進的有益效果是，在利用vr技術模擬麻醉手術時，vr技術能創建高度逼真的麻醉手術虛擬場景，讓學員仿佛置身真實手術室，看到手術器械、患者狀態等細節，還能以第一人稱視角進行操作，極大提升學習沉浸感，有助于集中注意力，更好地理解和掌握麻醉手術流程與操作技巧；

26、空間定位技術能實時精確追蹤麻醉設備、手術器械等虛擬物體的位置和方向，動作捕捉技術可精確捕捉學員的肢體動作、手勢變化等細節，將這些動作實時反饋到虛擬場景中，使虛擬角色的動作與學員真實動作同步，讓學員獲得身臨其境的操作體驗。

27、作為本技術方案的進一步改進，所述反饋調整單元通過分析學員在模擬手術前制定的麻醉方案，觀察學員在模擬手術過程中對病情的評估與判斷，以及藥物知識運用判定學員的知識運用能力，通過觀察學員在面對突發情況時的危機識別，考察學員在應對危機時采取處理措施的合理性，以及觀察學員在面對復雜多變的情況時的應變能力與決策速度判定學員的應急處理能力。

28、作為本技術方案的進一步改進，所述反饋調整單元對學員的基礎訓練和真實模擬進行反饋調整時，基礎訓練的調整包括靜脈穿刺技術、氣管插管技術和椎管內麻醉穿刺技術方面，真實模擬的調整包括麻醉方案的制定和病理生理知識應用，以及危機識別與應對和決策能力。

29、采用上述進一步改進的有益效果是，在根據學員在真實麻醉手術模擬中的表現，對學員的基礎訓練和真實模擬進行反饋調整時，讓學員在模擬手術前制定麻醉方案，可考察其對麻醉理論知識、患者病情評估、藥物選擇等多方面知識的綜合運用能力，觀察模擬手術中對病情的評估判斷及藥物知識運用，能進一步了解學員在實際操作中能否將理論知識與實踐結合，是否真正理解并能靈活運用所學知識，避免只會死記硬背而不會實際應用的情況；

30、模擬手術中設置突發情況，能為學員創造接近真實臨床場景的環境，檢驗其在面對危機時的識別能力、處理措施的合理性以及應變決策速度，這種實戰化的考驗能更真實地反映學員的應急處理能力，讓學員提前適應臨床工作中可能遇到的緊急情況，減少實際工作中的緊張和失誤。

31、除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其他的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。