基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的麻醉學(xué)教學(xué)體系

李想 張明寶 許嘉玲 李楠

摘要

本項(xiàng)目中新手麻醉醫(yī)生或者麻醉專業(yè)學(xué)生可以通過我們的相關(guān)提示進(jìn)行一系列的操作，如果在使用本項(xiàng)目的過程中出現(xiàn)什么偏差，系統(tǒng)會及時(shí)提醒。臨床麻醉虛擬仿真平臺中的界面大多是通過“Ai”工具來進(jìn)行制作構(gòu)建，在模型上使用的是3d max軟件。同時(shí)我們也使用了外接設(shè)備HoloLens來進(jìn)行輔助運(yùn)行，在HoloLens中的運(yùn)行系統(tǒng)可以讓使用者擁有更加真實(shí)的體驗(yàn)感。

【關(guān)鍵詞】智能化 unity 3D HoloLens 臨床麻醉

隨著科技智能化的迅速發(fā)展，智能化也漸漸的滲透到了我們生活中的各個(gè)行業(yè)。在一些重大的手術(shù)中，為患者減少疼痛并提升手術(shù)效率的主要辦法就是麻醉。本文中構(gòu)建的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的麻醉學(xué)教學(xué)體系的研究目的就是為了減少錯(cuò)誤，加強(qiáng)新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生的記憶。能夠在將來的臨床麻醉實(shí)踐中熟練地操作，減少沒有必要的失誤。提升新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生的實(shí)際操作的能力和技巧。

1麻醉教學(xué)方式現(xiàn)狀

在醫(yī)療行業(yè)中科技的發(fā)展也是顯而易見的，人造器官，機(jī)器人手術(shù)等等，但是在麻醉的領(lǐng)域中還是處在一個(gè)比較閉塞的時(shí)代。能夠讓患者在沒有疼痛也就是沒有知覺的狀態(tài)下來進(jìn)行手術(shù)的相關(guān)操作是臨床麻醉的目標(biāo)，臨床麻醉也是手術(shù)進(jìn)行過程中有著十分重要的作用。但是臨床麻醉對相關(guān)技術(shù)人員的要求非常高，稍有偏差，患者在術(shù)后就可能會出現(xiàn)后遺癥。在國內(nèi)對于臨床麻醉的教學(xué)和模擬都是少之又少的，但是將科技智能化于麻醉相結(jié)合又是現(xiàn)在的趨勢，目前國內(nèi)正在向國外進(jìn)行學(xué)習(xí)，希望能夠有進(jìn)一步的突破。

2教學(xué)體系需求分析

本教學(xué)體系主要針對的學(xué)習(xí)醫(yī)療專業(yè)的大學(xué)生和醫(yī)院的一些醫(yī)護(hù)人員醫(yī)學(xué)專業(yè)中的麻醉學(xué)重在實(shí)踐，無論在理論課上學(xué)習(xí)的多么認(rèn)真和理解的如何透徹，都不能代替實(shí)踐的檢驗(yàn)。但是因?yàn)閲鴥?nèi)的器材貴重，環(huán)境也存在限制。由于麻醉屬于手術(shù)過程中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這一個(gè)環(huán)節(jié)是不容許出現(xiàn)錯(cuò)誤發(fā)生的，一旦失誤，那么后果是無法想象的。從系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能更深入地了解麻醉的知識，在系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)踐操作板塊可以體驗(yàn)到真實(shí)的麻醉操作，我們會給予新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生相應(yīng)的提示，才進(jìn)行不斷的操作，確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都能操作到。在臨床麻醉中學(xué)生可以真實(shí)的接觸到麻醉的機(jī)會是很少的，因?yàn)槁樽硎鞘中g(shù)過程中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，不可以出現(xiàn)錯(cuò)誤的東西。所以這成為了一個(gè)很糾結(jié)的事情，醫(yī)院需要有經(jīng)驗(yàn)有能力的麻醉醫(yī)護(hù)人員，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中很少能夠真正的去實(shí)踐麻醉，所以這一個(gè)問題是十分復(fù)雜的，學(xué)生接觸不到實(shí)踐操作就不能不斷的提升自己的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，但是麻醉是不能出現(xiàn)錯(cuò)誤，也不可能會拿病人來給學(xué)生盡心實(shí)驗(yàn)，生命是寶貴的。所以我們設(shè)計(jì)的這一個(gè)系統(tǒng)就是為了彌補(bǔ)這一方面的空缺，我們通過軟件的設(shè)計(jì)來讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。我們應(yīng)用了微軟新型設(shè)備HoloLens，通過對HoloLens的使用，新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生在虛擬場景中可以更加逼真的體驗(yàn)到麻醉模擬的真實(shí)性。新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生可以在使用本應(yīng)用的過程中不斷地去摸索，去實(shí)踐，去操作，提升專業(yè)水平技術(shù)。提升實(shí)踐能力水平。

3麻醉設(shè)備查看模塊功能

麻醉設(shè)備檢測模塊功能是為了能夠讓新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生了解麻醉機(jī)和氧氣口罩的結(jié)構(gòu)和使用方法，通過對模型的查看和操作來提升新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生在這一方面的知識。如圖l所示。

4麻醉學(xué)教學(xué)體系虛擬平臺功能模塊

系統(tǒng)在PC端主要分為四大大功能模塊：

4.1麻醉評估

利用語音來控制顯示人體模型和相應(yīng)器官，如：顯示人體，顯示心臟等等。利用手勢的操作來讓患者的身體器官得到放大和縮小，利用語音的操作控制方式來進(jìn)行不同場景的切換。

4.2前期準(zhǔn)備

利用語音的方式來對患者進(jìn)行相關(guān)的檢查，等待檢查結(jié)束之后就可以進(jìn)入到下一場景繼續(xù)操作。

4.3開始麻醉

新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生進(jìn)入到場景之后首先是做到的就是在場景內(nèi)漫游行走，觀察周圍的場景。然后通過系統(tǒng)內(nèi)所提示的麻醉大綱來進(jìn)行麻醉的逐步操作。

4.4麻醉蘇醒

麻醉蘇醒之后利用語音的方式進(jìn)行檢查患者的相關(guān)信息。新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生需要對患者的身體做出評估，判斷患者身體機(jī)能是否恢復(fù)，是否麻醉完成。

5麻醉評估功能測試

麻醉評估是麻醉前的身體機(jī)能檢查，在這一功能模塊中要實(shí)現(xiàn)的功能就是移動人物模型和器官模型并顯示在界面中可以進(jìn)行相應(yīng)的操作。

測試項(xiàng)目：麻醉評估功能

測試用例：當(dāng)新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)麻醉評估界面之后會顯示人體模型，利用鼠標(biāo)的中建來點(diǎn)擊就會讓模型的外表皮膚消失，將人體的器官顯示出來。然后利用鼠標(biāo)的左鍵點(diǎn)擊按住就可以移動臨床麻醉虛擬仿真平臺中的人體模型的位置。利用鼠標(biāo)的右鍵按住滑動就可以將身體的器官移動出來并放大縮小。

在基于虛擬現(xiàn)實(shí)的麻醉學(xué)教學(xué)體系研究中，我們將麻醉的基本知識與原理都設(shè)計(jì)到項(xiàng)目中，在平臺中新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生通過一系列的提示性操作和對人物模型的不斷觀察。然后在我們的系統(tǒng)內(nèi)部會給予新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生一些提示性的操作說明。新手麻醉醫(yī)生和麻醉專業(yè)學(xué)生只需根據(jù)我們的操作提示說明逐步進(jìn)行，就能夠完成麻醉的全部過程。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好的輔助麻醉學(xué)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)。

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