一種醫學模擬訓練系統和方法與流程

本發明涉及虛擬現實技術領域，具體涉及一種醫學模擬訓練系統和方法。

背景技術：

在醫學領域，傳統的醫學模擬訓練例如，外科手術實操教學非常簡陋，基本達不到臨床應用水平，一些醫學院校及醫院使用模擬器官橡皮進行教學，通過手術錄像的演示播放,利用器官實物標本講解,尸體解剖教學,以及專家手術觀摩等形式,針對外科手術培訓、手術預演、臨床診斷、遠程手術、康復治療等醫學輔助等教學環節。

這種方法存在有諸多不足：1、模擬器官進行教學,本身橡皮材料易老化,使用過多次后就需要更換,橡皮器官的價格比較高,經常更換教具大大增加了教學成本。2、尸體解剖教學，學生在實驗室里通過尸體解剖教學,這種人體解剖教學方式，往往成本極高，且尸體與活體具有較大差距，不能起到使學生完成直觀、輕松學習和動手操作。3、專家手術觀摩形式,通過視聽觸覺等多種感官了解和學習各種手術實際操作,對于年輕醫生或者實習學生而言,不能親自操作及與專家操作方法及時進行比對,發現自己的錯誤和不足,無疑使得培訓年輕醫務人員浪費大量金錢和時間,不能獲得良好的受訓效果，也嚴重地影響了練習效率。

綜上可知，現有醫學模擬訓練技術方案，訓練成本較高，訓練效果不佳并且效率較低。

技術實現要素：

本發明提供了一種醫學模擬訓練系統和方法，以解決現有技術中現有醫學模擬訓練技術方案，訓練成本較高，訓練效果不佳并且效率較低的技術問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種醫學模擬訓練系統所述系統包括：

對象模型構建模塊，用于采集人體特定部位的三維立體模型數據，并基于采集的三維立體模型數據構建對應的三維虛擬模型對象，將構建的三維虛擬模型對象發送至模型數據庫；

模型數據庫，用于存儲三維虛擬模型對象數據；

傳感器追蹤模塊，用于通過用戶所持器械上設置的傳感器采集所持器械的實時位置數據和壓力數據，以及通過該器械作用的三維立體模型中的傳感器跟蹤采集三維立體模型的位置數據和壓力數據；

數據處理模塊，對傳感器追蹤模塊采集的位置數據和壓力數據進行處理，得到三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據，并將三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據輸出至圖像生成模塊；

圖像生成模塊，根據三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據生成包括模擬操作結果信息的三維虛擬圖像，將生成的三維虛擬圖像發送給顯示模塊；

顯示模塊，用于顯示輸出三維虛擬圖像供用戶查看模擬操作結果。

根據本發明的另一方面，提供了一種醫學模擬訓練方法，方法包括：

采集人體特定部位的三維立體模型數據，并基于采集的三維立體模型數據構建對應的三維虛擬模型對象；

存儲構建的三維虛擬模型對象；

通過用戶所持器械上設置的傳感器采集所持器械的實時位置數據和壓力數據以及通過該器械作用的三維立體模型中的傳感器跟蹤采集三維立體模型的位置數據和壓力數據；

對采集的位置數據和壓力數據進行處理，得到三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據；

根據三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據生成包括模擬操作結果信息的三維虛擬圖像；

顯示輸出三維虛擬圖像，供用戶查看模擬操作結果。

本發明實施例的有益效果是：本發明實施例的這種醫學模擬訓練系統和方法，利用虛擬現實技術采集人體特定部位的三維立體模型數據并構建虛擬模型對象，接收用戶對三維立體模型的操作數據并通過根據操作數據生成對應的虛擬現實圖像，將生成的虛擬現實圖像呈現在虛擬現實顯示設備中，方便用戶觀看操作結果。由此，通過在現實空間中操作的器械和操作對象上設置傳感器，實時采集用戶的操作數據，并制作對應的三維虛擬現實圖像，為用戶提供模擬觸覺感知和模擬視覺感知，提高用戶的沉浸感，交互性強。可直接采集操作數據并實時更新，真實反饋操作結果，提高訓練效果。滿足了醫療教學及操作訓練的需要，且簡單、高效、易于操作，方便臨床推廣及普及，具有較高的應用價值。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的一種醫學模擬訓練系統的結構框圖；

圖2是本發明一個實施例的一種靜脈注射模擬訓練系統的結構框圖；

圖3是本發明一個實施例的一種外科手術模擬訓練系統的結構框圖；

圖4是本發明一個實施例的一種醫學模擬訓練方法的流程圖。

具體實施方式

虛擬現實(virtualreality)技術，也稱靈境技術是近年來發展迅速的新技術。虛擬現實是利用計算機模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供用戶關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓用戶如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。該技術是利用計算機圖形學、人機交互技術、3d建模等一系列計算機相關科學技術，通過對現實空間的模擬，并及時感應人在虛擬環境中的行為(如身體移動、頭部轉動等)，并對其行為進行及時的反饋，從而最大限度模擬真實的場景。

本發明的設計構思在于：將虛擬現實技術應用于醫學模擬訓練，通過虛擬現實技術，生成虛擬空間的三維圖像，并實時采集用戶對現實世界中人體特定部位的三維立體模型的操作數據，根據實時操作數據計算操作結果數據，并將操作結果數據與虛擬模型對象疊加，從而生成包括操作結果數據的虛擬圖像，并顯示輸出給用戶供用戶查看。如此，提供用戶視覺和觸覺等感官的模擬，讓用戶如同身歷其境一般，及時、沒有限制地觀察三維空間內的模型對象，提高了醫療訓練的效果，并且不需要購買昂貴的訓練設備，節省了成本。

實施例一

圖1是本發明一個實施例的一種醫學模擬訓練系統的結構框圖，參見圖1，本實施例醫學模擬訓練系統10包括：

對象模型構建模塊101，用于采集人體特定部位的三維立體模型數據，并基于采集的三維立體模型數據構建對應的三維虛擬模型對象，將構建的三維虛擬模型對象發送至模型數據庫104；

模型數據庫104，用于存儲三維虛擬模型對象數據；

傳感器追蹤模塊103，用于通過用戶所持器械上設置的傳感器采集所持器械的實時位置數據和壓力數據，以及通過該器械作用的三維立體模型中的傳感器跟蹤采集三維立體模型的位置數據和壓力數據；

數據處理模塊102，對采集的數據進行處理，得到三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據，并將三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據輸出至圖像生成模塊105；

圖像生成模塊105，根據三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據生成包括模擬操作結果信息的三維虛擬圖像，將生成的三維虛擬圖像發送給顯示模塊106；

顯示模塊106，用于顯示輸出三維虛擬圖像供用戶查看模擬操作結果。

由圖1所示可知，本實施例的基于虛擬現實的醫學模擬訓練系統，通過采集人體特定部位的三維立體模型數據，并基于采集的三維立體模型數據構建對應的三維虛擬模型對象，將構建的三維虛擬模型對象發送至模型數據庫，然后用戶可以對模型數據庫中的三維虛擬模型對象進行選擇，利用虛擬現實技術，當用戶在現實世界中操作手術刀等器械對三維立體模型進行操作時，每一步的操作數據都可以通過手術刀等器械上的傳感器以及三維立體模型上的傳感器采集到，采集到的這些數據被傳送到數據處理模塊，數據處理模塊計算并識別出用戶的每一步操作數據(例如，操作力度數據，操作方向數據以及操作的部位的數據等)，然后發送給圖像生成單元，圖像生成單元根據操作數據生成對應的三維操作結果圖像，再通過三維顯示器的顯示，用戶即可看到每一步操作在虛擬模型對象上的操作結果，提高了醫療訓練的效果并且降低了訓練成本，方便大規模推廣應用。

在本發明的一個實施例中，圖像生成模塊105，具體用于根據三維立體模型的形狀數據，在預先設定的模型數據庫中識別出形狀數據對應的三維立體模型，并根據用戶對三維立體模型的操作數據，調用三維圖像處理庫，生成包括模擬操作結果信息的三維圖像。

在本發明的一個實施例中對象模型構建模塊101，用于采集人體手臂和內臟器官的三維立體模型數據，并基于采集的人體手臂和內臟器官的三維立體模型數據構建人體手臂對應的三維虛擬模型對象，以及各內臟器官對應的三維虛擬模型對象。

在本發明的一個實施例中用戶所持器械包括：虛擬現實手術刀或虛擬現實注射器，傳感器追蹤模塊103，用于通過位置傳感器采集用戶所持器械的實時位置數據，并通過位置傳感器采集器械作用的三維立體模型的實時操作位置數據；以及，通過壓力傳感器采集用戶所持器械的實時壓力數據，并通過壓力傳感器采集器械作用的三維立體模型的實時壓力數據。

在本發明的一個實施例中，顯示模塊106中設置有攝像頭，用于追蹤用戶眼球運動，或者，顯示模塊中設置有加速度傳感器，用于實時采集用戶頭部運動數據跟蹤用戶的頭部運動，并根據眼球運動或者頭部運動實時確定用戶的視點，

當接收到圖像生成模塊105發送的三維虛擬圖像時，根據實時確定出的用戶的視點，調整三維虛擬圖像的顯示輸出位置。在本發明的一個實施例中顯示模塊106為虛擬現實眼鏡或虛擬現實頭盔。

在本發明的一個實施例中，圖像生成模塊105還用于根據虛擬現實眼鏡或虛擬現實頭盔中的鏡片的光學特性，在發送三維虛擬圖像至虛擬現實眼鏡或虛擬現實頭盔之前，對三維虛擬圖像進行畸變校正。

以下結合兩個具體的應用場景對本發明的這種基于虛擬現實的醫學模擬訓練系統結構進行具體說明。這兩個具體的應用場景分別為：外科手術的模擬訓練和護理靜脈注射模擬訓練。

實施例二

本實施例中提供了基于虛擬現實的護理靜脈注射模擬訓練，具體的，基于虛擬現實的靜脈注射模擬訓練系統應用時需要用到如下工具：

靜脈注射模擬訓練手臂三維立體模型，即，用戶操作的對象；

注射器，即，用戶所持器械；

計算機，計算機用于模型數據存儲以及數據處理，圖像生成，數據傳輸等；

vr顯示設備(例如vr眼鏡)，用于顯示虛擬現實三維圖像。

基于虛擬現實的靜脈注射模擬訓練系統實現的原理是：在手臂三維立體模型內模擬血管(或肌肉注射區域)布置傳感器，采集手部血管走勢動態數據，對采集的數據進行集中存儲。本實施例中可以對手部血管走勢動態數據按照不同年齡段分類，對采集的數據進行集中存儲，構建完整手臂生理代謝模型數據庫，將模型中肌肉注射區域及重要血管設置傳感器，所有的傳感器一經觸碰，將采集到的數據傳至vr眼鏡中，然后通過編程實現虛擬注射操作的對象模型，操作者通過佩戴3d眼鏡在虛擬現實空間內對手臂模型進行靜脈注射模擬，除此之外，皮膚組織脂肪層厚薄、血管粗細也可自由在模型數據庫中切換，通過傳感器所相連的觸覺，向vr眼鏡真實反饋靜脈(肌肉)注射效果。本發明實施例的技術方案沉浸感強、交互性強，且簡單、高效、易于操作。

圖2是本發明一個實施例的一種靜脈注射模擬訓練系統的結構框圖，參見圖2，本實施例的靜脈注射模擬訓練系統20包括：

對象模型構建單元201，利用虛擬現實技術采集手臂三維立體模型數據，設定一個符合情況的虛擬三維手臂模型，存入對象模型構建單元201所運行的計算機中用于模擬操作。另外，實際應用過程中還可以將3d模型提供給3d應用程序界面，用于靜脈(肌肉)注射方案的設計。

數據處理單元202，用于處理數據傳輸單元204傳來的數據，并獲取其中的信息：例如：用戶視點信息viewport，操作對象位置信息position，動作信息motion，將識別出的信息傳遞給圖像生成單元203進行三維虛擬圖像的生成，根據相應的注射操作生成虛擬場景。

其中，視點信息viewport，可通過如下方式采集：在vr頭戴設備中設置有攝像頭進行用戶眼球運動的追蹤，根據眼球的運動確定出用戶的視點。

當用戶佩戴該vr頭戴設備處于靜脈注射模擬訓練虛擬場景時，利用人體手臂模型上的傳感器感應、注射器上的傳感器感應識別用戶的動作，將動作指令傳輸到計算機的數據處理單元中。

圖像生成單元203，接收數據處理單元202發送的視點信息、位置信息、運動信息等，并對信息進行處理，提取出用戶操作的三維立體模型的形狀(物體輪廓)信息，而后在預先設定的模型數據庫中識別出該物體形狀信息對應的物體模型數據，并調用3d圖像處理庫(例如，opengl或者direct3d)，進行三維模型的構建和三維圖像的生成渲染。

opengl(opengraphicslibrary)是指定義了一個跨編程語言、跨平臺的編程接口規格的專業的圖形程序接口，它用于三維圖像(二維的亦可)，是一個功能強大，調用方便的底層圖形庫。

direct3d是基于微軟的通用對象模式com(commonobjectmode)的3d圖形api，可繞過圖形顯示接口(gdi)直接進行支持該api的各種硬件的底層操作，提高運行速度，適合多媒體、娛樂、即時3d動畫等廣泛和實用的3d圖形計算。

數據傳輸單元204，實時接收對象傳感追蹤單元206發送的信息，并傳送到數據處理單元202處理，跟蹤注射器(注，這里的注射器即為設備接入單元中的設備，即，注射器需要接入到計算機中并與數據傳輸單元通信，以將注射器中的傳感器數據傳輸給數據傳輸單元，使得數據傳輸單元將這些信息發送給數據處理單元)的操作信息，傳到數據處理單元進行處理，供生成三維虛擬圖像。

數據處理單元可設置在計算機中，該計算機提供設備接入接口方便注射器和三維立體模型中對象傳感器追蹤單元206傳輸數據。

對象傳感器追蹤單元206，設置在手臂三維立體模型和注射器中，實際操作時，由于手臂三維立體模型和注射器分布多個傳感器，一旦注射器插入手臂三維立體模型上的血管，數據處理單元根據注射器中傳感器以及手臂三維立體模型傳感器提供的信息確定用戶當前操作是否正確，如果用戶當前的操作不正確，則將當前操作數據傳至vr顯示設備后，vr顯示設備立即呈現血管破裂出血，紅腫的三維虛擬圖像，達到最真實注射模擬效果。此外，可以將各種形態手臂模擬效果數據存儲至計算機的模型數據庫當中，供用戶練習時備用。

這里的傳感器包括：位置傳感器和壓力傳感器，實際應用時，通過位置傳感器采集用戶所持器械的實時位置數據，并通過位置傳感器采集器械作用的三維立體模型的實時操作位置數據；以及，通過壓力傳感器采集用戶所持器械的實時壓力數據，并通過壓力傳感器采集器械作用的三維立體模型的實時壓力數據。

顯示單元207，用于接收圖像生成單元203生成的3d圖像數據并顯示在顯示設備中，例如vr眼鏡，用戶通過佩戴vr眼鏡在虛擬現實互動操作平臺上可查看操作模擬效果；這里的vr眼鏡可替換為vr頭盔，對此不做限制。

可選地，本實施例的基于虛擬現實的靜脈注射模擬訓練系統還包括：驗證單元205，驗證單元根據用戶的操作數據，記錄用戶操作錯誤的次數，然后對用戶的操作進行按照模型數據庫中設定的權重賦值和量化考評信息對用戶的操作進行評分和評級，供后續查看和參考，提高操作成功率。

本發明實施例的基于虛擬現實技術的靜脈注射模擬訓練系統的具體工作過程包括：

啟動基于虛擬現實技術的靜脈注射模擬訓練系統，進入初始化工作，用戶可以選擇操作對象(即，具體的人體手臂模型)。

步驟201：用戶拿起注射器進行操作，對象傳感器追蹤單元206傳入位置信息和動作信息，實時感應，數據處理單元202進行手勢識別等工作，根據識別出的相應操作，通知圖像生成單元203生成三維圖像。

步驟202：在注射操作過程中，對象傳感器追蹤單元207與數據傳輸單元204進行交互跟蹤注射操作得到注射操作信息，并傳到數據處理單元202進行處理。此外，還可以將所采集到的數據周期性發送更新請求至對象傳感器追蹤單元207，從而從對象傳感器追蹤單元207中獲取最新的數據，以采集用戶的動作指令，精準收集用戶操作信息。

步驟203：數據處理單元202處理數據傳輸單元204傳來的數據，并在用戶對現實空間中的手臂三維立體模型執行注射操作后，圖像生成單元203啟動計算機中的虛擬環境子程序及調用手臂三維虛擬模型的數據，使三維虛擬模型對操作者的動作指令進行及時反饋，從而將模擬注射操作結果呈現于用戶眼前。

步驟204：經過模擬注射操作完成后，根據記錄的操作的總次數以及操作錯誤的次數對模擬注射操作進行評價，打出參考分值。

與現有的靜脈注射模型相比，本實施例具有可重復利用率高、成本低，靜脈模擬度高、靜脈穿刺模擬結果直觀的優點，解決了護士等醫務人員靜脈穿刺學習機會少，操作不熟練等問題。降低了教學成本和醫療風險，節約了培訓資源，提高教學質量，且簡單、高效、易于操作，方便臨床推廣及普及，具有較高的應用價值及意義。

實施例三

本實施例中提供了基于虛擬現實的外科手術模擬訓練系統。具體的，基于虛擬現實的外科手術模擬訓練系統應用時需要用到如下工具：

(1)虛擬現實vr手術刀(可選地還包括手術手套)，這里vr手術刀包含傳感器，可以利用傳感器進行數據采集和動作感應，以進行手勢識別，識別出用戶的手術動作。這里的傳感器包括：位置傳感器和壓力傳感器，實際應用時，通過位置傳感器采集用戶所持器械的實時位置數據，并通過位置傳感器采集器械作用的三維立體模型的實時操作位置數據；以及，通過壓力傳感器采集用戶所持器械的實時壓力數據，并通過壓力傳感器采集器械作用的三維立體模型的實時壓力數據。

(2)手術對象(即人體特定器官三維立體模型)，系統可以預先設定人體三維立體模型數據，供用戶選擇人體器官立體模型作為手術對象，并且在該模型器官的主要位置以及各大血管分布多個傳感器。如此，在用戶操作過程中，一旦手術刀觸碰到某個血管，則傳感器將發送感應信息到數據處理單元進行進一步的數據分析處理。

(3)計算機，計算機用來實現模型數據存儲以及數據處理，圖像生成，數據傳輸等功能；

(4)vr顯示設備(例如vr眼鏡或vr頭盔)，用于顯示虛擬現實三維圖像。

本發明將虛擬技術應用于外科手術模擬訓練具有三大優點：第一，真實呈現生理代謝動態過程，調節不同年齡段器官代謝數據速率，高度模擬外科手術現場。第二，實時反饋手術進展，利用模型感技術感應操作者的手術結果，真實反饋手術過程，為操作者奠定良好的實操技術，提高手術成功率。第三，降低臨床手術教學成本。

圖3是本發明一個實施例的一種外科手術模擬訓練系統的結構框圖，參見圖3，該外科手術模擬訓練系統30包括：

視點確定單元301，這里的視點確定單元包括兩個子單元，分別是眼球運動跟蹤確定視點子單元和頭部運動跟蹤確定視點子單元，在虛擬現實顯示設備中，例如，vr頭盔中設置攝像頭，利用攝像頭進行眼球追蹤，根據用戶眼球的實時運動數據確定用戶當前的視點；或者，在vr頭盔中設置攝像頭以及特定的傳感器(例如，加速度傳感器)，進行頭部運動位置追蹤，從而確定視點。需要說明的是，本實施例的確定視點的方式可以采用現有技術來實現，因而有關如何確定視點的更詳細的實現方式本實施例中不再重復說明，可參見現有技術中的相關描述。

手術對象模型302，這里的手術對象模型是計算機中的圖像處理單元根據用戶選擇的人體器官立體模型對應生成的。例如，用戶在現實空間中選擇了一個肺器官模型進行外科手術，則，本實施例的基于虛擬現實的外科手術模擬訓練系統中的圖像生成單元從手術模型數據庫中選擇對應的肺器官的模型數據，構建三維虛擬模型，并呈現在虛擬現實顯示設備中。

手部動作采集單元303，這里的手部動作采集單元即利用手術刀或手術手套上的傳感器完成用戶手部動作的采集，例如，用戶手部當前所處的位置，用戶操作的方向信息，力度信息等，根據這些信息以及人體特定部位的三維立體模型中的傳感器采集的信息即可確定出用戶操作的手術對象模型的位置。接上例，用戶當前對肺器官進行外科手術，則在現實空間中的三維立體肺器官模型上的傳感器采集用戶所持手術刀是否接觸了該肺部器官上的血管，如果有接觸，則傳感器能夠立即采集到這一數據并將這一操作數據發送給數據處理單元，然后數據處理單元進行數據后發送給圖像生成單元，圖像生成單元根據用戶對血管的操作，生成相應的虛擬現實三維圖像，呈現在用戶眼前。

手術模型數據庫304，在手術模型數據庫中存儲有各種人體特定部位的器官模型數據，供用戶選擇。

數據處理單元305，數據處理單元利用器官(如，肺部)模型中分布的多個傳感器以及手術刀上分布的傳感器傳輸的數據進行數據分析處理。一旦手術刀觸碰到傳感器相應位置，根據傳感器提供的信息確定當前手術操作是否正確，傳感器感應到的數據傳至該數據處理單元進行數據分析：例如，一旦觸碰到肺部血管，數據處理單元獲知觸碰到血管的操作數據，發送給圖像生成單元，圖像生成單元生成血管破裂的三維圖像并發送給顯示單元呈現。

圖像生成單元306，用于生成三維虛擬器官模型，并根據數據處理單元305發送的數據生成和渲染相應的三維虛擬圖像。

另外，由于vr頭戴設備中鏡片的光學特性(均為凹透鏡，顯示時會產生圖像畸變)，本實施例中圖像生成單元306對生成的圖像進行畸變處理，即在將生成的三維虛擬圖像發送給顯示單元前對圖像進行畸變校正，以達到預期顯示效果。

虛擬現實顯示單元307，用于對圖像生成單元306生成的三維虛擬圖像進行顯示，用戶通過佩戴該虛擬現實顯示單元307看到真實操作的模擬操作效果和vr手術場景。

本發明實施例的基于虛擬現實技術的外科手術模擬訓練系統的具體工作過程包括：

步驟301：用戶戴上vr頭戴設備，拿起手術刀。

步驟302：計算機中的圖像處理單元根據現實空間中的手術對象生成對應的手術虛擬模型圖像傳入vr顯示設備。

步驟303：用戶進行手術操作，進行手術動作識別。

步驟304：vr頭戴設備判定用戶頭部位置或對用戶的眼球進行追蹤，確定視點。

步驟305：手術操作過程中，手術刀和人體立體三維模型上的傳感器感應用戶所持手術刀對手術對象的手術切割點，并進行反饋。

步驟306：根據反饋的信息進行三維圖像生成后傳入vr頭戴設備顯示。

至此，本實施例的基于虛擬現實技術的外科手術模擬訓練系統通過虛擬現實技術提供視覺、觸覺模擬感知，模擬真實的手術操作，交互性強。降低了教學成本和醫療風險，節約了醫療培訓資源，提高了教學質量，并且簡單、高效、易于操作，方便推廣普及。

實施例四

圖4是本發明一個實施例的一種醫學模擬訓練方法的流程圖。參見圖4，本實施例的基于虛擬現實的醫學模擬訓練方法包括如下步驟：

步驟s401，采集人體特定部位的三維立體模型數據，并基于采集的三維立體模型數據構建對應的三維虛擬模型對象，存儲構建的三維虛擬模型對象；

步驟s402，通過用戶所持器械上設置的傳感器采集所持器械的實時位置數據和壓力數據以及通過該器械作用的三維立體模型中的傳感器跟蹤采集三維立體模型的位置數據和壓力數據；

步驟s403，對采集的位置數據和壓力數據進行處理，得到三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據；

步驟s404，根據三維立體模型的形狀數據以及用戶對三維立體模型的操作數據生成包括模擬操作結果信息的三維虛擬圖像；

步驟s405，顯示輸出三維虛擬圖像，供用戶查看模擬操作結果。

在本發明的一個實施例中，步驟s404，根據三維立體模型的形狀數據以及用戶的操作數據生成包括模擬操作結果信息的三維虛擬圖像包括：

根據三維立體模型的形狀數據，在預先設定的模型數據庫中識別出形狀數據對應的三維立體模型，并根據用戶對三維立體模型的操作數據，調用三維圖像處理庫，生成包括模擬操作結果信息的三維圖像。

在本發明的一個實施例中，步驟s401，采集人體特定部位的三維立體模型數據包括：

采集人體手臂和內臟器官的三維立體模型數據，

用戶所持器械包括：虛擬現實手術刀或虛擬現實注射器，

通過用戶所持器械上設置的傳感器以及該器械作用的三維立體模型中的傳感器跟蹤采集用戶對三維立體模型的操作數據包括：

通過位置傳感器采集用戶所持器械的實時位置數據，并通過位置傳感器采集器械作用的三維立體模型的實時操作位置數據；以及，通過壓力傳感器采集用戶所持器械的實時壓力數據，并通過壓力傳感器采集器械作用的三維立體模型的實時壓力數據。

在本發明的一個實施例中，圖4所示方法進一步包括：追蹤用戶眼球運動，或者，實時采集用戶頭部運動數據跟蹤用戶的頭部運動，并根據眼球運動或者頭部運動實時確定用戶的視點，當接收到三維虛擬圖像時，根據實時確定出的用戶的視點，調整三維虛擬圖像的顯示輸出位置。

顯示輸出三維虛擬圖像包括通過虛擬現實眼鏡或虛擬現實頭盔顯示輸出三維虛擬圖像。

在本發明的一個實施例中步驟s404，根據三維立體模型的形狀數據以及用戶的操作數據生成包括模擬操作結果信息的三維虛擬圖像還包括：根據虛擬現實眼鏡或虛擬現實頭盔中的鏡片的光學特性，在發送三維虛擬圖像至虛擬現實眼鏡或虛擬現實頭盔之前，對三維虛擬圖像進行畸變校正。

綜上所述，本實施例的醫學模擬訓練方法，利用虛擬現實技術采集人體特定部位的三維立體模型數據并構建虛擬模型對象，接收用戶對三維立體模型的操作數據并通過根據操作數據生成對應的虛擬現實圖像，將生成的虛擬現實圖像呈現在虛擬現實顯示設備中，方便用戶觀看操作結果。由此，通過在現實空間中操作的器械和操作對象上設置傳感器，實時采集用戶的操作數據，并制作對應的三維虛擬現實圖像，為用戶提供模擬觸覺感知和模擬視覺感知，提高用戶的沉浸感，交互性強。可直接采集操作數據并實時更新，真實反饋操作結果，提高訓練效果。滿足了醫療教學及操作訓練的需要，且簡單、高效、易于操作，方便臨床推廣及普及，具有較高的應用價值。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，在本發明的上述教導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行其他的改進或變形。本領域技術人員應該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本發明的目的，本發明的保護范圍以權利要求的保護范圍為準。