一种虚拟仿真医院护理教学实训系统及其构建方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710208553.X
(22)申请日 2017.03.31
(71)申请人 张小来
地址 230000 安徽省合肥市芙蓉路632号安
徽医学高等专科学校
(72)发明人 张小来　朋彩虹　杨晓娟　方欣　
秦寒枝　方业香　
(74)专利代理机构 杭州君度专利代理事务所
(特殊普通合伙) 33240
代理人 王桂名
(51)Int.Cl.
G09B 9/00(2006.01)
(54)发明名称一种虚拟仿真医院护理教学实训系统及其构建方法(57)摘要本发明公开了一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，和一种采用VRT的计算机多媒体技术和图形三维算法，利用WEB VRML的虚拟现实技术来构建虚拟仿真医院护理教学训练系统的方法；一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，包括：入院护理、住院护理、病人治疗、出院护理四大模块；每个模块均由互动层、功能层、驱动层、整合层和资源层构成；利用当前先进的虚拟现实技术构建虚拟仿真医院护理教学训练系统，为各级医院和高等医学院校提供更为广阔、方便的仿真教学和研究平台；虚拟仿真医院护理教学及训练系统主要应用于医学院校学生、医院新进医务人员的教学、训练，从而降低教学成本，降低医疗风险，节约培训资源，提高教学、
训练质量。

权利要求书2页 说明书6页CN 107067862 A 2017.08.18
C N 107067862
A
1.一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，其特征在于：包括入院护理、住院护理、病人治疗、出院护理四大模块；
每个模块均由互动层、功能层、驱动层、整合层和资源层构成；所述互动层用于提供用户与系统互动的人机交互界面；所述功能层用于集中该系统的核心应用功能；所述驱动层，用于集成Unity3D服务引擎和若干常用组件；所述整合层，为底层数据与服务的整合，把下位的资源层的程序与数据转换为上位的驱动层可以操作的服务组件；所述资源层，提供上层调用所需的基本数据与服务组件，即数据资源和控制资源。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，其特征在于：所述数据资源包括：二维数据资源、三维数据资源、日志文件以及配置文件。

3.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，其特征在于：所述控制资源为学习、实训、管理、评价组件及其属性信息。

4.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，其特征在于：所述入院护理的具体操作流程如下：病人入院、接待病人、安置评估病人、办理手续及处理医嘱、遵医嘱治疗、实施护理、护理记录、巡视病房、重点交班。

5.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，其特征在于：所述住院护理模块包括：上午责任护士护理过程、上午主班护士护理过程、下午责任护士护理过程、下午主班护士护理过程、夜间护士护理过程。

6.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，其特征在于：所述病人治疗模块包括：呼吸机教学训练系统、心电监护仪教学训练系统、血糖仪教学训练系统、鼻导管吸氧教学训练系统。

7.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，其特征在于：所述出院护理模块包括：主班护士护理过程、责任护士护理过程、护送病人出院、清洁消毒床单位。

8.根据权利要求1-7任意所述的一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，其特征在于：一种虚拟仿真医院护理教学训练系统的构建方法：是一种采用VRT的计算机多媒体技术和图形三维算法，利用WEB VRML的虚拟现实技术来构建虚拟仿真医院护理教学训练系统的方法；
A、基于3D Studio Max设计系统的环境与场景模型，根据类似现实事件的地形及影像数据，构建虚拟模拟的医院护理工作环境与场景模型；
B、将特定场景的三维模型数据导入到Unity3D引擎中，然后导入二维场景模型数据库，训练模型操作，并将场景所配套的音频、视频文件进行集成，生成面向特定工作场景的互动框架；
C、通过编写脚本，实现医院护理系统模型所要求的面向特定场景的行为模型；
D、通过VRML语言编写虚拟仿真医院护理教学训练系统需要的物品：
d1、虚拟仿真使用呼吸机教学及训练系统需要的物品：氧气筒、人工呼吸机、氧气压力表、扳手、氧气管、湿化器、Y型三通管、模拟肺、呼吸面罩、疏水器、长螺纹管、短螺纹管等；
d2、虚拟仿真使用心电监护仪教学及训练系统需要的物品：心电监护仪、电源线、心电的电极导线、电极、监测血氧饱和度的导线、监测体温的导线、测血压袖带及导线、酒精棉球(或纱布)、弯盘等；
d3、虚拟仿真使用血糖仪教学及训练系统需要的物品：血氧仪、试纸、采血笔、棉签、酒
精、弯盘等；
d4、虚拟仿真鼻导管吸氧教学及训练系统：氧气筒、氧气压力表、扳手、湿化装置、氧气管、棉签、小杯子、弯盘等。

一种虚拟仿真医院护理教学实训系统及其构建方法
技术领域
[0001]本发明涉及到生物医学工程领域，特别涉及到一种虚拟仿真医院护理教学实训系统及其构建方法。

背景技术
[0002]“虚拟仿真医院护理教学及训练系统”的使用对象主要是医学院校学生和新进医院的医务人员，其目的是使训练者能尽快适应临床，尽快掌握相应的临床护理操作技能。

[0003]医学生在学校学习的目的就是为今后在临床工作时打下理论和操作技能基础。

但是目前存在以下问题：
[0004]1、由于条件所限，大多数医学院校都远离医院，学生在校学习期间，到临床见习比较困难。

[0005]2、随着病人维权意识的增强，初学者在病人身上直接操作的机会也越来越少。

[0006]3、部分医疗设备成本较高、具有一定的危险性。

[0007]4、学校学习的知识比较零散，学生不容易形成整体概念。

[0008]5、学校教学以条条框框为主，学生往往是死记硬背，在真实工作往往会丢三忘四，不能按要求完成工作任务。

[0009]所以，借助现代信息化技术，通过“虚拟仿真医院护理教学及训练系统”对学生进行上岗前训练，是十分必要的。

“虚拟仿真医院护理教学及训练系统”不但能让学生看清楚每一步操作，还可以反复回放，有利于学生仔细观察、琢磨，有助于学生理解、记忆。

学生可以不受时间、空间、仪器的限制，反复练习。

最主要的是“虚拟仿真医院护理教学及训练系统”画面生动逼真，让学生有一种置身于临床的真实感觉，能够提高训练效果。

发明内容
[0010]本发明目的在于提供一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，和一种采用VRT的计算机多媒体技术和图形三维算法，利用WEB VRML的虚拟现实技术来构建虚拟仿真医院护理教学训练系统的方法。

[0011]本发明是通过以下技术方案实现的：
[0012]一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，包括：入院护理、住院护理、病人治疗、出院护理四大模块；
[0013]每个模块均由互动层、功能层、驱动层、整合层和资源层构成；所述互动层用于提供用户与系统互动的人机交互界面；所述功能层用于集中该系统的核心应用功能；所述驱动层，用于集成Unity3D服务引擎和若干常用组件；所述整合层，为底层数据与服务的整合，把下位的资源层的程序与数据转换为上位的驱动层可以操作的服务组件；所述资源层，提供上层调用所需的基本数据与服务组件，即数据资源和控制资源。

[0014]进一步的，所述数据资源包括：二维数据资源、三维数据资源、日志文件以及配置文件。

[0015]进一步的，所述控制资源为学习、实训、管理、评价组件及其属性信息。

[0016]进一步的，所述入院护理的具体操作流程如下：病人入院、接待病人、安置评估病人、办理手续及处理医嘱、遵医嘱治疗、实施护理、护理记录、巡视病房、重点交班。

[0017]进一步的，所述住院护理模块包括：上午责任护士护理过程、上午主班护士护理过程、下午责任护士护理过程、下午主班护士护理过程、夜间护士护理过程。

[0018]进一步的，所述病人治疗模块包括：呼吸机教学训练系统、心电监护仪教学训练系统、血糖仪教学训练系统、鼻导管吸氧教学训练系统。

[0019]进一步的，所述出院护理模块包括：主班护士护理过程、责任护士护理过程、护送病人出院、清洁消毒床单位。

[0020]一种虚拟仿真医院护理教学训练系统的构建方法：是一种采用VRT的计算机多媒体技术和图形三维算法，利用WEB VRML的虚拟现实技术来构建虚拟仿真医院护理教学训练系统的方法；
[0021]A、基于3D Studio Max设计系统的环境与场景模型，根据类似现实事件的地形及影像数据，构建虚拟模拟的医院护理工作环境与场景模型；
[0022]B、将特定场景的三维模型数据导入到Unity3D引擎中，然后导入二维场景模型数据库，训练模型操作，并将场景所配套的音频、视频文件进行集成，生成面向特定工作场景的互动框架；
[0023]C、通过编写脚本，实现医院护理系统模型所要求的面向特定场景的行为模型；[0024]D、通过VRML语言编写虚拟仿真医院护理教学训练系统需要的物品：
[0025]d1、虚拟仿真使用呼吸机教学及训练系统需要的物品：氧气筒、人工呼吸机、氧气压力表、扳手、氧气管、湿化器、Y型三通管、模拟肺、呼吸面罩、疏水器、长螺纹管、短螺纹管等；
[0026]d2、虚拟仿真使用心电监护仪教学及训练系统需要的物品：心电监护仪、电源线、心电的电极导线、电极、监测血氧饱和度的导线、监测体温的导线、测血压袖带及导线、酒精棉球(或纱布)、弯盘等；
[0027]d3、虚拟仿真使用血糖仪教学及训练系统需要的物品：血氧仪、试纸、采血笔、棉签、酒精、弯盘等；
[0028]d4、虚拟仿真鼻导管吸氧教学及训练系统：氧气筒、氧气压力表、扳手、湿化装置、氧气管、棉签、小杯子、弯盘等。

[0029]本发明的积极效果为：
[0030]1、利用当前先进的虚拟现实技术构建虚拟仿真医院护理教学训练系统，为各级医院和高等医学院校提供更为广阔、方便的仿真教学和研究平台。

[0031]2、虚拟仿真医院护理教学及训练系统主要应用于医学院校学生、医院新进医务人员的教学、训练，从而降低教学成本，降低医疗风险，节约培训资源，提高教学、训练质量。

[0032]3、相对国内外同类技术，本发明可以使学生不受时间、空间、设备限制，在虚拟环境中进行反复训练，通过自学、自练，提高学生自学能力、培养学生创新意识。

[0033]为了激发训练者的学习兴趣，“虚拟仿真医院护理教学训练系统”还具有以下特色：
[0034]1、练习者可以根据操作原理，自己探索、研究，灵活地进行训练，每一步骤操作均
有提示，通过友好的交互界面，方便训练者自学、自练。

达到了启发学生思维、培养学生创新意思、增强探索精神的目的。

[0035]2、学生可以在虚拟环境中反复练习护理工作过程和相关护理操作，并熟练掌握，从而缩短练习者在真实情景中的适应过程，使练习者到临床后能迅速、准确的对病人实施护理。

[0036]3、画面逼真、界面温馨。

根据护理工作过程，帮助学生将零散的操作串联起来，建立整体护理的概念。

让学生注意到，在病人住院的不同时期，治疗护理的侧重点不同，注意到在各个时期应该必须完成哪些工作。

[0037]4、虚实结合进行训练。

学生先使用“虚拟仿真医院护理教学及训练系统”在网上自己完成模拟训练。

当教师进行实物演示操作时，学生已经对该项操作比较熟悉了，能够及时从老师的演示中发现自己的不足，这个时候学生再进行实物训练，训练质量好，训练效率高。

[0038]“虚拟仿真医院护理教学训练系统”是医学专业与信息技术深度融合的产物，对我国医学教育信息化建设起到了促进的作用。

具体实施方式
[0039]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0040]本实施例提供的一种虚拟仿真医院护理教学训练系统，包括：入院护理、住院护理、病人治疗、出院护理四大模块；
[0041]每个模块均由互动层、功能层、驱动层、整合层和资源层构成；所述互动层用于提供用户与系统互动的人机交互界面；所述功能层用于集中该系统的核心应用功能；所述驱动层，用于集成Unity3D服务引擎和若干常用组件；所述整合层，为底层数据与服务的整合，把下位的资源层的程序与数据转换为上位的驱动层可以操作的服务组件；所述资源层，提供上层调用所需的基本数据与服务组件，即数据资源和控制资源。

[0042]以上所述，所述数据资源包括：二维数据资源、三维数据资源、日志文件以及配置文件；所述控制资源为学习、实训、管理、评价组件及其属性信息。

[0043]本实施例中，所述入院护理的具体操作流程如下：病人入院、接待病人、安置评估病人、办理手续及处理医嘱、遵医嘱治疗、实施护理、护理记录、巡视病房、重点交班。

[0044]所述住院护理模块包括：上午责任护士护理过程、上午主班护士护理过程、下午责任护士护理过程、下午主班护士护理过程、夜间护士护理过程。

[0045]进一步的，所述病人治疗模块包括：呼吸机教学训练系统、心电监护仪教学训练系统、血糖仪教学训练系统、鼻导管吸氧教学训练系统。

本实施例提供的虚拟仿真医院护理教学训练系统并不仅包含上述提供的子系统，还可添加其他需求的教学训练子系统，本申请不做进一步限定。

[0046]进一步的，所述出院护理模块包括：主班护士护理过程、责任护士护理过程、护送病人出院、清洁消毒床单位。

[0047]一种虚拟仿真医院护理教学训练系统的构建方法：是一种采用VRT的计算机多媒
体技术和图形三维算法，利用WEB VRML的虚拟现实技术来构建虚拟仿真医院护理教学训练系统的方法；
[0048]A、基于3D Studio Max设计系统的环境与场景模型，根据类似现实事件的地形及影像数据，构建虚拟模拟的医院护理工作环境与场景模型；
[0049]B、将特定场景的三维模型数据导入到Unity3D引擎中，然后导入二维场景模型数据库，训练模型操作，并将场景所配套的音频、视频文件进行集成，生成面向特定工作场景的互动框架；
[0050]C、通过编写脚本，实现医院护理系统模型所要求的面向特定场景的行为模型；[0051]D、通过VRML语言编写虚拟仿真医院护理教学训练系统需要的物品：
[0052]d1、虚拟仿真使用呼吸机教学及训练系统需要的物品：氧气筒、人工呼吸机、氧气压力表、扳手、氧气管、湿化器、Y型三通管、模拟肺、呼吸面罩、疏水器、长螺纹管、短螺纹管等；
[0053]d2、虚拟仿真使用心电监护仪教学及训练系统需要的物品：心电监护仪、电源线、心电的电极导线、电极、监测血氧饱和度的导线、监测体温的导线、测血压袖带及导线、酒精棉球(或纱布)、弯盘等；
[0054]d3、虚拟仿真使用血糖仪教学及训练系统需要的物品：血氧仪、试纸、采血笔、棉签、酒精、弯盘等；
[0055]d4、虚拟仿真鼻导管吸氧教学及训练系统：氧气筒、氧气压力表、扳手、湿化装置、氧气管、棉签、小杯子、弯盘等。

本实施例并不对各个系统编写的物品做进一步限定。

[0056]实施例一：以“入院护理”为例
[0057]护理工作过程包括：入院护理、住院护理、出院护理3大模块。

每个模块护理工作任务比较多，所以，初进临床护理人员在真实工作中往往容易遗漏一些必须进行的工作任务。

为此，我们将护理工作过程分为入院护理、住院护理、出院护理3大模块，分别进行虚拟仿真教学及训练，帮助学生理清思路，记住不同模块所需要完成的工作任务，缩短适应临床工作的时间。

[0058]因为，入院护理、住院护理、出院护理3大模块的展现模式相似，所以，下面主要介绍“入院护理”模块。

[0059](1)病人持“入院证”入院；
[0060](2)接待病人，以对话框形式，提醒学生，护士在护士站时，需要做的事情，护士站起来接病人的入院证，安排床位，给病人带上腕带，轻病人称体重，送病人进入房间；若护士某个任务没有执行，系统会自动提示；
[0061](3)安置病人，以对话框形式，提醒学生，护士如何安置病人，如何评估病人(疾病不同，评估侧重点不同)，测病人生命体征(如血压、体温、脉搏、呼吸等)、记录测量信息；当学生勾选呼吸困难(半卧位)时，病床会自动抬高；将病人随身携带物品妥善放置、通知护工(为患者送开水及医院提供的生活用品)、入院护理评估(决定护理等级)、与医生沟通，若护士某个任务没有执行，系统会自动提示；
[0062](4)以对话框形式，提醒学生，护士再次回到护士站后需要做哪些事情；若护士某个任务没有执行，系统会自动提示；
[0063](5)护士再回到病房，根据医嘱进行治疗，为病人实施护理；若护士某个任务没有
执行，系统会自动提示；
[0064](6)以对话框形式，提醒学生，护士再次回到护士站后需要填写有关资料等；若护士某个任务没有执行，系统会自动提示；
[0065](7)以对话框形式，提醒学生，护士在整个护理工作过程中要加强巡视；若护士没有执行，系统会自动提示。

[0066]实施例二：以“鼻导管吸氧教学训练系统”为例
[0067](1)将所需物品放到治疗车上，鼠标放到物品上，会自动提示这是什么物品；[0068](2)将氧气表安装在氧气筒上拖动扳手到氧气表处，自动出现扳手拧紧螺丝的动画；
[0069](3)安装氧气软管、湿化瓶，系统自动提示选择湿化液的量；
[0070](4)进入病房，点击问号，出现操作提示；
[0071](5)点击分贝计、湿度计可以选择所需参数；
[0072](6)旋转氧气表开关，流量浮标会自动下降或上升；一直调节到所需氧流量；[0073](7)脸部放大，取棉签放到鼻孔处，系统自动出现“清洁鼻孔”的动画；
[0074](8)拖动鼻导管进行连接，并可以拖动插入鼻腔；
[0075](9)在插入之前要根据提示选择“测量插入长度”；
[0076](10)系统会自动测量；
[0077](11)插入过程中，左上角会出现“透视图”，与插管动作同步，显示插入的深度；若管子插到了咽喉部，系统会自动提示“病人有恶心、呕吐的感觉”拖动胶布固定；
[0078](12)对话框提示，插管后的护理；
[0079](13)记录；
[0080](14)系统自动提示，需要调节氧流量；
[0081](15)断开鼻导管；
[0082](16)调节氧流量(必须断开鼻导管后调节)；
[0083](17)系统自动提示，停止用氧；
[0084](18)拖走胶布；
[0085](19)拖走鼻导管；
[0086](20)记录停氧时间；
[0087](21)将物品送回治疗室，进行消毒处理。

[0088]实施例三：以“上午责任护士护理过程”为例
[0089](1)晨会交班；以对话框形式，提醒学生，晨会交班(“夜班护士”向“白班护士”交班)；整理床单位；
[0090](2)面部清洁、镜头、口腔护理(给予生活不能自理或部分不能自理的患者)，协助患者进食/水(协助不能自理或部分不能自理的患者)；
[0091](3)实施特殊护理(如压疮护理、留置尿管护理、PICC穿刺处换药等)；进行上午治疗(包括各种注射等)；
[0092](4)巡视病房(与患者交谈、沟通、进行健康宣教、观察病情、观察静脉输液情况等)；
[0093](5)按专科疾病护理常规护理；护理记录(记录患者病情变化情况，特殊治疗、护理
措施及效果)。

[0094]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。