一種活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)及訓(xùn)練方法與流程

本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)及訓(xùn)練方法。

背景技術(shù)：

口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)是旨在強(qiáng)調(diào)提高學(xué)生操作能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它有助于學(xué)生將醫(yī)學(xué)理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作能力，在口腔醫(yī)學(xué)的理論和實(shí)習(xí)教學(xué)中起到關(guān)鍵的過渡作用?，F(xiàn)階段我國國內(nèi)的醫(yī)療環(huán)境日趨嚴(yán)峻、能夠提供給我們進(jìn)行教學(xué)和研究的實(shí)習(xí)資源不斷減少，能將理論知識進(jìn)行高效轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域進(jìn)行醫(yī)學(xué)實(shí)踐教育的主要途徑，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠在一定程度上減輕實(shí)習(xí)教學(xué)的壓力，并能夠在短時間內(nèi)提高學(xué)生的時間操作技能、為避免在實(shí)習(xí)臨床工作中產(chǎn)生不必要的醫(yī)患矛盾等方面都有著十分積極的意義。

然而，現(xiàn)階段我國國內(nèi)口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)機(jī)構(gòu)，多數(shù)缺乏完整系統(tǒng)的現(xiàn)代化教學(xué)手段，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多通過口述或者視頻來講課，學(xué)生無法切身體會實(shí)驗(yàn)效果。同時，即使有條件讓學(xué)生實(shí)際操作進(jìn)行手術(shù)訓(xùn)練，由于對學(xué)生的實(shí)際操作進(jìn)行測評的評價方式為教師目測的主觀方式，教師同一時間能夠指導(dǎo)的學(xué)生數(shù)量十分有限，教學(xué)效率將大打折扣。

因此，需要一種能夠高度逼真地模擬出現(xiàn)實(shí)中活髓切斷手術(shù)又便于學(xué)生使用的教學(xué)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)及訓(xùn)練方法，能夠高度逼真地模擬出現(xiàn)實(shí)中活髓切斷手術(shù)又便于用戶學(xué)習(xí)，大大的節(jié)約了教學(xué)資源，提高了學(xué)習(xí)效率。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括：

模型創(chuàng)建模塊，其用于在3dstudiomax和unity3d平臺中根據(jù)活髓切斷手術(shù)的實(shí)際場景創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)環(huán)境模型；根據(jù)活髓切斷手術(shù)需使用的實(shí)際手術(shù)工具創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)工具模型；根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案創(chuàng)建三維虛擬齲齒模型及與每個手術(shù)操作分別對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；

工具手動選擇模塊，其用于在unity3d交互界面中顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并在檢測到鼠標(biāo)停留在三維虛擬手術(shù)工具模型上時，三維虛擬手術(shù)工具模型突出顯示；在檢測到鼠標(biāo)移出手術(shù)工具圖標(biāo)時，使該三維虛擬手術(shù)工具模型的位置及大小還原；

工具自動選擇模塊，其用于在unity3d交互界面中顯示器械自動選擇按鈕，并在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊器械自動選擇按鈕時，根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練依次突出顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并依次顯示當(dāng)前突出顯示的三維虛擬手術(shù)工具模型；

碰撞感應(yīng)模塊，其用于在unity3d交互界面中檢測鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線是否碰撞到三維虛擬手術(shù)工具模型或三維虛擬齲齒模型；

手術(shù)效果顯示模塊，其用于在unity3d交互界面中在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線碰撞到正確的三維虛擬齲齒模型時，觸發(fā)對應(yīng)的手術(shù)操作并顯示當(dāng)前手術(shù)操作對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；

操作提示模塊，其用于在unity3d交互界面中在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊到正確的三維虛擬手術(shù)工具模型時，顯示對應(yīng)的操作提示；在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊到錯誤的三維虛擬手術(shù)工具模型時，顯示操作錯誤的提示。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)還包括視角轉(zhuǎn)換模塊，其用于使在unity3d交互界面中的攝像機(jī)視角跟隨鼠標(biāo)轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)換。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)還包括粒子特效模塊，其用于對三維虛擬齲齒模型或三維虛擬手術(shù)工具模型進(jìn)行特效渲染，所述特效渲染包括注射器噴水和齲齒流血。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述三維虛擬手術(shù)工具模型包括針鉆、球鉆、注射器、麻醉注射器、麻醉劑、刮匙、填充器、棉球、鑷子和手術(shù)托盤。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述手術(shù)操作包括：除去腐質(zhì)并揭去髓室頂、清洗窩洞、消毒、切除冠髓、棉球壓迫止血、放蓋髓劑、永久充填及通過刮匙將填充劑鋪滿齒洞。

本發(fā)明還公開了一種采用活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練方法，包括以下步驟：

s1，使用模型創(chuàng)建模塊在3dstudiomax和unity3d平臺中根據(jù)活髓切斷手術(shù)的實(shí)際場景創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)環(huán)境模型；根據(jù)活髓切斷手術(shù)需使用的實(shí)際手術(shù)工具創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)工具模型；根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案創(chuàng)建三維虛擬齲齒模型及與每個手術(shù)操作分別對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；

s2，在unity3d交互界面中顯示器械自動選擇按鈕，檢測鼠標(biāo)是否點(diǎn)擊器械自動選擇按鈕；若否，進(jìn)入步驟s3；若是，進(jìn)入步驟s9；

s3，使用碰撞感應(yīng)模塊檢測鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線是否碰撞到三維虛擬手術(shù)工具模型；

s4，在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊到正確的三維虛擬手術(shù)工具模型時，使用操作提示模塊顯示對應(yīng)的操作提示；在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊到錯誤的三維虛擬手術(shù)工具模型時，使用操作提示模塊顯示操作錯誤的提示；

s5，在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊正確的三維虛擬手術(shù)工具模型時，使用工具手動選擇模塊使鼠標(biāo)點(diǎn)擊的三維虛擬手術(shù)工具模型突出顯示，在檢測到鼠標(biāo)移出手術(shù)工具圖標(biāo)時，使該三維虛擬手術(shù)工具模型的位置及大小還原；

s6，使用碰撞感應(yīng)模塊檢測鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線是否碰撞到三維虛擬齲齒模型；

s7，在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線碰撞到正確的三維虛擬齲齒模型時，使用手術(shù)效果顯示模塊觸發(fā)對應(yīng)的手術(shù)操作并顯示當(dāng)前手術(shù)操作對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線碰撞到錯誤的三維虛擬齲齒模型時，使用操作提示模塊顯示操作錯誤的提示；

s8，重復(fù)步驟s3-s7直至完成活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案的全部步驟，結(jié)束；

s9，使用工具自動選擇模塊在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊器械自動選擇按鈕時，根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練依次突出顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并依次顯示當(dāng)前突出顯示的三維虛擬手術(shù)工具模型，結(jié)束。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，三維虛擬手術(shù)工具模型包括針鉆、球鉆、注射器、麻醉注射器、麻醉劑、刮匙、填充器、棉球、鑷子和手術(shù)托盤。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述手術(shù)操作包括：除去腐質(zhì)并揭去髓室頂、清洗窩洞、消毒、切除冠髓、棉球壓迫止血、放蓋髓劑、永久充填及通過刮匙將填充劑鋪滿齒洞。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明在3dstudiomax和unity3d平臺中使用模型創(chuàng)建模塊創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)模環(huán)境型、三維虛擬手術(shù)工具模型和三維虛擬齲齒模型，使用工具手動選擇模塊，工具自動選擇模塊，碰撞感應(yīng)模塊，手術(shù)效果顯示模塊和操作提示模塊按照活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案實(shí)現(xiàn)虛擬手術(shù)訓(xùn)練，伴隨用戶的每一項(xiàng)操作，三維虛擬手術(shù)工具模型和三維虛擬齲齒模型會發(fā)生相應(yīng)的移動或變化。

本發(fā)明提供兩種模式：

一種手動選擇工具模式：用戶按照活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案點(diǎn)擊三維虛擬手術(shù)工具模型或三維虛擬齲齒模型，伴隨用戶的每一項(xiàng)操作，三維虛擬手術(shù)工具模型和三維虛擬齲齒模型會發(fā)生相應(yīng)的變化。

一種自動選擇工具模式：檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊器械自動選擇按鈕時，根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練依次突出顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并依次顯示當(dāng)前突出顯示的三維虛擬手術(shù)工具模型對應(yīng)的手術(shù)操作及當(dāng)前手術(shù)操作對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)。

本發(fā)明能夠高度逼真地模擬出現(xiàn)實(shí)中活髓切斷手術(shù)，同時該活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)可在本地計算機(jī)上使用也可以兼容web平臺，通過掛載到學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)，用戶只需登陸學(xué)校的在線學(xué)習(xí)網(wǎng)站即可開展學(xué)習(xí)，方便用戶不受時間和地點(diǎn)的約束，只需一臺電腦，通過鼠標(biāo)就可以進(jìn)行實(shí)踐操作和學(xué)習(xí)，大大的節(jié)約了教學(xué)資源，提高了學(xué)習(xí)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括：包括：

模型創(chuàng)建模塊，其用于在3dstudiomax和unity3d平臺中根據(jù)活髓切斷手術(shù)的實(shí)際場景創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)環(huán)境模型；根據(jù)活髓切斷手術(shù)需使用的實(shí)際手術(shù)工具創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)工具模型；三維虛擬手術(shù)工具模型包括針鉆、球鉆、注射器、麻醉注射器、麻醉劑、刮匙、填充器、棉球、鑷子和手術(shù)托盤。根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案創(chuàng)建三維虛擬齲齒模型及與每個手術(shù)操作分別對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；所述手術(shù)操作包括：除去腐質(zhì)并揭去髓室頂、清洗窩洞、消毒、切除冠髓、棉球壓迫止血、放蓋髓劑、永久充填及通過刮匙將填充劑鋪滿齒洞。

工具手動選擇模塊，其用于在unity3d交互界面中顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并在檢測到鼠標(biāo)停留在三維虛擬手術(shù)工具模型上時，使鼠標(biāo)點(diǎn)擊的三維虛擬手術(shù)工具模型突出顯示，如使三維虛擬手術(shù)工具上浮且體積放大。在檢測到鼠標(biāo)移出手術(shù)工具圖標(biāo)時，使該三維虛擬手術(shù)工具模型的位置及大小還原；

工具自動選擇模塊，其用于在unity3d交互界面中顯示器械自動選擇按鈕，并在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊器械自動選擇按鈕時，根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練依次突出顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并依次顯示當(dāng)前突出顯示的三維虛擬手術(shù)工具模型；

碰撞感應(yīng)模塊，其用于在unity3d交互界面中檢測鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線是否碰撞到三維虛擬手術(shù)工具模型或三維虛擬齲齒模型；

手術(shù)效果顯示模塊，其用于在unity3d交互界面中在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線碰撞到正確的三維虛擬齲齒模型時，觸發(fā)對應(yīng)的手術(shù)操作并顯示當(dāng)前手術(shù)操作對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；

操作提示模塊，其用于在unity3d交互界面中在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊到正確的三維虛擬手術(shù)工具模型時，顯示對應(yīng)的操作提示；在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊到錯誤的三維虛擬手術(shù)工具模型時，顯示操作錯誤的提示。如三維虛擬手術(shù)工具模型選擇錯誤時有“工具選擇錯誤，請重新選擇！”或者缺少時有“工具選擇不足，請繼續(xù)選擇！”的文字提示功能。每一個三維虛擬手術(shù)工具模型都必須加一個boxcollider的碰撞器，然后鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射射線才能選中對應(yīng)的手術(shù)工具。

本發(fā)明實(shí)施例包括自動選擇工具模式和手動選擇工具模式，自動選擇工具模式下檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊器械自動選擇按鈕時，根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練依次突出顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并依次顯示當(dāng)前突出顯示的三維虛擬手術(shù)工具模型對應(yīng)的手術(shù)操作及當(dāng)前手術(shù)操作對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；手動選擇工具模式下，使用工具手動選擇模塊顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊三維虛擬手術(shù)工具模型時，使鼠標(biāo)停留在三維虛擬手術(shù)工具模型上突出顯示，再在檢測到鼠標(biāo)移出手術(shù)工具圖標(biāo)時，使該三維虛擬手術(shù)工具模型的位置及大小還原；在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線碰撞到正確的三維虛擬齲齒模型時，觸發(fā)對應(yīng)的手術(shù)操作并顯示當(dāng)前手術(shù)操作對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；重復(fù)上述步驟直至完成活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案的全部步驟。

本發(fā)明能夠高度逼真地模擬出現(xiàn)實(shí)中活髓切斷手術(shù)，同時該活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)可在本地計算機(jī)上使用也可以兼容web平臺，通過掛載到學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)，用戶只需登陸學(xué)校的在線學(xué)習(xí)網(wǎng)站即可開展學(xué)習(xí)，方便用戶不受時間和地點(diǎn)的約束，只需一臺電腦，通過鼠標(biāo)就可以進(jìn)行實(shí)踐操作和學(xué)習(xí)，大大的節(jié)約了教學(xué)資源，提高了學(xué)習(xí)效率。所述活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)還包括視角轉(zhuǎn)換模塊，其用于使在unity3d交互界面中的攝像機(jī)視角跟隨鼠標(biāo)轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)換。

所述活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)還包括粒子特效模塊，其用于對三維虛擬齲齒模型或三維虛擬手術(shù)工具模型進(jìn)行特效渲染，所述特效渲染包括注射器噴水和齲齒流血。先通過調(diào)節(jié)particlesystem組件中的部分參數(shù)，然后配合使用dotween的位移來實(shí)現(xiàn)注射器噴水和齲齒流血的效果。

參見圖2所示，本發(fā)明還公開了一種采用活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)的活髓切斷手術(shù)訓(xùn)練方法，包括以下步驟：

s1，使用模型創(chuàng)建模塊在3dstudiomax和unity3d平臺中根據(jù)活髓切斷手術(shù)的實(shí)際場景創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)環(huán)境模型；根據(jù)活髓切斷手術(shù)需使用的實(shí)際手術(shù)工具創(chuàng)建三維虛擬手術(shù)工具模型；根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案創(chuàng)建三維虛擬齲齒模型及與每個手術(shù)操作分別對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；

s2，在unity3d交互界面中顯示器械自動選擇按鈕，檢測鼠標(biāo)是否點(diǎn)擊器械自動選擇按鈕；若否，進(jìn)入步驟s3；若是，進(jìn)入步驟s9；

s3，使用碰撞感應(yīng)模塊檢測鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線是否碰撞到三維虛擬手術(shù)工具模型；

s4，在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊到正確的三維虛擬手術(shù)工具模型時，使用操作提示模塊顯示對應(yīng)的操作提示；在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊到錯誤的三維虛擬手術(shù)工具模型時，使用操作提示模塊顯示操作錯誤的提示；

s5，在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊正確的三維虛擬手術(shù)工具模型時，使用工具手動選擇模塊使鼠標(biāo)點(diǎn)擊的三維虛擬手術(shù)工具模型突出顯示，再在檢測到鼠標(biāo)移出手術(shù)工具圖標(biāo)時，使該三維虛擬手術(shù)工具模型的位置及大小還原；

s6，使用碰撞感應(yīng)模塊檢測鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線是否碰撞到三維虛擬齲齒模型；

s7，在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線碰撞到正確的三維虛擬齲齒模型時，使用手術(shù)效果顯示模塊觸發(fā)對應(yīng)的手術(shù)操作并顯示當(dāng)前手術(shù)操作對應(yīng)的三維虛擬齲齒模型的變化狀態(tài)；在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊發(fā)射的射線碰撞到錯誤的三維虛擬齲齒模型時，使用操作提示模塊顯示操作錯誤的提示；

s8，重復(fù)步驟s3-s7直至完成活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練方案的全部步驟，結(jié)束；

s9，使用工具自動選擇模塊在檢測到鼠標(biāo)點(diǎn)擊器械自動選擇按鈕時，根據(jù)活髓切斷手術(shù)的訓(xùn)練依次突出顯示三維虛擬手術(shù)工具模型，并依次顯示當(dāng)前突出顯示的三維虛擬手術(shù)工具模型。

三維虛擬手術(shù)工具模型包括針鉆、球鉆、注射器、麻醉注射器、麻醉劑、刮匙、填充器、棉球、鑷子和手術(shù)托盤。所述手術(shù)操作包括：除去腐質(zhì)并揭去髓室頂、清洗窩洞、消毒、切除冠髓、棉球壓迫止血、放蓋髓劑、永久充填及通過刮匙將填充劑鋪滿齒洞。

本系統(tǒng)可在加載安裝webplayer插件后，在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布為web版本，通過掛載到學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)，用戶只需登陸學(xué)校的在線學(xué)習(xí)網(wǎng)站即可開展學(xué)習(xí)，方便用戶不受時間和地點(diǎn)的約束，只需一臺電腦，通過鼠標(biāo)就可以進(jìn)行實(shí)踐操作和學(xué)習(xí)，大大的節(jié)約了教學(xué)資源，提高了學(xué)習(xí)效率。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。