一种虚实结合力回馈导丝模拟系统

1.本发明属于医疗技术领域，尤其是涉及一种虚实结合力回馈导丝模拟系统。


背景技术：

2.冠状动脉性心脏病(chd)，又称缺血性心脏病，是指由于冠状动脉内膜脂质沉积、粥样硬化使管腔狭窄、痉挛或阻塞导致心肌缺血、缺氧或坏死而引发的心脏病。据现有资料数据，心血管病(cvd)是影响我国居民健康的重要因素，也是目前医学界亟待解决的难题。cvd死亡占居民疾病死亡构成40％以上，居首位，高于肿瘤及其他疾病。而chd是最主要的cvd，我国cvd的现患人数高达2.9亿，其中chd1100万。因此，如何治疗冠心病，提高患者的生活质量，已成为目前临床医师以及心血管病患者的迫切需求。本项目针对这一现状以chd为研究对象，通过人工智能技术分析历史病例的诊疗效果，优化诊疗方案提高chd的诊断技术和治疗水平，解决目前影响我国居民健康的重要问题。
3.近年来介入微创手术发展迅速，且具有精准快速以及创伤小的优点，这对心血管疾病的治疗提供了很大的帮助。目前，在医师规范化培训的诸多问题中，以医疗环境的变化最为严峻。医患关系紧张的情况的进一步加剧，医学生本身由于介入导管及导丝技术不熟练，在实践中习惯性避重就轻，从而错失了许多实际动手机会。现有的医疗环境无法让经验不足的医师得到足够的手术训练。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种虚实结合力回馈导丝模拟系统，能够检测导丝数据，模拟力回馈，向使用者实时显示手术中的环境情况和具体参数。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种虚实结合力回馈导丝模拟系统，包括模拟人、虚拟仿真单元、pc单元、力回馈单元、以及影像设备；
7.所述模拟人用作实验模拟对象；
8.所述虚拟仿真单元，用于通过vr技术呈现模拟场景和仪器设备；
9.pc单元，用于虚拟场景的构建与显示，为总控制端；
10.力回馈单元，用于对导丝施加不同阻力；
11.影像设备，用于采集实验过程中的影像数据以及进行人机交互。
12.进一步的，还包括数据库单元，用于建立动态标准病例数据库，通过对数据库中的病例信息进行建模分析，从而确定模拟人的身体参数。
13.进一步的，还包括建立预测模型，通过对患者现有检查数据、生活环境和生活方式，以及相关人群的基因进行综合分析，整合分析患者完整的临床信息、生物信息、分子生物学信息，通过对患者个体化基因组的分析实现相关风险预测，从而建立数据库单元。
14.进一步的，所述虚拟仿真单元包括虚拟现实头戴设备，所述虚拟现实头戴设备佩戴于用户头部，使用户通过虚拟现实头戴设备中的显示器观看三维虚拟环境。
15.进一步的，所述影像设备包括摄像头，通过摄像头采集导丝运动状态，并将数据发送至pc机。
16.进一步的，还包括步进电机，用于驱动力回馈单元运动。
17.进一步的，所述标准病例数据库存储和管理的数据包括两种类型：结构化数据和非结构化数据，所述结构化数据包括临床诊断数据、实验室诊断数据，所述非结构化数据包括影像诊断数据等，结构化数据采用关系型数据库进行存储和管理，非结构化数据采用nosql数据库进行存储和管理，结构化数据与非结构化数据的比例为1：4。
18.相对于现有技术，本发明所述的一种虚实结合力回馈导丝模拟系统具有以下优势：
19.本发明模拟了导丝运动的过程，为医生提供了良好的训练环境，利用虚拟现实技术增强真实感、沉浸感、以及交互感，对患者进行个性化建模，提高了模拟的准确度。
附图说明
20.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1为本发明的一种虚实结合力回馈导丝模拟系统的原理示意图；
22.图2为本发明的关系型数据库e-r模型示意图。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.如图1所示，本发明提供了一种虚实结合力回馈导丝模拟系统，包括模拟人、虚拟仿真单元、pc单元、力回馈单元、以及影像设备；
28.所述模拟人用作实验模拟对象；
29.所述虚拟仿真单元，用于通过vr技术呈现模拟场景和仪器设备；
30.pc单元，用于虚拟场景的构建与显示，为总控制端；
31.力回馈单元，用于对导丝施加不同阻力；
32.影像设备，用于采集实验过程中的影像数据以及进行人机交互。
33.具体的，还包括数据库单元，用于建立动态标准病例数据库，通过对数据库中的病例信息进行建模分析，从而确定模拟人的身体参数。所述标准病例数据库存储和管理的数据包括两种类型：结构化数据和非结构化数据，所述结构化数据包括临床诊断数据、实验室诊断数据，所述非结构化数据包括影像诊断数据等，结构化数据采用关系型数据库进行存储和管理，非结构化数据采用nosql数据库进行存储和管理，结构化数据与非结构化数据的比例为1：4。
34.结构化数据也称作行数据，是由二维表结构来逻辑表达和实现的数据，严格地遵循数据格式与长度规范，主要通过关系型数据库进行存储和管理。目前，主流关系型数据库有oracle、sql server、mysql等。在实际应用中，关系型数据库的建立和使用需要在最初创建数据库的时候要做好设计，这个设计一旦定型以后，后期进行修改的难度较大。所以管理结构化数据最大的一个工作就是表的设计，这是在使用这种数据库的重点和难点。关系数据库将每一个关系都看成了一个表，每一列都看成是一个属性，每一行看成是他的一个元组(也就是数据)如果有许多相同值的话，它将具有相同字段的值独立出来，把一张表拆分成两张表，降低所谓的冗余度，这种关系也叫做e-r关系模型(实体关系模型)，如图2所示。常见的关系模型(结构化数据模型)：
35.关系模型：用一张二维表来表示关系模型；
36.实体关系模型：将一张表拆分，让它们产生某种联系；
37.对象关系模型：存储一些比较大的文件。可以将一个比较大的文件先存储在数据库文件管理系统当中的某一个存储空间上，表中用一个指针指向这么某一个数据，把它当作一个存储对象来进行管理。
38.半结构化数据模型：半结构化表示它并不是唯一的，可能第一行存储的是用户名和性别，第二行存储的是用户名和年龄这种，所以每一行存储不止存储它的数据，还存储它的标签。
39.非结构化数据指信息的形式相对不固定，常常是各种格式的文件。它是相对结构化信息而言的，从宏观上看也是结构化信息的一种形式。诸如电子文档、电子邮件、网页、视频文件、多媒体等。
40.具体的，还包括建立预测模型，通过对患者现有检查数据、生活环境和生活方式，以及相关人群的基因进行综合分析，整合分析患者完整的临床信息、生物信息、分子生物学信息，通过对患者个体化基因组的分析实现相关风险预测，从而建立数据库单元。
41.具体的，所述虚拟仿真单元包括虚拟现实头戴设备，所述虚拟现实头戴设备佩戴于用户头部，使用户通过虚拟现实头戴设备中的显示器观看三维虚拟环境。
42.具体的，所述影像设备包括摄像头，通过摄像头采集导丝运动状态，并将数据发送至pc机。
43.具体的，还包括步进电机，用于驱动力回馈单元运动。
44.本发明在使用过程中，通过数据库建立模拟人的各项身体参数数据，通过虚拟仿真单元以及pc单元模拟实际操作场景，利用步进电机通过力回馈单元给导丝施加不同的
力，pc单元接收影像设备采集的导丝运动过程中的数据并进行分析，发送给虚拟仿真单元，将手术中的环境情况与具体参数发送至虚拟仿真单元，操作者戴上虚拟仿真设备就可以看到模拟出的手术场景，通过模拟医生在真实手术中的手感，提高手术技能。
45.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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。