本實(shí)用新型涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，特別涉及基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

生物醫(yī)學(xué)工程是一門新興的邊緣學(xué)科，它綜合工程學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的理論和方法，在多層次上研究人體的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系，為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)解剖教學(xué)方法是采用教學(xué)視頻的演示播放、器官實(shí)物標(biāo)本講解、模擬橡皮人解剖教學(xué)、人體尸體解剖教學(xué)、動(dòng)物活體解剖教學(xué)以及專家手術(shù)現(xiàn)場觀摩等形式。但視頻教學(xué)不夠直觀，器官實(shí)物標(biāo)本講解形式過于單一，模擬橡皮人教學(xué)沉浸感不強(qiáng)，人體尸體和動(dòng)物活體解剖訓(xùn)練費(fèi)用高昂，而且大部分醫(yī)學(xué)院校都面臨著教學(xué)尸體來源少、觀摩學(xué)生多、實(shí)際操作機(jī)會(huì)較少等問題。傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法實(shí)現(xiàn)對學(xué)生操作方法和程序的實(shí)時(shí)監(jiān)控和考核量化，學(xué)生不能與老師的操作方法進(jìn)行比對，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤和不足，不利于操作技能的提升。虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。虛擬解剖是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬解剖過程中可能遇到的各種現(xiàn)象，具體包括醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的交互與可視化、模擬組織器官變形和各種感官反饋，使學(xué)生在虛擬環(huán)境下完成操作訓(xùn)練，具有訓(xùn)練成本低、不受場地限制等優(yōu)點(diǎn)。但虛擬解剖難以達(dá)到在解剖室親身體驗(yàn)尸體解剖、大體標(biāo)本教學(xué)過程中全面、真實(shí)、記憶深刻的教學(xué)要求。而且虛擬解剖系統(tǒng)價(jià)格昂貴，系統(tǒng)精度較低，無法進(jìn)行功能性解剖操作訓(xùn)練。現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)大都是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的，它將虛擬手術(shù)器械與真實(shí)圖像疊加，醫(yī)生通過觀察導(dǎo)航屏幕上的圖像進(jìn)行手術(shù)操作，使醫(yī)生在感觀上沉浸在計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中，在原理上是一種虛實(shí)分離的醫(yī)學(xué)導(dǎo)航技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的缺點(diǎn)在于醫(yī)生不得不在導(dǎo)航屏幕與手術(shù)部位之間切換視野，獲取手術(shù)器械與手術(shù)部位之間的相對位置，此過程難免存在主觀上的偏差，同時(shí)也不符合手術(shù)的習(xí)慣，干擾手術(shù)進(jìn)程。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近期發(fā)展起來的新研究方向，它把模擬的場景、物體或有關(guān)提示圖像、信息融入到現(xiàn)實(shí)場景中，從而實(shí)現(xiàn)虛擬信息與真實(shí)世界的無縫集成，達(dá)到超越顯示的感觀體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)導(dǎo)航中的應(yīng)用，主要是利用X射線計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)、核磁共振(MRI)等醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，獲取組織器官解剖信息，通過建模軟件構(gòu)建虛擬模型，應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)和設(shè)備將虛擬模型與人體對應(yīng)部位融合，使醫(yī)生透過皮膚看見皮下的術(shù)野深部以及器官內(nèi)部信息，同時(shí)可獲得器官相對于身體精確的空間信息。但增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域主要被應(yīng)用于外科手術(shù)導(dǎo)航，在醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)方面還沒有相關(guān)的技術(shù)方案。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中廣泛應(yīng)用的顯示設(shè)備為透視式顯示設(shè)備，主要分為視頻式和光學(xué)式。視頻式透視設(shè)備主要是利用攝像機(jī)對真實(shí)世界進(jìn)行拍攝，通過計(jì)算機(jī)將虛擬物體同真實(shí)世界采集的信息進(jìn)行融合，輸出到顯示設(shè)備上。光學(xué)式透視設(shè)備利用光學(xué)儀器將虛擬信息投射到人眼，在人眼中實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合與增強(qiáng)。使用光學(xué)透視式設(shè)備，操作者在觀察真實(shí)環(huán)境的同時(shí)還可看到計(jì)算機(jī)生成的增強(qiáng)圖像和信息，顯示效果明顯優(yōu) 于視頻透視式設(shè)備。目前提出的透視顯示方案多為頭盔顯示器，醫(yī)生佩戴后非常笨重，影響手術(shù)操作，沒有得到很好的臨床應(yīng)用。因此，在醫(yī)學(xué)教學(xué)方面需要一種佩戴簡單方便、顯示信息豐富、輔助功能強(qiáng)大、跟蹤定位精確的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)解剖教學(xué)方法存在的不足，缺少智能化輔助教學(xué)工具，提供一種佩戴方便、功能豐富、交互性強(qiáng)、信息獲取準(zhǔn)確直觀的基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)，由智能眼鏡(1)、解剖器械(2)、教員控制單元(3)、無線路由器(4)和醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備(5)組成，所述的智能眼鏡(1)包括電池(1-1)、CPU(1-2)、攝像頭(1-3)、棱鏡(1-4)、鏡架(1-5)、電磁敏感單元(1-6)、無線通信單元(1-7)、麥克風(fēng)I(1-8)、揚(yáng)聲器(1-9)，將各類傳感器集成在鏡架上，佩戴于人體頭部，所述的解剖器械(2)包括刀片(2-1)、電磁發(fā)射單元(2-2)、手柄(2-3)，所述的教員控制單元(3)包括服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)、觸控屏顯示器(3-2)、麥克風(fēng)II(3-3)、音箱(3-4)，其特征在于：智能眼鏡(1)通過無線通信單元(1-7)連接無線局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)交互，通過電磁敏感單元(1-6)接收電磁發(fā)射單元(2-2)的電磁信號對解剖器械(2)跟蹤定位，解剖器械(2)中的刀片(2-1)安裝于手柄(2-3)的前端，電磁發(fā)射單元(2-2)安裝于手柄前端上部，教員控制單元(3)通過雙絞線與無線路由器(4)相連接，教員控制單元(3)中的觸控屏顯示器(3-2)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)的顯卡相連接，麥克風(fēng)II(3-3)、音箱(3-4)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)的聲卡相連接，醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備(5)通過雙絞線與無線路由器(4)相連接。

本實(shí)用新型的效果是：本實(shí)用新型利用醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備獲取的解剖信息，通過建模軟件構(gòu)建血管、肌肉、骨骼的三維虛擬模型，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將三維虛擬模型與學(xué)生視野中的真實(shí)解剖部位融合疊加，使學(xué)生透過皮膚看到皮下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)可獲得解剖器械相對于解剖部位精確的空間信息，實(shí)現(xiàn)操作視野的增強(qiáng)顯示。在探索學(xué)習(xí)模式下，學(xué)生既可以通過智能眼鏡觀看操作演示、標(biāo)本講解等信息，根據(jù)自身需要檢索到感興趣的知識(shí)點(diǎn)，也可以主動(dòng)探索和認(rèn)知人體各個(gè)部位，對重點(diǎn)學(xué)習(xí)部位進(jìn)行虛擬解剖操作，為實(shí)際操作奠定基礎(chǔ)。在交互培訓(xùn)模式下，學(xué)生按照操作提示和規(guī)劃路徑操作解剖器械，進(jìn)行解剖操作，此種方式能夠規(guī)范學(xué)生操作動(dòng)作，降低誤操作的幾率，提高訓(xùn)練效率，緩解解剖對象數(shù)量少、培訓(xùn)人數(shù)受限等訓(xùn)練難題，降低培訓(xùn)成本。教師通過教員控制單元可以監(jiān)控智能眼鏡實(shí)時(shí)回傳的視頻畫面，掌握學(xué)生操作情況，通過交互軟件和語音進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)和遠(yuǎn)程指導(dǎo)。在考核評估模式下，具備培訓(xùn)效果智能處理和評估功能，能夠有效地對解剖操作過程進(jìn)行管理，對操作的正確性給予判斷和評分，并依據(jù)評估效果給出改進(jìn)意見，解決解剖操作過程無法量化評分的問題。本實(shí)用新型的一個(gè)突出特點(diǎn)是可擴(kuò)展性強(qiáng)，僅需升級教學(xué)軟件，根據(jù)臨床需要更換操作器械，即可用于臨床手術(shù)教學(xué)、術(shù)前規(guī)劃和各類手術(shù)引導(dǎo)，適應(yīng)不斷變化的醫(yī)學(xué)需求。

附圖說明

圖1是基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)硬件組成示意圖；

圖2是基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)軟件組成框圖；

圖3是基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)探索學(xué)習(xí)模式流程圖；

圖4是基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)交互培訓(xùn)模式流程圖；

圖5是基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)考核評估模式流程圖。

圖中：1.智能眼鏡，1-1.電池，1-2.CPU，1-3.攝像頭，1-4.棱鏡，1-5.鏡架，1-6.電磁敏感單元，1-7.無線通信單元，1-8.麥克風(fēng)I，1-9.揚(yáng)聲器；2.解剖器械，2-1.刀片，2-2.電磁發(fā)射單元，2-3手柄；3.教員控制單元，3-1.服務(wù)器計(jì)算機(jī)，3-2.觸控屏顯示器，3-3.麥克風(fēng)II，3-4.音箱；4.無線路由器；5.醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備。

具體實(shí)施方式

一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)，將智能眼鏡、解剖器械、教員控制單元醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備等硬件資源同信息交互、視頻采集、解剖規(guī)劃、考核評估等軟件資源納入到局域網(wǎng)中，系統(tǒng)硬件組成示意圖如圖1所示。系統(tǒng)硬件主要由智能眼鏡(1)、解剖器械(2)、教員控制單元(3)、無線路由器(4)和醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備(5)組成，所述的智能眼鏡(1)包括電池(1-1)、CPU(1-2)、攝像頭(1-3)、棱鏡(1-4)、鏡架(1-5)、電磁敏感單元(1-6)、無線通信單元(1-7)、麥克風(fēng)I(1-8)、揚(yáng)聲器(1-9)，將各類傳感器集成在鏡架上，佩戴于人體頭部，是信息交互的中心，接收服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)數(shù)據(jù)庫中采集的器官、血管、肌肉、骨骼的三維虛擬模型，通過棱鏡投射到人眼，將三維虛擬模型與視野中的解剖部位融合疊加，使佩戴者透過皮膚看到皮下的術(shù)野深部以及器官內(nèi)部信息，同時(shí)可獲得解剖器械(2)相對于解剖部位精確的空間信息和操作路徑，利用攝像頭(1-3)將視頻、圖像信息實(shí)時(shí)發(fā)送至服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)采集，利用語音智能識(shí)別技術(shù)獲取檢索信息，利用手勢識(shí)別技術(shù)完成虛擬解剖操作。所述的解剖器械(2)包括刀片(2-1)、電磁發(fā)射單元(2-2)、手柄(2-3)，是操作執(zhí)行單元，學(xué)生使用解剖器械(2)進(jìn)行解剖操作，利用電磁發(fā)射單元(2-2)將解剖器械(2)的位置和姿態(tài)信息實(shí)時(shí)傳輸至智能眼鏡(1)的電磁敏感單元(1-6)，通過CPU(1-2)的解算將三維虛擬模型與解剖部位融合，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)顯示。所述的教員控制單元(3)包括服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)、觸控屏顯示器(3-2)、麥克風(fēng)II(3-3)、音箱(3-4)，是教師的管理控制平臺(tái)，教師通過軟件選擇訓(xùn)練課程，掃描解剖部位獲取三維虛擬模型，規(guī)劃操作路徑，服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的操作動(dòng)作和智能眼鏡回傳的視頻畫面，教師通過監(jiān)控視頻畫面掌握學(xué)生操作情況，通過交互軟件和語音進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)和遠(yuǎn)程指導(dǎo)。所述的醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備(5)用于獲取解剖部位的解剖信息，通過建模軟件對解剖部位進(jìn)行三維重構(gòu)，為學(xué)生提供直觀的增強(qiáng)信息。其特征在于：智能眼鏡(1)通過無線通信單元(1-7)連接無線局 域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)交互，通過電磁敏感單元(1-6)接收電磁發(fā)射單元(2-2)的電磁信號實(shí)現(xiàn)對解剖器械(2)的跟蹤定位，解剖器械(2)中的刀片(2-1)安裝于手柄(2-3)的前端，電磁發(fā)射單元(2-2)安裝于手柄前端上部，教員控制單元(3)通過雙絞線與無線路由器(4)相連接，教員控制單元(3)中的觸控屏顯示器(3-2)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)的顯卡相連，麥克風(fēng)II(3-3)、音箱(3-4)與服務(wù)器計(jì)算機(jī)(3-1)的聲卡相連，醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備(5)通過雙絞線與無線路由器(4)相連接。智能眼鏡(1)和解剖器械(2)可根據(jù)解剖教學(xué)需要配備多套，擴(kuò)大教學(xué)資源的利用率，增加的智能眼鏡(1)只需安裝教學(xué)軟件，連接無線局域網(wǎng)就可進(jìn)行解剖操作訓(xùn)練，獲得虛實(shí)融合的增強(qiáng)信息，實(shí)現(xiàn)過程簡單，具有良好的可擴(kuò)展性。

基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用人工智能技術(shù)、建模與仿真技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，采用雙層體系結(jié)構(gòu)，底層為進(jìn)行醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)需要建立的各驅(qū)動(dòng)引擎，頂層為面向用戶的應(yīng)用平臺(tái)，為用戶提供各種應(yīng)用功能。系統(tǒng)軟件組成框圖如圖2所示，由智能眼鏡軟件和教員控制單元軟件組成。

智能眼鏡軟件包括跟蹤定位模塊、信息交互模塊、圖像識(shí)別模塊、視頻采集模塊、手勢控制模塊、語音識(shí)別模塊，是信息交互中心。跟蹤定位模塊接收來自安裝在解剖器械中的電磁發(fā)射單元的空間位置和六自由度姿態(tài)信息，轉(zhuǎn)換為程序可識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，通過解算程序進(jìn)行解算和校準(zhǔn)，獲得解剖器械相對于解剖部位精確的空間信息和操作路徑，并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送給交互引導(dǎo)模塊和信息交互模塊。信息交互模塊通過棱鏡將器官、血管、肌肉、骨骼的三維虛擬模型、解剖規(guī)劃路徑和解剖器械定位信息投射到人眼，將三維虛擬模型與視野中的解剖部位融合疊加，使佩戴者透過皮膚看到皮下的術(shù)野深部以及器官內(nèi)部信息，實(shí)現(xiàn)操作視野的增強(qiáng)顯示。圖像識(shí)別模塊接收雙目立體視覺攝像頭捕獲的真實(shí)解剖部位和外加圖形標(biāo)記，利用數(shù)學(xué)運(yùn)算計(jì)算出外加圖形標(biāo)記和攝像頭的相對位置，通過相對位置調(diào)整三維虛擬模型的位置和方向，將三維虛擬模型與解剖部位融合，由信息交互模塊顯示。視頻采集模塊通過攝像頭實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的解剖操作情況，利用無線局域網(wǎng)將視頻信息傳輸至服務(wù)器計(jì)算機(jī)的視頻數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，教師通過視頻監(jiān)控畫面掌握操作進(jìn)度和準(zhǔn)確度。手勢識(shí)別模塊通過主控芯片檢測手勢特征，當(dāng)檢測的手勢特征為預(yù)設(shè)的手勢時(shí)，主控芯片向其它模塊發(fā)出控制指令，如控制攝像頭錄像和拍照、揚(yáng)聲器的開啟和關(guān)閉、視頻的播放和停止、虛擬解剖操作動(dòng)作等。語音識(shí)別模塊通過麥克風(fēng)I陣列采集用戶語音指令，將語音指令傳輸至語音識(shí)別模塊，進(jìn)行聲音信號的特征提取和分類識(shí)別，同預(yù)設(shè)指令進(jìn)行匹配，匹配成功后輸出控制指令至相應(yīng)的模塊完成指令響應(yīng)，如檢索醫(yī)學(xué)知識(shí)庫、調(diào)用解剖教學(xué)視頻、開啟語音提示、進(jìn)行語音記錄等。

教員控制單元軟件包括虛擬模型模塊、解剖規(guī)劃模塊、交互引導(dǎo)模塊、視頻監(jiān)控模塊，系統(tǒng)管理模塊、考核評估模塊、是教師的管理控制平臺(tái)。虛擬模型模塊通過醫(yī)學(xué)影像掃描設(shè)備對解剖部位進(jìn)行掃描，利用建模軟件進(jìn)行虛擬模型三維重構(gòu)，學(xué)生可以實(shí)時(shí)調(diào)用三維虛擬模型和二維圖片。解剖規(guī)劃模塊利用三維虛擬模型的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解剖規(guī)劃，教師通過觸控屏顯示器制定操作路徑并輸入解剖步驟和注意事項(xiàng)，設(shè)定相應(yīng)的語音和文字提示信息。交互 引導(dǎo)模塊教師通過觸控屏顯示器可以看到虛實(shí)融合的增強(qiáng)畫面，在解剖規(guī)劃的基礎(chǔ)上，通過觸控屏發(fā)出指令信息，或者使用麥克風(fēng)II與學(xué)生進(jìn)行語音交互，對錯(cuò)誤的操作動(dòng)作進(jìn)行提醒，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范的完成每一步操作，使學(xué)生對操作過程能夠深入的理解和掌握，提高訓(xùn)練效率和質(zhì)量。視頻監(jiān)控畫面調(diào)用智能眼鏡視頻采集模塊實(shí)時(shí)采集的視頻數(shù)據(jù)，教師可以通過觸控屏顯示器實(shí)時(shí)監(jiān)控，在完成訓(xùn)練后，可以讓學(xué)生回看自己的操作過程，指出操作缺陷，便于下次操作過程中重點(diǎn)去改正。系統(tǒng)管理模塊錄入學(xué)生的基本信息，管理考核科目、操作信息和評估結(jié)果，根據(jù)不同學(xué)生存在的技術(shù)問題制定教學(xué)計(jì)劃，有針對性的開展解剖訓(xùn)練。針對解剖訓(xùn)練需求建立底層驅(qū)動(dòng)引擎，包括仿真軟件環(huán)境、人體虛擬模型、多媒體環(huán)境，對上行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分解為不同類型的信息，傳輸給不同的軟件模塊?？己嗽u估模塊用于對考核科目進(jìn)行初始設(shè)置，監(jiān)控和記錄解剖考核過程、中間數(shù)據(jù)和最終結(jié)果，依據(jù)智能分析與評判算法給出評估結(jié)果，為學(xué)生操作技能的提升提供參考依據(jù)。

本實(shí)用新型集成三種教學(xué)模式，即探索學(xué)習(xí)模式、交互培訓(xùn)模式和考核評估模式。

探索學(xué)習(xí)模式流程圖如圖3所示。探索學(xué)習(xí)模式下，通過觀看教學(xué)課件、視頻講解學(xué)習(xí)人體各部分的組成及功能、解剖操作的方法步驟和注意事項(xiàng)，也可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)興趣進(jìn)行虛擬解剖操作。學(xué)生通過語音識(shí)別模塊登陸到系統(tǒng)，選擇探索學(xué)習(xí)模式，按照教師針對不同學(xué)生制定的教學(xué)計(jì)劃學(xué)習(xí)本次培訓(xùn)需要掌握的知識(shí)，選擇軟件框架內(nèi)的相應(yīng)選項(xiàng)，進(jìn)入對應(yīng)的訓(xùn)練課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，觀看不同身體部位的組成功能講解、臨床應(yīng)用解剖方法步驟和注意事項(xiàng)。按計(jì)劃學(xué)習(xí)完畢后，學(xué)生還可以按照自己的學(xué)習(xí)需求在虛擬環(huán)境下主動(dòng)探索和認(rèn)知人體的骨骼、肌肉、皮膚、神經(jīng)、內(nèi)臟器官和身體微循環(huán)，通過信息交互模塊和手勢識(shí)別模塊對身體的某個(gè)部位進(jìn)行虛擬解剖操作，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)趣味性，為下步解剖操作奠定理論基礎(chǔ)。

交互培訓(xùn)模式流程圖如圖4所示。在交互培訓(xùn)模式下，教師通過解剖規(guī)劃模塊為學(xué)生制定操作規(guī)劃，學(xué)生按照操作提示和規(guī)劃路徑使用解剖器械完成解剖操作，在操作過程中，教師和學(xué)生可以通過語音、文字信息進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，達(dá)到最優(yōu)的教學(xué)效果。學(xué)生通過語音識(shí)別模塊登陸到系統(tǒng)，選擇交互培訓(xùn)模式，教師通過醫(yī)學(xué)掃描設(shè)備掃描解剖部位，通過建模軟件生成虛擬模型，利用解剖規(guī)劃模塊在虛擬模型上規(guī)劃操作路徑，添加提示信息和注意事項(xiàng)，在操作視野中顯示虛擬模型、規(guī)劃路徑與真實(shí)解剖部位融合的增強(qiáng)畫面，學(xué)生根據(jù)虛擬模型了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)，按照規(guī)劃路徑和操作提示進(jìn)行解剖操作，解剖淺層結(jié)構(gòu)和深層結(jié)構(gòu)，練習(xí)各種結(jié)構(gòu)的解剖要領(lǐng)，學(xué)習(xí)臨床診治中經(jīng)常遇到并且需要結(jié)合人體結(jié)構(gòu)加以說明或處理的有關(guān)問題，為以后的臨床應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。在學(xué)生的操作過程中，教師通過教員控制單元的監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的操作情況，對需要重點(diǎn)掌握的知識(shí)點(diǎn)通過語音對學(xué)生進(jìn)行講授，對學(xué)生的錯(cuò)誤操作加以提示，加大教學(xué)資源的利用率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

考核評估模式流程圖如圖5所示。在考核評估模式下，學(xué)生可以進(jìn)行解剖理論考核和解剖操作考核。學(xué)生登錄系統(tǒng)選擇解剖理論考核后，解剖理論考核為學(xué)生提供由人體骨骼、肌肉、皮膚、神經(jīng)、內(nèi)臟器官和身體微循環(huán)的組成、功能、結(jié)構(gòu)、解剖方法、臨床應(yīng)用等方面組成的考核題庫，教師根據(jù)學(xué)生的技術(shù)水平制定考核任務(wù)，生成考核試題，學(xué)生在信息交互模塊 中通過語音識(shí)別完成答題操作，完成考核后對考核情況進(jìn)行評分。選擇解剖操作考核后，教師通過考核評估模塊為學(xué)生設(shè)定考核部位、操作內(nèi)容和方法，關(guān)閉操作提示和虛擬模型，攝像頭實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的每步操作并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，考核評估模塊將學(xué)生的解剖操作行為與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)操作方法進(jìn)行比對，判斷解剖操作的正確性，考核結(jié)束后顯示考核結(jié)果信息，如解剖操作所用時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)操作、錯(cuò)誤操作、量化評估結(jié)果。采取智能評估的方式對解剖操作信息進(jìn)行檢索，與以往解剖操作和考核情況進(jìn)行綜合對比分析，即根據(jù)學(xué)生的解剖操作技術(shù)、知識(shí)水平結(jié)構(gòu)和技術(shù)缺陷，通過智能優(yōu)化算法為學(xué)生提供相關(guān)度高的解剖操作內(nèi)容和理論考核題庫，經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練不斷提升學(xué)生的解剖操作技術(shù)和基礎(chǔ)理論知識(shí)。

本實(shí)用新型具有擴(kuò)展接口，提供與其他智能眼鏡交互的數(shù)據(jù)接口，可以增加多套智能眼鏡和解剖器械，建立的醫(yī)學(xué)解剖輔助教學(xué)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、交互性培訓(xùn)方法具有通用性和可擴(kuò)展性，將智能眼鏡安裝解剖教學(xué)軟件后連接到無線局域網(wǎng)，即可進(jìn)行解剖操作訓(xùn)練，教師通過教員控制單元可同時(shí)監(jiān)控多名學(xué)生的解剖操作，也可根據(jù)需要與某名學(xué)生進(jìn)行交流互動(dòng)，大大提升培訓(xùn)效率。本實(shí)用新型采用開放式設(shè)計(jì)思想，僅需升級教學(xué)軟件，根據(jù)臨床需要更換操作器械，即可用于臨床手術(shù)教學(xué)、術(shù)前規(guī)劃和各類手術(shù)引導(dǎo)，適應(yīng)不斷變化的醫(yī)學(xué)需求。