一种基于VR的仿真ECMO操作方法与流程

本发明涉及vr，尤其涉及一种基于vr的仿真ecmo操作方法。

背景技术：

1、体外膜肺氧合（ecmo）可以对重症心肺功能衰竭患者进行长时间心肺支持，用以在心肺手术时为患者进行体外的呼吸与循环，如重度心肺衰竭、心脏移植等手术中，除了能暂时替代患者的心肺功能，减轻患者心肺负担之外，也能为医疗人员争取更多救治时间。

2、ecmo运转时将患者的血液从静脉引出，通过体外膜肺氧合排出二氧化碳后，将氧合血回输到静脉或动脉中，但医疗ecmo操作包括麻醉、导丝插入、导丝扩张和插管均具有高风险，任何ecmo操作错误都可能会危及患者生命，而且现有对医护人员进行ecmo手术操作培训一般通过视频教学和人体模型ecmo操作实现，但视频教学培训中缺少实际操作过程，难以提高培训人员的ecmo操作技能。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于vr的仿真ecmo操作方法。

2、本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是提供一种基于vr的仿真ecmo操作方法，包括以下步骤：

3、s1、通过vr服务器搭建虚拟ecmo手术场景并通过vr头部显示器同步显示，虚拟ecmo手术场景包括有虚拟手术室场景、虚拟手术台、躺在虚拟手术台上的虚拟患者、插入虚拟患者血管内的虚拟导丝、虚拟ecmo设备、虚拟手术器械盘以及放置在虚拟手术器械盘内的虚拟器械；

4、s2、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo麻醉操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo麻醉操作，vr服务器记录ecmo麻醉操作数据；

5、s3、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo导丝穿插操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo导丝穿插操作，vr服务器记录ecmo导丝穿插操作数据；

6、s4、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo导丝扩张操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo导丝扩张操作，vr服务器记录ecmo导丝扩张操作数据；

7、s5、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo插管操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo插管操作，vr服务器记录ecmo插管操作数据；

8、s6、vr服务器根据ecmo麻醉操作数据、ecmo导丝穿插操作数据、ecmo导丝扩张操作数据以及ecmo插管操作数据的操作准确度生成培训评价结果。

9、作为本发明的进一步改进，所述步骤s2中vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo麻醉操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo麻醉操作的具体步骤为：

10、s21、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo穿刺点标记操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo穿刺点标记操作，vr服务器记录ecmo穿刺点操作数据；

11、s211、当ecmo穿刺点操作数据不落入预设于vr服务器中的标准穿刺点操作数据范围内时，vr头部显示器即时输出ecmo穿刺点操作错误提醒信息，重新执行步骤s21；

12、s22、vr服务器通过vr头部显示器输出消毒操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟消毒操作，vr服务器记录消毒操作数据；

13、s221、当消毒操作数据不落入预设于vr服务器中的标准消毒操作数据范围内时，vr头部显示器即时输出消毒操作错误提醒信息，重新执行步骤s22；

14、s23、vr服务器通过vr头部显示器输出麻醉注射操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟麻醉注射操作，vr服务器记录麻醉注射操作数据；

15、s231、当麻醉注射操作数据不落入预设于vr服务器中的标准麻醉注射操作数据范围内时，vr头部显示器即时输出麻醉注射操作错误提醒信息，重新执行步骤s23。

16、作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中虚拟器械包括有虚拟标记笔、虚拟消毒器械和虚拟麻醉注射器；

17、所述步骤s21中虚拟ecmo穿刺点标记操作包括通过vr手部控制器在虚拟手术器械盘中抓取虚拟标记笔，并通过移动和触发vr手部控制器在虚拟患者预设ecmo穿刺点标记区域内标记ecmo穿刺点；

18、所述步骤s22中虚拟消毒操作包括通过vr手部控制器在虚拟手术器械盘中抓取虚拟消毒器械，并通过移动和触发vr手部控制器在虚拟患者预设消毒区域内多次消毒；

19、所述步骤s23中虚拟麻醉注射操作包括通过vr手部控制器在虚拟手术器械盘中抓取虚拟麻醉注射器，并通过移动和触发vr手部控制器在虚拟患者预设注射麻醉区域内注射麻醉剂。

20、作为本发明的进一步改进，所述步骤s3中vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo导丝穿插操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo导丝穿插操作的具体步骤为：

21、s31、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo血管穿刺操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo血管穿刺操作，vr服务器记录ecmo血管穿刺操作数据；

22、s311、当ecmo血管穿刺操作数据不落入预设于vr服务器中的标准ecmo血管穿刺操作数据范围内时，vr头部显示器即时输出ecmo血管穿刺操作错误提醒信息，重新执行步骤s31；

23、s32、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo血液回抽操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo血液回抽操作，vr服务器记录血液回抽操作数据；

24、s321、当血液回抽操作数据不落入预设于vr服务器中的标准血液回抽操作数据范围内时，vr头部显示器即时输出ecmo血液回抽操作错误提醒信息，重新执行步骤s32；

25、s33、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo导丝插入操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行ecmo导丝插入操作，vr服务器记录ecmo导丝插入操作数据；

26、s331、当ecmo导丝插入操作数据不落入预设于vr服务器中的标准ecmo导丝插入操作数据范围内时，vr头部显示器即时输出ecmo导丝插入操作数据错误提醒信息，重新执行步骤s33。

27、作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中虚拟器械包括有虚拟穿刺针、虚拟血液回抽注射器和虚拟导丝器械；

28、所述步骤s31中虚拟ecmo血管穿刺操作包括通过vr手部控制器在虚拟手术器械盘中抓取虚拟穿刺针，并通过移动和触发vr手部控制器在虚拟患者预设ecmo穿刺区域内插入虚拟穿刺针，使虚拟穿刺针插入虚拟患者体预设体内穿刺血管上；

29、所述步骤s32中虚拟ecmo血液回抽操作包括通过vr手部控制器在虚拟手术器械盘中抓取虚拟血液回抽注射器，通过移动和触发vr手部控制器使虚拟血液回抽注射器与虚拟穿刺针连接，控制虚拟血液回抽注射器使血液回抽到注射器内，以及在回抽血液后使虚拟血液回抽注射器与虚拟穿刺针分离。

30、所述步骤s33中ecmo导丝插入操作包括通过vr手部控制器在虚拟手术器械盘中抓取虚拟导丝器械，并通过移动和触发vr手部控制器拉动虚拟导丝使导丝j型头部缩入导丝连接器内、将虚拟导丝连接器连接到虚拟穿刺针上、将虚拟导丝推入血管、撤出虚拟导丝连接器以及撤出虚拟穿刺针。

31、作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中虚拟器械包括多个尺寸不同的虚拟扩张器；

32、所述步骤s4中vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo导丝扩张操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo导丝扩张操作的具体步骤为：

33、s41、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo虚拟扩张器选择引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟手术器械盘内的任一虚拟扩张器进行抓取操作，vr服务器记录ecmo虚拟扩张器选择数据；

34、s411、当ecmo虚拟扩张器选择数据与预设于vr服务器中的标准ecmo虚拟扩张器选择数据不同时，vr头部显示器即时输出ecmo虚拟扩张器选择错误提醒信息，重新执行步骤s41；

35、s42、使用者通过vr手部控制器移动所选的虚拟扩张器沿着虚拟导线进行血管扩张操作，vr服务器记录血管扩张操作数据；

36、s421、当血管扩张操作数据不落入预设于vr服务器中的标准血管扩张操作数据范围内时，vr头部显示器即时输出ecmo血管扩张操作错误提醒信息，重新执行步骤s42；

37、s43、根据ecmo虚拟扩张器选择数据，覆盖并更新虚拟患者血管口径的大小，当患者血管口径小于预设于vr服务器中的目标口径时，根据当前虚拟患者血管口径的大小更新标准ecmo虚拟扩张器选择数据和标准血管扩张操作数据范围，重新执行步骤s41。

38、作为本发明的进一步改进，所述步骤s42中移动所选的虚拟扩张器沿着虚拟导线进行血管扩张操作的具体方法为：移动所选的虚拟扩张器沿着虚拟导线进行血管扩张操作时，虚拟扩张器触碰到虚拟患者的血管时，根据虚拟患者血管变形的数值得出虚拟扩张器受阻数值，vr服务器根据虚拟扩张器受阻数值使vr手部控制器产生震动或者使vr头部显示器输出阻力提醒信息；

39、当受阻数值大于等于预设于vr服务器中的标准阻力数值时，vr头部显示器即时输出ecmo血管扩张操作错误提醒信息，重新执行步骤s42。

40、作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中虚拟器械包括虚拟套管、虚拟夹管件、虚拟除气件以及虚拟电路管，所述虚拟套管内设有虚拟插管器；

41、所述步骤s5中vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo插管操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo插管操作的具体操作为：

42、s51、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo插管操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo插管操作，vr服务器记录ecmo插管操作数据；

43、s511、所述ecmo插管操作数据包括虚拟套管末端的位置信息；

44、当虚拟套管末端的位置信息超出预设于vr服务器中的标准血管插入位置信息范围时，vr头部显示器即时输出ecmo插管操作错误提醒信息，重新执行步骤s51；

45、s52、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo取管夹管操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo取管夹管操作，vr服务器记录ecmo取管夹管操作数据；

46、s521、所述ecmo取管夹管操作数据包括虚拟插管器的位置信息以及虚拟夹管件的位置信息；

47、当虚拟插管器的位置信息超出预设于vr服务器中的标准虚拟插管器的位置信息范围、或者虚拟夹管件的位置信息超出预设于vr服务器中的标准虚拟夹管件的位置信息范围时，vr头部显示器即时输出ecmo取管夹管操作错误提醒信息，重新执行步骤s52；

48、s53、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo除气连管操作引导信息，使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo除气连管操作，vr服务器记录ecmo除气连管操作数据；

49、s531、ecmo除气连管操作数据包括虚拟套管内的虚拟气泡数量信息和虚拟电路管的位置信息；

50、当虚拟气泡数量信息超出预设于vr服务器中的标准虚拟气泡数量信息范围、或者虚拟电路管的位置信息超出预设于vr服务器中的标准虚拟电路管的位置信息范围时，vr头部显示器即时输出ecmo除气连管操作错误提醒信息，执行步骤s53；

51、s54、vr服务器通过vr头部显示器输出ecmo设备检查引导信息，使用者通过vr手部控制器和vr头部显示器对ecmo设备进行虚拟ecmo设备检查操作，vr服务器记录ecmo设备检查操作数据。

52、作为本发明的进一步改进，所述步骤s51中使用者通过vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo插管操作的具体操作包括有抓取并移动虚拟套管、将虚拟套管套在虚拟导丝上以及将虚拟套管沿着虚拟导丝插入虚拟患者的血管内，并且使用者还通过vr头部显示器和vr手部控制器对虚拟患者进行虚拟ecmo校准插管操作。

53、作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中虚拟ecmo手术场景还包括虚拟超声设备，虚拟超声设备包括虚拟超声探头和虚拟超声屏幕；虚拟ecmo校准插管操作包括将虚拟套管沿着虚拟导丝插入虚拟患者的血管内时，使用者通过调整虚拟超声探头的角度和深度，并通过虚拟超声屏幕观察虚拟套管在血管内的位置和深度。

54、本发明的有益效果至少是：

55、1、通过虚拟或模拟环境进行培训，提供安全的学习环境，减少实际操作中的风险；允许重复练习和错误修正，促进技能的熟练掌握；节省成本，避免在实际操作中使用昂贵的医疗设备和耗材；可以模拟各种临床情境和紧急情况，提高真实性；支持远程学习和自我指导的学习进度，增加培训的灵活性和可访问性。

56、2、有即时反馈功能，让使用者在操作的过程中出现明显的错误时，重新进行培训，避免使用者留下明显错误的操作习惯，直到操作成功才执行下个步骤，提高培训的效果，根据各个步骤的操作数据的操作准确度生成培训评价结果，方便以后专门定制后续的培训计划，对每个医护人员进行针对化的训练，提高培训的效果。