一种虚拟仿真正骨手法培训系统及其建立方法
[0105]S5、建立正骨标准手法数据库，
[0106]针对同一类型的骨折，由专家进行手法复位演示，获得手的动作数据，并将相关的手法数据存入到正骨标准手法数据库6中。针对同一类型的骨折，选择多例患者，由专家进行模拟手法复位，获得手的动作数据，用统计学方法将数据拟合，生成一个标准动作轨迹，计算出专家多次手法的波动区间。
[0107]对不同手法和骨折部位，按照关键施力点将手法过程划分为多个阶段，并将对关键施力点的专家动作方向进行抽象，建立手法数据库模式并将相关的手法数据存入到数据库。
[0108]步骤S5又可包括以下步骤，
[0109]S51、运用测力采集系统获取专家模拟操作时各手指在对患者复位过程中对患肢施加的力量值，总结提按手法操作的力学特征；
[0110]S52、运用位置跟踪系统获取专家模拟操作时手部关键点在复位过程中的运动轨迹；
[0111]S54、建立专家手法的力学模型和评价模型；建立该操作者提按手法的运动轨迹模型及评价模型；
[0112]S55、建立患者骨折手臂的三维虚拟模型和实体模型；建立操作者手部模型，实现提按手法的三维可视化虚拟还原。
[0113]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。
[0114]附录1:诊断标准、纳入/排除/剔除标准等相关标准；
[0115]Colles骨折诊断标准
[0116]参考国家中医药管理局《中医病证诊断疗效标准》伸直型桡骨下端骨折:
[0117](I)有外伤史，多为间接暴力所致；
[0118](2)伤后腕关节周围肿胀、疼痛，前臂下端呈〃餐叉样〃畸形，腕背侧可扪及骨折远端骨突，压痛明显，腕臂活动功能障碍；
[0119](3) X线摄片检查可见骨折远端向背侧移位。
[0120]病例纳入标准
[0121](I)符合上述西医诊断标准及中医诊断标准者；
[0122](2)未经任何方法治疗者；
[0123](3)成年人，男女均不限；
[0124](4)自愿接受手法复位治疗者；
[0125](5) 一次手法复位后骨折端达到解剖及功能复位者。
[0126]病例排除标准
[0127](I)不完全骨折、青枝骨折；
[0128](2)妊娠或哺乳期妇女；
[0129](3)开放性骨折者；
[0130](4)合并有心血管、肝、肾和造血系统等严重原发性疾病，精神病患；
[0131](5)伴有皮肤破损者。骨折周围血管，肌键，神经受损伤；
[0132](6)不配合治疗者；
[0133](7)陈旧性骨折；
[0134](8)病理性骨折；
[0135](9) 一次手法复位未达到功能复位者。
【主权项】
1.一种虚拟仿真正骨手法培训系统，其特征在于，包括: 数据采集模块(I)，通过位置追踪装置，将正骨过程中医师手部位置和骨折两端位置都追踪到，记录追踪目标的动作六度空间变化数据，并通过显示模块(2)将其显示到一显示器画面中； 显示模块(2)，用于显示骨折骨断处和虚拟人手处的动态模型； 三维建模模块(3)，用于构建骨折骨断处和虚拟人手的静态模型和动态模型； 碰撞检测模块(4)，用来检测用户所操纵的虚拟人手是否与虚拟场景中病人的肌肤发生了碰撞； 形变计算模块(5)，用于对在正骨的运动过程和肌肤的形变进行模拟； 正骨标准手法数据库(6)，用于对正骨手法的标准手法进行存储和对常见的伤骨和骨折断面形态进行存储； 比较模块(7)，用于将用户所操纵的正骨手法与标准手法进行比较； 所述三维建模模块(3)分别与数据采集模块(I)、显示模块(2)、碰撞检测模块(4)，形变计算模块(5)、比较模块(7)相连接，所述比较模块(7)还分别与正骨标准手法数据库(6)、显示模块(2)相连接，所述碰撞检测模块(4)还与形变计算模块(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的虚拟仿真正骨手法培训系统，其特征在于:所述三维建模模块(3)中包括静态模型控制器和动态模型控制器，所述静态模型控制器用于生成骨折骨断处和虚拟人手处的骨骼和软组织结构，动态模型控制器用于构建骨骼和软组织的动态模型。
3.根据权利要求2所述的虚拟仿真正骨手法培训系统，其特征在于:所述正骨标准手法数据库(6)通过对专家的手法进行收集，收集的数据包括正骨手法的人体姿态、手的姿态、施力方式和施力大小的数据。
4.根据权利要求3所述的虚拟仿真正骨手法培训系统，其特征在于:所述碰撞检测模块(4)的检测贯穿于正骨仿真的整个过程中，并且在一定时间间隔内完成肌肤与虚拟人手、骨折部位两骨段之间的碰撞检测。
5.根据权利要求3所述的虚拟仿真正骨手法培训系统，其特征在于:所述形变计算模块(5)中在计算手指的碰撞模型中使用球体扫掠体，在计算手掌的碰撞模型中使用组合方向包围盒方法。
6.根据权利要求1所述的虚拟仿真正骨手法培训系统的建立方法，其特征在于:包括以下步骤， 51、虚拟人手的建模和动态控制， 通过三维软件实现对虚拟人手建模和动态控制，能够完成关节的基本手部动作； 52、骨折端及肌肤的建模， 对于典型的骨折断端的几何模型的构建； 53、手部模型的碰撞检测， 使用包围盒形体代替原有模型来进行形体碰撞的计算； 54、采用有限元法进行变形检测， 使用有限元分析软件求解形变； 55、建立正骨标准手法数据库， 针对同一类型的骨折，由专家进行手法复位演示，获得手的动作数据，并将相关的手法数据存入到正骨标准手法数据库(6)中。
7.根据权利要求6所述的虚拟仿真正骨手法培训系统的建立方法，其特征在于:所述步骤SI中，虚拟人手的形状只包含手腕、手掌、手指和关节部分，且几何模型的构建首先通过3dsMax建模工具完成，再通过OpenGL调用3dsMax模型进行重绘，并且在绘制几何模型时选择三角形网格的方式绘制虚拟人手。
8.根据权利要求7所述的虚拟仿真正骨手法培训系统的建立方法，其特征在于:所述步骤SI中，虚拟人手动态控制时，虚拟人手的运动包括了移动、转动、摆动等运动。这些运动受到各个关节的约束。
9.根据权利要求8所述的虚拟仿真正骨手法培训系统的建立方法，其特征在于:所述步骤S2中，将皮肤、肌肉、脂肪设定为同一个软组织，在观察皮肤外观时，采用面模型进行建模，在骨折骨断端的仿真过程断面动画显示时，采用体模型建模。
10.根据权利要求9所述的虚拟仿真正骨手法培训系统的建立方法，其特征在于:所述步骤S5中，采集专家手法复位动作时，获得手的动作数据，用统计学方法将数据拟合，生成一个标准动作轨迹，计算出专家多次手法的波动区间，对不同手法和骨折部位，按照关键施力点将手法过程划分为多个阶段，以便对比判定正骨手法的正确与错误。
【专利摘要】本发明公开了一种虚拟仿真正骨手法培训系统及其建立方法。虚拟仿真正骨手法培训系统包括数据采集模块、显示模块、三维建模模块、碰撞检测模块、形变计算模块、正骨标准手法数据库、比较模块。本发明通过三维建模模块构建骨折骨断处的三维模型和虚拟人手的三维模型，数据采集模块采集操作者的手部动作并通过显示模块显示的虚拟人手以演示，碰撞检测模块实时检测虚拟人手和骨折处是否有碰撞，形变计算模块计算有碰撞处的肌肤变形情况，并且比较模块同时将操作者的手部动作与正骨标准手法数据库中的标准手法做对比，检测操作者的错误与不足，再通过显示模块显示，使得操作者学习改进。
【IPC分类】G09B23-28
【公开号】CN104778894
【申请号】CN201510208082
【发明人】关宏刚, 黄若景
【申请人】关宏刚, 黄若景
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月28日
文档序号 :
【 8457984 】
技术研发人员：关宏刚,黄若景
技术所有人：关宏刚,黄若景
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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