一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验方法技术

本发明专利技术公开了一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验方法。虚拟仿真教学实验包括应用架构和平台架构，所述平台架构为应用架构的后端架构，所述应用架构包括应用层和通用层，所述应用层为场景构建和人物构建、应用于虚拟设备和虚拟环境，所述通用层为理论知识学习、实验教学管理、实验资源管理、教学互动交流、智能纠错指导、实验结果批改、实验报告管理和教学效果评估。采取线下、线上两种教学方式，涉及课堂教学、实训教学、课后预习复习三个教学环节，引入三维建模、3D打印、虚拟现实、增强现实、人工智能、大数据等技术手段，坚持能实不虚的原则，建设放射性治疗优质数字教育资源和共建共享环境。

An experimental method of virtual simulation teaching for radiotherapy postural fixation and treatment implementation

【技术实现步骤摘要】
一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验方法
本专利技术涉及一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验方法。
技术介绍
放射治疗技术学课程主要讲授如何运用放疗设备及辅助装置，学习对患者的体位固定、模拟定位、治疗计划制定和治疗实施，以及对患者的健康教育和心理干预等内容，为学生从事放射治疗师工作岗位打下基础。《放射治疗技术学》和《放射治疗学》是医学影像技术本科专业的核心专业课，学生不仅要学习理论知识，还有24学时的临床见习和6周的临床实习。但由于电子直线加速器(2000万/台)、射波刀(4000万/台)等设备十分昂贵，且使用率极高，满足病人治疗使用已捉襟见肘。目前教学主要以教材、幻灯、视频等面授方式进行；学生实践一般也仅能实现认知训练，以及简单的、不涉及贵重设备操作的病人摆位等实训。学生无法置身其境亲自实施或者模拟放射治疗的整个过程，对放射治疗设备的使用和性能的掌握更是微乎其微；导致教学只能“授之以鱼，而不能授之以渔”。医学影像技术专业学生对实训和专业技能掌握的必要性，和医院实践基地资源紧张和不可及性的现实之间形成了矛盾，而市场上也没有相关的原理性设备可供院校采购用于教学实训，极大的影响了学生动手能力的提升和专业技能的掌握。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验，采取线下、线上两种教学方式，涉及课堂教学、实训教学、课后预习复习三个教学环节，引入三维建模、3D打印、虚拟现实、增强现实、人工智能、大数据等技术手段，坚持能实不虚的原则，建设放射性治疗优质数字教育资源和共建共享环境。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验，虚拟仿真教学实验包括应用架构和平台架构，所述平台架构为应用架构的后端架构，所述应用架构包括应用层和通用层，所述应用层为场景构建和人物构建、应用于虚拟设备和虚拟环境，所述通用层为理论知识学习、实验教学管理、实验资源管理、教学互动交流、智能纠错指导、实验结果批改、实验报告管理和教学效果评估；所述平台架构包括网络层、支撑层和数据层，所述网络层进行数据加密与连接管理，所述支撑层的认证模块进行用户身份认证和链接访问控制，所述支撑层的数据管理模块进行数据访问控制和数据缓存，所述支撑层的业务逻辑模块进行引导学习逻辑和考核评估逻辑，所述数据层的数据层实现对所有数据的存储，包括用户信息数据库、三维模型数据库、试题数据库、标准答题库和评分表数据库。进一步的，所述实验方法包括以下步骤：步骤1.1：用户登入后出现注意事项、实验简介和实验原理，点击“了解”进入实验；步骤1.2：进入教学模式同时显示菜单栏、学习栏和提示栏后进行案例导入；步骤1.3：根据病人治疗部位选择合适体架，若选择错误，则给出提示继续进行选择，若选择正确则进入下一步；步骤1.4：纠正患者体位，若找出错误体位三种以下，即没有全部找出，则继续进行纠正患者体位，若将三种错误体位全部找出，则进行下一步；步骤1.5：校对激光灯与患者治疗中心的X、Y、Z方向位置，若未同时校对正确三个方向，则触发移动按钮的持续显现，直至移动至正确位置，系系统给出正确提示并出现图像获取方式选择；步骤1.6：图像获取方式包括EPID、IGPS及CBCT，当选择其中一种后进行图像获取及图像配准；步骤1.7：自动识别结果，根据预设的判断标准，判断配准结果是否在预设误差范围，若不在预设误差范围内，则移动治疗床进行校正，若在预设误差范围内，则进行下一步；步骤1.8：进行治疗；步骤1.9：治疗完毕，进行误差动画展示。进一步的，所述实验方法包括以下步骤：步骤2.1：用户登入后出现注意事项、实验简介和实验原理，点击“了解”进入实验；步骤2.2：进入考核模式同时显示菜单栏、返回键和提示栏后进行案例导入；步骤2.3：导入案例后进行考核题目的步骤选择；步骤2.4：进入考核选择题目；步骤2.5：选择体架，若选择错误，则给出提示继续进行选择，若选择正确则进入下一步；步骤2.6：纠正患者体位，若找出错误体位三种以下，即没有全部找出，则继续进行纠正患者体位，若将三种错误体位全部找出，则进行下一步；步骤2.7：校对患者X、Y、Z轴方向的位置，若未同时校对正确三个方向，触发移动按钮持续存在，不能进行下一步，直至移动至正确位置，若同时校对正确三个方向，系统给出语音及打钩提示，出现图像获取方式选择；步骤2.8：图像获取方式包括EPID、IGPS及CBCT，当选择其中一种后进行填空题考核；步骤2.9：填空题考核完毕后，进行逻辑题考核；步骤2.10：相应选择结果的治疗动画展示后生成实验报告。进一步的，所述案例导入具体为运用3D建模、动画场景和语音配合实现虚拟教学场景实现。进一步的，所述图像获取方式EPID的0°和90°机架转动获取图像，利用建模优化场景。进一步的，所述图像获取方式IGPS交叉获取图像位置；IGPS由两组图像获取装置组成，分别位于设备的45度和135度角，包括射线发出和与之交叉在地面的接受影像板组成；图像获取时，两个上方的射线源发出射线，交叉到对角的影像接收板，得到穿过人体的射线，并形成影像。进一步的，所述图像获取方式CBCT基于360°观测机架转动360°获取图像。进一步的，所述步骤2.9中逻辑题的图像配置分为二维和三维。进一步的，所述考核模式的选择题、填空题和逻辑题均选自考核题库。有益效果：1.本专利技术的方案设计流程按照教学大纲的重难点分别设计，满足学生学习需求，激发学生的学习兴趣。2.本专利技术的逻辑判断采用IF、ELSE、UNTILL等语句，系统可以根据用户的选择快速判断得到结果。3.本专利技术的采用3D建模构建虚拟场景、设备、人物，仿真相似度达到90％，用户体验感佳，达到大程度辅助或取代实地场景的教学模式。4.本专利技术的软件可在离线情况下使用，可以方便用户随时随地使用，并且系统具有记忆功能，可以退出保存，再次进入可以继续学习，充分让用户可以使用碎片化时间学习。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的流程示意图。图3是本专利技术的学习流程图。图4是本专利技术的考核流程图。具体实施方式下述说明并非是对本专利技术的限制，本专利技术也并不仅限于下述举例，本
的技术人员在本专利技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本专利技术的保护范围。一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验，虚拟仿真教学实验包括应用架构和平台架构，所述平台架构为应用架构的后端架构，所述应用架构包括应用层和通用层，所述应用层为场景构建和人物构建、应用于虚拟设备和虚拟环境，所述通用层为理论知识学习、实验教学管理、实验资源管理、教学互动交流、智能纠错指导、实验结果批改、实验报告管理和教学效果评估；所述平台架构包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验，其特征在于，虚拟仿真教学实验包括应用架构和平台架构，所述平台架构为应用架构的后端架构，所述应用架构包括应用层和通用层，所述应用层为场景构建和人物构建、应用于虚拟设备和虚拟环境，所述通用层为理论知识学习、实验教学管理、实验资源管理、教学互动交流、智能纠错指导、实验结果批改、实验报告管理和教学效果评估；/n所述平台架构包括网络层、支撑层和数据层，所述网络层进行数据加密与连接管理，所述支撑层的认证模块进行用户身份认证和链接访问控制，所述支撑层的数据管理模块进行数据访问控制和数据缓存，所述支撑层的业务逻辑模块进行引导学习逻辑和考核评估逻辑，所述数据层的数据层实现对所有数据的存储，包括用户信息数据库、三维模型数据库、试题数据库、标准答题库和评分表数据库。/n

【技术特征摘要】
1.一种放射治疗体位固定及治疗实施虚拟仿真教学实验，其特征在于，虚拟仿真教学实验包括应用架构和平台架构，所述平台架构为应用架构的后端架构，所述应用架构包括应用层和通用层，所述应用层为场景构建和人物构建、应用于虚拟设备和虚拟环境，所述通用层为理论知识学习、实验教学管理、实验资源管理、教学互动交流、智能纠错指导、实验结果批改、实验报告管理和教学效果评估；
所述平台架构包括网络层、支撑层和数据层，所述网络层进行数据加密与连接管理，所述支撑层的认证模块进行用户身份认证和链接访问控制，所述支撑层的数据管理模块进行数据访问控制和数据缓存，所述支撑层的业务逻辑模块进行引导学习逻辑和考核评估逻辑，所述数据层的数据层实现对所有数据的存储，包括用户信息数据库、三维模型数据库、试题数据库、标准答题库和评分表数据库。


2.利用权利要求1所述的虚拟仿真教学实验的实验方法，其特征在于，所述实验方法包括以下步骤：
步骤1.1：用户登入后出现注意事项、实验简介和实验原理，点击“了解”进入实验；
步骤1.2：进入教学模式同时显示菜单栏、学习栏和提示栏后进行案例导入；
步骤1.3：根据病人治疗部位选择合适体架，若选择错误，则给出提示继续进行选择，若选择正确则进入下一步；
步骤1.4：纠正患者体位，若找出错误体位三种以下，即没有全部找出，则继续进行纠正患者体位，若将三种错误体位全部找出，则进行下一步；
步骤1.5：校对激光灯与患者治疗中心的X、Y、Z方向位置，若未同时校对正确三个方向，则触发移动按钮的持续显现，直至移动至正确位置，系系统给出正确提示并出现图像获取方式选择；
步骤1.6：图像获取方式包括EPID、IGPS及CBCT，当选择其中一种后进行图像获取及图像配准；
步骤1.7：自动识别结果，根据预设的判断标准，判断配准结果是否在预设误差范围，若不在预设误差范围内，则移动治疗床进行校正，若在预设误差范围内，则进行下一步；
步骤1.8：进行治疗；
步骤1.9：治疗完毕，进行误差动画展示。


3.利用权利要求1所述的虚拟仿真教学实验的实验方法，其特征在于，所述实验方法包括以下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：李小波，徐本华，江柳清，董芳芬，郑芬，黄妙云，郭岚晏，
申请(专利权)人：福建医科大学附属协和医院，
类型：发明
国别省市：福建;35