医疗类软件仿真实训实施方案分析

-2-仿真软件开发背景医学教育有关人们身体健康以及社会医疗体系和水准，医学仿真教学软件的创意背景来源于医学学习的现状。要成为一名合格的医生需要许多的实际经验，但是真正的患者无法成为医学生变为医生需要的实验材料，解剖其他的生物替代人体进行认知学习也会造成极大的浪费，并且会产生认知的偏差。纸上得来终觉浅，只按照教科书进行学习的医学生无法成为好的医生。新兴的虚拟现实技术与医学实验结合，构建三维模型，实现交互式学习，可以极好的改变这一现状，节约资源，不受标本、场地的限制，降低培训费用。专业性较强的软件产品，特别是那些功能强大、结构复杂、设置灵活的产品，要让用户掌握产品的安装、使用，设置和管理维护，需要进行大量培训，包括内部研发工程师、技术支持、销售人员；也包括渠道合作伙伴、认证工程师、最终用户等。目前很多厂商都是采用传统的培训方式，包括提供产品介绍、使用手册、安装配置指南；或者录制操作视频；以及集中式面授培训方式等；这些方式都存在一定的缺陷：看文档：不直观；不适合操作技能，学员无法操作体验；缺乏对学习过程的管理；难以测评学员的学习效果。看操作视频：单向的信息传递，无法互动；学员无法亲自动手操作体验，难以培养实际业务操作能力；缺乏对学习过程的管理；难以测评学员的学习效果。集中式面授培训：对讲师要求高，而一般厂家都是由技术工程师兼任，而工程师大多比较拘谨内向，所以难以提供专业的培训服务；培训需要场地，且人员需要集中，场地、差旅成本高；不能随时组织培训，培训周期不灵活；现场搭建演示系统可能存在困难，或者需产生费用；学员不容易体验所有的业务场景；缺乏科学准确的培训效果测评手段，不容易激励学员的主动性。软件操作仿真实训模式，很好的解决了上述问题。和传统培训资源如文档、PPT、视频等不同，灵狐科技可在仿真教学平台上，为客户量身定做仿真实训软件。软件提供一套完整的操作案例，向学员展示和讲解软件的使用和操作流程。学员可以自动演播，也可以通过实际模拟操作来掌握软件的功能和特性。仿真产品特点仿真性：虚拟教学环境是以真实业务环境为基础进行搭建的，操作流程和规则同样立足于实际业务操作规范，虚拟操作环境和真实操作体验是一致的。实践性:与传统只能做单向知识传递的“视频教学”模式完全不同，学员可以在仿真环境中进行实际操作，与业务环境进行交互，实现双向良性互动。情景性:软件可以仿真一个情景，要求学员在该情景下进行业务判断和操作。比如某些软件的功能，需要在特定情景下才能触发（这些条件可能代价非常高昂，比如需要大规模网络，或者高性能硬件）；传统培训中，由于设备、场地等硬件的限制，许多功能都无法演示或操作。借助虚拟仿真技术，可以将学员置于各种复杂、突发业务环境中去，从而进行针对性训练，提高自身的应变能力与相关处理技能。自主性：仿真实训系统安装运行后，在手把手教学模式下，学员可独立学习，不受教室、讲师等条件约束，根据自身实际安排学习时间，具有极大的灵活性。企业也可以减少集中培训次数和缩短集中培训时间，降低培训成本。安全性：传统软件培训时，为了让大家能体验软件操作，会提供真实系统的测试账号或者搭建一个测试系统，这都是在一个真实的系统中运行，潜在着安全风险；特别是对银行，证券等行业，比如著名的“光大乌龙指”事件，最开始就谣传说是模拟炒股系统切成了实盘操作。仿真平台提供的是虚拟的业务环境，彻底杜绝对真实系统的任何影响，确保真实业务系统万无一失；学员可以卸去事故隐患的包袱，大胆尝试各种极端操作演练，提高技能水平。激励性：软件产品培训侧重于操作技能，传统的选择题、判断题、填空题等适用于考察知识的掌握程度，难以评估学员的动手能力。仿真平台提供了创新的考核方式，能准确量化评估学员业务操作能力，实现无纸化、自动化考核，从而激励学员认真学习掌握操作技能。仿真产品价值仿真实训平台彻底颠覆了软件产品原来集中面授或者看教学视频、读产品文档的培训模式，提出了一种低成本、高效率的读、学、练、考全过程手把手培训模式，能降低培训成本、提高学习主动性和培训效率，有效提升学员动手能力和业务素质。降低培训成本：全自动化的培训模式，可多次重复学习，大大节省讲师、培训管理等人工费用；可完全取代集中面授模式，节省场地租赁费用；公司可安排员工自主学习，减少上班时集中培训工时。另外，某些大型软件运行环境苛刻，如磁盘阵列、复杂网络等，培训环境中往往无法配备。有些大型软件安装配置复杂，导致培训环境中搭建演示系统需要专业工程师配合，周期可达数天。而虚拟仿真平台则很好解决这一问题。另外，很多商业软件培训时还涉及到License管理的问题，而虚拟仿真则可避免这一问题。提高培训效率：由于使用软件自动化教学，学员随时随地均可学习；不像传统面授开班形式，受成本限制，需要等学员数量累积到一定数量才开班；特别适合内部培训；学员可根据个人情况自己安排时间和学习过程，实现个性化培训，以最少的时间和精力，掌握教学内容。保障培训效果：通过创新的考核方式，量化评估学员业务操作能力，实现无纸化、自动化考核，从而激励学员认真学习掌握操作技能；增强产品竞争力：采用创新的专业化培训模式，会提升手术专业度，让客户更可信赖。软件的虚拟仿真功能，使其也能用于仿真手术演示，可有效防止演示失败的情况发生，保障手术稳定可靠的感受。可以让实习医生得到更好培训，提高生产效率,扩大产能。以前搭建演示系统进行培训，还可能涉及到License管理；虚拟仿真软件不需要原license，可对更广大的潜在用户进行体验培训，增加市场机会。开发技术路线（1）技术实现思路在具体手术操作方面，以虚拟眼睛手术为例。借助于仿真系统，使用者可以对虚拟的人体眼睛模型进行手术。根据人眼的前眼结构创造出三维立体图像，学生利用它可以观察模拟移去晶状体的全过程，并观察到眼睛前部结构的血管、虹膜和巩膜组织及角膜的透明度。使用动作捕捉套件，捕捉操作者的操作动作，模型可以根据操作者实施的手术操作产生相应的数据变化。

在教学平台方面，以最常见的人体解剖教学为例，可以建立完整的教学平台，包括操作系统和评价系统。学生可以获得三维的视觉体验，能看到精确演示的人体的各个器官、骨骼、血管等内部细微的解剖结构及其空间位置，而且可以通过交互操作对其进行任意轴面的360°旋转，容易使学生在脑海中形成立体概念，弥补传统教学中二维教学资源的各种缺陷，从而使传统教学中许多教学难点迎刃而解。评价系统也必不可少，在传统的解剖实验测评中，解剖实验所花费的时间一般比较长，教师没有足够的时间观看每一个学生的实验过程，往往是学生同时在一起进行实验，然后教师根据最后的实验结果进行实验测评，这样就难以保证实验测评结果的科学性和准确性。而虚拟人体解剖实验教学平台可以利用其实验操作历史记录功能来自动记录学生实验操作的每一步，并将其保存，以供教师查看。然后教师就可以根据每一位学生实验操作过程的历史记录，进行客观的实验测评。（2）预计技术难点在图像显示方面，如何进一步提高图像质量都是提高真实感的研究方向。产品开发技术工具flex即AdobeFlex，基于其专有的MacromediaFlash平台，它是涵盖了支持RIA（RichInternetApplications）的开发和部署的一系列技术组合。作为新一代的富客户端互联网技术的佼佼者，Flex十大优势：1、Flex与Flash：可以让普通程序员开发制作Flash成为可能；2、界面表现能力一流；3、RIA富客户端应用，解决了异步调用，界面无刷新，浏览器兼容性等多项难题；4、对流媒体的支持：Flex是被公认为流媒体技术支持最好的应用；5、平台的可用性：根据ADOBE公司的说法，Flashplayer在全世界一半的PC机器上安装度为99.8%；6、跨平台：Flashplayer能够在linux下运行，也可以在手机上运行，所以不用担心绑死在WINDOWS上；7、对底层的可操作性：Flex能够调用底层的东西，比如可以调用摄像头实现视频，而且视频本身就嵌入在Flex应用中,由Flexplayer直接播放；8、平台的后续运营和发展前景：Flex是由ADOBE公司推出的且开源9、有充足的学习环境：Flex官方样式配置工具，可以在线配置Flex应用程序各种控件的外观样式，该程序也是用Flex编写的，大家可以想象Flex可以做到什么程度的应用了，而且这么漂亮的界面，根本不用做任何图片和美工，都是直接用样式实现即可。10、可以用任何熟悉的WEB编程平台作为后台数据访问层,可以使用.net,php,jsp,webservice。11、面向对象的as3编程语言，有着和java非常类似的语言风格。Unity3Dunity是由UnityTechnologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。Unity类似于Director,Blendergameengine,Virtools或TorqueGameBuilder等利用交互的图型化开发环境为首要方式的软件其编辑器运行在Windows和MacOSX下，可发布游戏至Windows、Mac、Wii、iPhone、Windowsphone8和Android平台。也可以利用Unitywebplayer插件发布网页游戏，支持Mac和Windows的网页浏览。它的网页播放器也被Macwidgets所支持。软件框架结构产品开发概述灵狐科技自主研发的软件仿真教学平台，通过虚拟仿真技术，可以完全模拟软件的业务操作环境，向学员展示和讲解软件的使用以及业务操作流程。学员可以通过实际操作来掌握软件的功能和特性，也可以通过自动演播模式学习。手把手教学模式，让学员在每个操作步骤都可以自助得到指导；仿真实战考核，可以准确评估学员的实际动手业务操作能力；教学分析，对学员行为全面掌控。图1.主界面图2.科目类别界面主要功能：◆看书：可以查看产品手册、使用手册、管理配置指南、常见问题等。◆教学视频：通过教学视频进行授课，可以把授课内容划分成很多小段视频进行管理。◆练习模式：在软件仿真环境中进行实际操作，加深对相关业务的理解。练习模式里嵌有操作提示框，每操作正确一步，就会自动更新下一步操作步骤，若操作不正确，系统会以红字报警方式提示学员，使每个学员即使零基础也可以完成操作。如果学员不懂怎么完成该操作，可以点击“手把手提示”，软件会通过红色闪烁提示框说明操作区域和动作。◆考核模式：对学员的业务操作技能进行实战考核，并自动评分。图3.科目功能界面

仿真软件开发技术参数（1）交互式电动洗胃训练软件采用AIR-UI、三维仿真动画等核心技术，展现了电动机洗胃操作过程。图像、三维动画、虚拟现实等多种表现形式生动形象、寓教于乐。立体感解剖切面展示鼻、咽、食管、气道的解剖关系，理解置管误操作原理。并在解剖切面实时提示进管情况。展现胸骨、肋骨，协助测量进管长度；拖动石蜡油棉球润滑胃管前端，可出现仿真颜色改变。设置“协助患者”等功能，将易错、易遗漏点着重表现。系统设置3种检测胃管是否在胃内的方法。虚拟病房上消化道止血术训练软件1.运用虚拟现实、AIR-UI、动画、互动程序开发等技术，生动展现上消化道出血病人病情及抢救治疗过程。2.设置三维空间病房，可在虚拟病房内浏览操作场景、护士和病人，高度仿真。3.逐步指导学生掌握诊断疾病要点。4.设置口语化的问诊及回答。5.展现病人全身查体的情况，着重体现阳性症状体征。6.具备样式仿真、符合病情的化验单，血常规、胃镜、超声检查报告等。7.给出治疗原则，展现真实胃镜治疗方式，三腔二囊管止血过程。交互式三腔二囊止血术训练软件1.采用AIR-UI、三维仿真动画等核心技术，展现了三腔二囊管止血术操作过程。2.立体感解剖切面展示鼻、咽、食管、气道的解剖关系，理解置管误操作原理。并在解剖切面实时提示进管情况。三维动画细腻展现置管过程，气囊检查及气囊压迫止血过程。3.设置“嘱患者吞咽”等功能，将易错、易遗漏点着重表现。4.测量进管长度过程中展现胸骨、肋骨，帮助学生记忆测量点。5.拖动石蜡油棉球润滑三腔二囊管前端，可出现仿真颜色改变。6.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。7.设置计时系统，实时显示操作时间。8.考核时运用扣分机制，实时显示扣分情况。交互式外科换药训练软件1.运用3D虚拟现实、AIR-UI、三维仿真动画等技术，展现外科换药法的操作流程和技术要点。2.具备三维空间导航功能，可在虚拟病房内浏览操作场景、护士和病人，场景高度仿真。3.可进行伤口类型判断，选择清洁伤口、感染伤口操作。4.仿真展示两种伤口不同的表现，及消毒处理前后的变化。5.系统强化标准流程。分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。6.实现3D手部模型的滑动功能，展现真实操作手法。设置敷料揭除方式的检测。7.强化消毒顺序，正确消毒顺序及范围可出现伤口、周围皮肤颜色改变。8.具备操作时间显示功能。9.设置扣分系统，实时显示扣分情况。套交互式静脉留置针训练软件1.采用虚拟现实、影视、动画、互动程序开发等技术的一套交互式软件。2.软件设计贴近临床，展现留置针穿刺的要点，如：穿刺成功后拔出钢针，初步固定后再贴敷料等。3.展示穿刺区域，让学生理解留置针穿刺位置的特殊性。4.设置穿刺角度选择，点击虚拟画面可进行调节，系统自动判断操作正误。5.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。6.运用即时扣分机制，实时显示得分情况。7.操作完成后可查看操作错误项目，学生可对整体操作有更直观的认识。交互式静脉采血训练软件1.用虚拟现实、影视、动画、互动程序开发等技术，将静脉采血操作流程、技术知识要点融入其中，形成了一套交互式软件。2.从核对医嘱、准备物品、穿刺到留取血标本，步骤详细,便于学生理解操作。3.设置穿刺角度的考核，点击虚拟面板画面可调节进针角度，系统自动判断操作正误。4.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。5.软件设计贴近临床，根据不同的采血用途选择不同颜色的采血管。6.三维动画细腻展现留取标本的过程。情景式PICC置管训练软件用虚拟现实、动画、互动程序开发等技术，将PICC置管操作流程、技术知识要点融入其中。2.极强的互动性，对消毒、脉冲式封管、穿刺、置管流程完美模拟。3.从核对医嘱到处理用物的一整套操作流程、要点都列入练习和考核的范畴。4.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。5.强调无菌观念，模拟消毒过程和医疗垃圾的分类管理。6.运用即时扣分机制，实时显示得分情况。

情景式PICC维护训练软件用虚拟现实、动画、互动程序开发等技术，将PICC维护操作流程、技术知识要点融入其中。2.将更换接头的操作流程、要点都列入重点练习和考核的范畴。3.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。4.强调无菌观念，模拟消毒过程和医疗垃圾的分类管理。5.运用即时扣分机制，实时显示得分情况。情景式PICC输液训练软件1.用虚拟现实、动画、互动程序开发等技术，将PICC输液操作流程、技术知识要点融入其中。将输液前后冲管操作流程、要点都列入重点练习和考核的范畴。2.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。3.强调无菌观念，模拟消毒过程和医疗垃圾的分类管理。4.运用即时扣分机制，实时显示得分情况。情景式PICC撤管训练软件1.用虚拟现实、动画、互动程序开发等技术，将PICC撤管操作流程、技术知识要点融入其中。2.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。3.强调无菌观念，模拟消毒过程和医疗垃圾的分类管理。4.运用即时扣分机制，实时显示得分情况。中医临床接诊训练软件1.有中医特色的临床病人接诊训练系统，它可以训练中医学生从询问病人病史到给出治疗方案在内的所有诊疗过程。2.系统包括基本理论、接诊练习模块、接诊考核模块、病例编辑模块四部分。3.基本理论模块包括中医望闻问切四诊和辨证施治的基本理论。3.接诊练习模块包括系统自带的多个典型病例，每个病例包括病人姓名、年龄、性别、职业等基本信息，学生可以对病人进行主诉、病史等问诊，系统会做出相应的问答。4.学生可以对病人进行望闻问切等信息的采集以及进行疾病相关的实验室及影像学检查，最后做出正确的中医诊断和西医诊断，并给出中医的治疗方案。5.接诊考核模块会随机抽取系统中的病例对学生进行考核，考核内容包括采用望闻问切等方式进行病史采集、检查，最后做出诊断和治疗方案。6.考核完毕，系统自动出现结果对比。7.病例编辑模块可以让教师对现有病例进行编辑，也可以利用系统的病例编辑平台自行创建病例，以丰富病例系统及满足自己不同阶段的教学要求。附：所有配件配齐，所有功能都能演示。交互式吸痰训练软件1.用虚拟现实、影视、动画、互动程序开发等技术，将口鼻腔吸痰法操作流程、技术知识要点融入其中，形成了一套交互式软件。2.图像、动画、虚拟现实等多种表现形式寓教于乐。3.立体感解剖切面展示鼻、咽、食管、气道的解剖关系，理解操作。4.设置电动负压吸引器，点击虚拟面板可进行调节，系统自动判断操作正误。5.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。6.软件设计贴近临床，可选择先经口或者经鼻吸痰。7.三维动画细腻展现吸痰拔管过程。8.设置计时系统，实时显示操作时间。9.考核时运用即时扣分机制，实时显示得分情况。10.操作完成后可查看操作错误项目，学生可对整体操作有更直观的认识。附：所有配件配齐，所有功能都能演示，动画情景逼真，仿真临床操作。交互式四步触诊训练软件1.产科腹部四步触诊操作的流程考核。2.互动实现触诊时手法的放置位置和顺序训练。3.考察胎心音听诊位置的选择。4.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。5.运用即时扣分机制，实时显示得分情况。6.操作完成后可查看操作错误项目，学生可对整体操作有更直观的认识。附：所有配件配齐，所有功能都能演示，动画情景逼真，仿真临床操作。交互式电除颤训练软件1.用虚拟现实、动画、互动程序开发等技术，将电除颤操作流程、技术知识要点融入其中，形成了一套交互式软件。2.模拟除颤仪面板，系统自动判断操作正误。3.考核电极片放置位置。4.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。5.运用即时扣分机制，实时显示得分情况。6.操作完成后可查看操作错误项目，学生可对整体操作有更直观的认识。附：所有配件配齐，所有功能都能演示，动画情景逼真，仿真临床操作。交互式气管插管吸痰训练软件1.虚拟现实、动画、互动程序开发等技术，将经气管插管吸痰操作流程、技术知识要点融入其中。2.三维仿真病人、器械及动画，展现真实的操作环境及吸痰过程。3.立体感解剖剖面展示鼻、咽、食管、气道的毗邻关系，方便学生理解操作。4.设置电动负压吸引器使用训练，点击虚拟面板进行调节，系统自动判断操作正误。5.展现无菌观念，设置选择容器冲洗吸痰管流程。6.软件强化标准流程操作，分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。7.设置计时系统，实时显示操作时间。8.运用即时扣分机制，实时显示得分情况。9.操作完成后可查看操作错误项目，学生可对整体操作有更直观的认识。附：所有配件配齐，所有功能都能演示，动画情景逼真，仿真临床操作。交互式外科换药训练软件1.3D虚拟现实、AIR-UI、三维仿真动画等技术，展现外科换药法的操作流程和技术要点。2.具备三维空间导航功能，可在虚拟病房内浏览操作场景、护士和病人，场景高度仿真。3.可进行伤口类型判断，选择清洁伤口、感染伤口操作。4.仿真展示两种伤口不同的表现，及消毒处理前后的变化。5.系统强化标准流程。分练习和考核两种模式，练习时有步骤提示；考核模式屏蔽所有提示，设置考察陷阱。6.实现3D手部模型的滑动功能，展现真实操作手法。设置敷料揭除方式的检测。7.强化消毒顺序，正确消毒顺序及范围可出现伤口、周围皮肤颜色改变。8.具备操作时间显示功能。9.设置扣分系统，实时显示扣分情况。附：所有配件配齐，所有功能都能演示，动画情景逼真，仿真临床操作。实验室检查考核软件能够考核学生对实验室指标的掌握情况。包括大量实验室化验指标，从常见的白细胞、红细胞计数到生化指标、免疫指标等。以标准模板的化验单形式给出各种指标的测定值，还包括正常参考范围、单位等信息，患者的年龄、性别等资料，帮助学生全面的理解化验指标。学生根据给出的化验单信息，进行相关知识的考核及化验单的判读。考试结束，学生能查看自己客观题的分数，以及学生主观答案与参考答案的对比，实时了解自己的情况。教师能查看学生详细的答题情况，包括学生的答案与参考答案，以及错题查看。教师可编辑考题，方便教师根据教学、训练的需要进行自主设定、编辑。学生可查看多种化验指标增高和降低的临床意义，方便学习。附：所有配件配齐，所有功能都能演示，动画情景逼真，仿真临床操作。超声图像诊断训练及考核软件用于训练超声的诊断技能，能够考核学生对超声图片的认识和判读技巧，巩固所学知识并将临床疾病与超声影像