基于WEB 3D技术的在线医学模型教学辅助系统的研究与设计

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在我国目前的医学教育过程中,特别是在普外科教育、解剖教育和微创手术教育过程中,由于缺乏真实的人体器官资源,学生掌握知识的途径主要是通过教师的讲授和从教材中获取相关知识,微创手术也大多是通过观看视频及现场观摩,实际的动手能力没有得到训练。对于刚刚走上工作岗位的实习医生,他们迫切需要锻炼自己的动手技能。随着计算机技术的发展和网络应用的普及,在基于WEB3D技术的在线医学模型教学辅助系统中对人体器官进行了仿真模拟实现,并虚拟了真实的微创手术环境,通过本系统就可以使学生真实、直观的了解人体器官,可以在系统中进行微创手术的训练和测试,能够更好的掌握自己所学的知识。在系统实现的过程中,首先对一些基础技术进行研究,例如:网络技术、Web Service技术、虚拟现实的技术、相关的模型建模的技术等,在这些技术的基础上构建人体器官的仿真模型,通过对WEB3D技术的研究,实现了在网页中虚拟了现实中的场景,使在线训练和测试变成可能。其次,在具体系统实现的过程中,仿真的人体器官模型采用的是体模型建模,通过3DSMAX软件构建。虚拟的手术器械模型采用面模型建模,通过PRO/E实现。在仿真的微创手术中,手术器械和人体器官发生的碰撞检测采用优化传统的碰撞检测算法实现;人体器官的形变采用传统的质点-弹簧模型实现;并且可结合使用仿真手柄控制虚拟内镜灵活移动,可以调整或更换手术器械,使用的感觉就像是在真的做手术一样,使得学习得过程更加真实高效。最后在系统中实现了用户权限的控制,日志的管理,数据的备份功能,使系统可以安全,可靠的运行。同时编写了转换程序和校验程序,通过数据转换,提供完善的各种数据格式支持,通过定义数据的格式以及数据转换机制,以保证本系统的各个子系统可以接受到自己能理解的数据。通过上述的研究和实践,实现了基于WEB3D技术的在线医学模型教学辅助系统,在安装配置好系统后,通过登陆界面登录系统,学生可以自由的选择学习环境,可以观察人体器官的仿真模型,也可以练习微创手术的过程,并且在操作结束后,系统会给出本次练习的分数,可以对本次练习的数据进行保存。基于WEB3D技术的在线医学模型教学辅助系统的实现使得在教学过程中以往在课堂上的枯燥、繁琐的知识传授变得简单、直观。学生的动手能力、学习的积极性得到提高;在医学实践中,实习医生可以利用本系统练习微创手术的过程,这样可以减少医疗成本,降低风险。
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