专利名称：中医教学用模拟人系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医学用数字化虚拟人系统，特别是涉及一种用于中医教学的模拟人系统。
背景技术：
目前以人体和生命现象为研究对象的医学生物学的发展始终与各个时期的高科技密切相关，特别是计算科学与计算技术使人体结构和机能的可视化的技术研究水平的提高成为可能，许多高技术研究离不开高性能计算机的支持，例如现有技术中已有的数字人(the digital human)计划，目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官、系统和整体的精确模拟。利用信息技术实现人体从微观到宏观的结构和机能的数字化、可视化，最终达到人体的整体精确模拟，将对医学生物学以及与人体相关学科的发展产生难以估量的影响。
数字化模拟人对于增进对人类自身的认识、促进医学的发展有重要的科学意义，它将人体结构和功能信息数字化与可视化，建立起能够为计算机处理的数学模型，使得借助于计算机的定量分析计算和精确模拟成为可能。数字化虚拟人体模型具有广泛的应用前景可为医学研究、教学与临床提供形象而真实的模型；为疾病诊断、新药和新的医疗手段的开发提供参考；促进形成新一代医疗高新技术产业，大大加速我国医学教育和临床的现代化。
但是，目前的模拟人，很少旨在用于中医研究中，即通过对显示系统，问诊系统，病历集成系统、中医征候诊断治疗系统以及治疗反馈系统研究，研制具有人机对话和自学习功能的中医教学模拟人，用于训练学生利用所学中医知识进行临床诊断，并且使其诊断步骤标准化、规范化，为中医的继承与创新作出贡献。
发明内容
本发明提出一种中医教学用模拟人系统，利用计算机及其所具备的电信号处理技术，通过显示单元、问诊单元、病历集成单元，中医征候诊断治疗单元以及治疗反馈单元，构成具有人机对话和自学习功能的中医教学模拟人，用于训练学生利用所学中医知识进行临床诊断，并且使其诊断步骤标准化，规范化。
本发明提出的技术方案是1.一种中医教学用模拟人系统，该系统包括模拟人显示单元、问诊单元、病历集成单元、中医征候诊断治疗模拟单元以及治疗反馈单元，模拟人显示单元，用于显示该系统中的数据，包括病人自述视频、舌象图片、脉象模拟、闻诊模拟以及穴位压痛模拟数据；问诊单元，通过询问病人的提示的问题，获得病人的主要信息；病历集成单元，采用数据库，将病人的基本信息以及四诊信息，以及其它病症情况以标准的形式一一记录，并生成规范病历；中医征候诊断治疗单元以及治疗反馈模拟单元，被训练者在获得病人的规范病历后，被训练者将在中医征候诊断治疗系统中对病人的情况有一个清晰的判断，并进行治疗。
所述模拟人显示系统进一步包括是病人自述视频单元、舌象图片、脉象模拟单元、闻诊模拟单元以及穴位压痛模拟单元。
所述脉象模拟单元利用电脑来实现脉象信号的模拟，该单元包括电脑，用于处理本发明的模拟人系统的输入/输出信号的控制、传输和处理；压力传感器及定位调节电路，将采集被训练者施加压力的大小，传递给电脑，电脑根据不同的压力，发出不同的信号，驱动电磁阀输出对应不同压力的脉象；机械控制系统，自电脑输出的电信号进入该机械控制系统，用于根据该电信号的规律控制油路；油路，用于模拟人体的静脉系统。
所述穴位压痛模拟单元，该单元包括按压开关，分别安装在模拟穴位上，及针灸上；PCI信号控制卡，将接收到的按压开关的开关信号输入到电脑中；电脑，通过电脑的响应，检测到两个开关的状态；显示单元，显示按压开关是否按压准确的结果。
所述按压开关是否按压准确的结果进一步包括如果单独穴位开关被按下，表示是被训练者用手按压穴位，电脑上会出现按压正确的提示；如果是穴位开关与针灸开关同时被按下，表示是用针灸刺激穴位，电脑上出现刺激正确的提示。
该系统还包括治疗评分单元。
与现有技术相比，本发明具备以下效果中医教学模拟人将为中医教学科研带来革命性的进步一、真实性。区别于一般的任务模式训练模型，在强大的“生理驱动”技术的支持下，中医教学模拟人可自动对临床治疗和药物治疗做出真实的反应，从而为学生再现了一个安全、无风险的真实临床环境，便于学生更好地应用他们所掌握的诊疗知识。
二、辨证思维训练。中医独特的“整体观念”和“辨证论治”贯穿整个诊疗过程。三、时间方便性与调节性。中医模拟人可以完全按照教师的思路为学生安排训练时间，各种难度和阶段的训练可以在模拟系统上进行。四、无风险性。使用中医教学模拟人，学生在诊疗中完全能够将其视作真实的患者，但区别于真实患者的是，学生即便出错，病人也不会受到任何伤害。五、重复性。学生可以在模拟系统上进行反复的练习，直到掌握为止。六、记录性。训练过程可以通过各种方式记录下来，进行讨论和评价，这有利于发现教学中的缺点和不足。七、常见或罕见病例的学习。通常很多病例发病率较低，低年资医生更是难以看到，利用可以模拟出这种不常见但是可能性质很严重的事件。
图1为本发明所提出的中医教学用模拟人系统的系统结构示意图；图2为本发明所提出的中医教学用模拟人系统的脉象模拟单元结构示意图；图3为本发明所提出的中医教学用模拟人系统的穴位模拟单元结构示意图。
具体实施例方式
本发明的中医教学用模拟人系统，主要包括模拟人显示单元10、问诊单元20、病历集成单元30以及中医征候诊断治疗模拟单元(症状定量辨症)40-a、中医征候诊断治疗模拟单元40-b以及治疗反馈单元50。
1.模拟人显示单元模拟人显示系统10用于显示本发明所提供的模拟人系统中的数据，例如病人自述视频、舌象图片、脉象模拟、闻诊模拟以及穴位压痛模拟等数据。其中，各中数据的具体描述如下(1)病人自述视频针对教学中要训练的病症，为增强临床真实感，设计者会使用数码摄像机拍摄临床病人的自述病症的视频。该视频数据存储于模拟人系统的计算机中，以备在诊断开始时播放。
(2)舌象图片该数据来源于采用数码相机拍摄的舌象图片。为了检验所拍舌象的客观性和真实性，同时为影像信息的进一步分析处理提供必不可少的依据，本项目收集1000例临床常见舌象、300例患者望诊资料、组织3-5名临床医生双盲法对所拍摄的影像进行判读，并请中医专家进行论症，就舌色、苔色、苔厚薄、苔多少、苔分布、剥脱和裂舌等特征等进行打分，建立舌象数据库。并且，采用高清晰度LCD显示器再现望诊。
(3)脉象模拟该数据是将中医学与仿生学、机械学、传感技术以及计算机技术等工程学方法结合起来，构建了一个符合人体构造的运动的流体模型，它模拟了人体26种脉象。其具体流程如图2所示，该单元有进一步包括电脑201，用于处理本发明的模拟人系统的输入/输出信号的控制、传输和处理；压力传感器及定位调节电路202，将采集被训练者施加压力的大小，传递给电脑，电脑201根据不同的压力，发出不同的信号，驱动电磁阀输出对应不同压力的脉象；机械控制系统203，自电脑201输出的电信号进入该机械控制系统，用于根据该电信号的规律控制油路204；油路204，用于产生模拟的人体静脉信号。
(4)闻诊模拟临床采集包括咳嗽、呼吸、语言、呕吐、呢逆、暖气、太息、喷嚏、呻吟、喘息、啼哭、肠鸣等声音在内的声诊资料各10例。建立了声诊(闻诊)资料数据库，声图仪分析上述资料。采用人工喉模型结合人工鼻腔模拟咳嗽、呼吸、语言、呕吐、呢逆、暖气、太息、喷嚏、呻吟、喘息、啼哭的声音；采用赫姆霍兹共鸣器模拟肠鸣音。采用声图仪分析模拟声音结果，前后比较修正。
(5)穴位压痛模拟本部分是由模拟人、计算机等部分组成。模型部分按人体形态，用医用硅橡胶注模而成，在外表上，套上一层仿真“肉皮”。该“肉皮”也采用医用硅橡胶材料，颜色配成粉红色，尽量接近人体皮肤颜色。为了节省材料和减轻重量，采用空腔结构。根据人体的穴位分布图，在模型内相应的部位安放穴位探测电极，以便在进针操作时，探测针刺的准确度和进针深度，并对操作的结果给以语音提示。由于穴位多，电极的连线就多，为了安装方便以及整体美观，先把各连线按编号连接到排插头上，而插座焊在控制板上，把控制板安装在空腔内，与外界电脑的连接通，通讯采用PCI接口。为了增加真实感，当手在外表“肉皮”上触摸时，各种电极的触摸手感与其它部位并无两样。这样既增加了寻找穴位的难度，也更有实际临床效果。电脑部分是根据电极的探测及所给出的数据实现友好界面，图片及文字资料的显示以及查找和解说等任务。
如图3所示，该单元包括按压开关301，其中，在模拟穴位上安装一个按压开关，在针灸上安装另一个按压开关，按压开关的开关信号通过PCI信号控制卡302输入到本发明的电脑201中，通过电脑201的响应，可以检测到两个开关的状态，并且通过显示单元304，显示按压开关是否按压准确的显示结果如果单独穴位开关被按下，表示是被训练者用手按压穴位，电脑上会出现按压正确的提示。如果是穴位开关与针灸开关同时被按下，表示是用针灸刺激穴位，电脑上出现刺激正确的提示。
2.问诊单元20本问诊系统是以“问诊”为基础的计算机中医征候辨证、治疗单元。
在研究中医问诊的认识特性，寻找其规律及符合临床习惯的基础上，将中医在临床治疗中病人的主观感觉所描述的症状，在规范化和标准化的征候问诊模式和中医临床征候数据库中，经计算机语言和程序自动分析处理后得出相应的判断结果，使之更为理性和客观，再经望、闻、切合参，为最终的诊断提供相关的依据。
建立中医临床征候的标准，必须首先规范中医病症的准确性、实用性、科学性和规范性。广泛收集文献资料，初步概括出病症规范文献的综述稿；建立中医病症流行病学，把病症建立在临床基础之上，通过广泛调查和统计分析，反复听取专家意见，制定出供进一步检验的中医病症规范；组织临床验症，反复讨论修订，并组织专家鉴定。
建立标准、规范、完整，并符合国际、国内行业标准是建立数据库的关键问题。包括标准化中医术语库的建立，中医不同术语对照库的建立，中医征候知识库的建立，中医病症知识库的建立，中医辨证知识库的建立。
这样，在对病人进行询问时，就可以按照标准的步骤，规范地对病人的发病情况，发病过程，诊治经过，目前症状，以及个人既往史，生活史以及家族史做全方位的了解，对病人病症做深入地了解。
3.病历集成单元30本单元采用数据库，将病人的基本信息以及四诊信息，以及其它病症情况以标准的形式一一记录，并生成规范病历，这样做的好处是清晰，明了，简单，借助规范病历可以对病人的情况做全面了解。当然对于这样的系统，必须要做到安全，稳定，容易操作。
4.中医征候诊断治疗单元以及治疗反馈模拟单元40被训练者在获得病人的规范病历后，被训练者将在中医征候诊断治疗系统中对病人的情况有一个清晰的判断，并进行治疗，包括给予病人相应的方剂，对适当的穴位进行针灸治疗和按摩等等。
在相应的治疗以后，治疗反馈系统会针对被训练者的治疗方案给出相应的治疗结果，如病人自述的变化，四诊特征的变化等等，并依据评分标准对被训练者总体的诊治表现进行评分，达到训练的目的。
为了使系统的功能更加强大和完整，本发明的中医模拟人系统除了主要由模拟人显示单元、问诊单元、病历集成单元、中医征候诊断治疗单元以及治疗反馈单元等以外，还可以包括治疗评分单元组成。主要用于训练学生利用所学中医知识进行临床诊断，并且使其诊断步骤标准化，规范化。
本发明的实际应用实例为模拟人显示系统会播放病人的自述视频，包括病人的基本信息以及面部特征。此时，模拟人显示系统会提供病人的舌象、脉象，以及发出各种声音，如果手按相应的穴位，模拟人会有提示。被训练者可以通过以上几个方面的信息，做出一个对病人病症的初步判断。
接着借助问诊系统，被训练者可以通过简单的电脑操作与电脑进行人机互动，标准规范地对病人的发病情况，发病过程，诊治经过，目前症状，以及个人既往史，生活史以及家族史做全方位的了解，对病人病症做深入地了解。
在病历集成系统中，病人的基本信息，四诊情况以及实验室检查结果等会结合成规范病历。将病历规范化有利于医生的诊断，便于把握病人的病程情况。
在获得病人的规范病历后，被训练者将在中医征候诊断治疗系统中对病人的情况有一个清晰的判断，并进行治疗，包括给予病人相应的方剂，对适当的穴位进行针灸治疗和按摩等等。
在相应的治疗以后，治疗反馈系统会针对被训练者的治疗方案给出相应的治疗结果，如病人自述的变化，四诊特征的变化等等，并依据评分标准对被训练者总体的诊治表现进行评分，达到训练的目的。
权利要求
1.一种中医教学用模拟人系统，该系统包括模拟人显示单元、问诊单元、病历集成单元、中医征候诊断治疗模拟单元以及治疗反馈单元，模拟人显示单元，用于显示该系统中的数据，包括病人自述视频、舌象图片、脉象模拟、闻诊模拟以及穴位压痛模拟数据；问诊单元，通过询问病人的提示的问题，获得病人的主要信息；病历集成单元，采用数据库，将病人的基本信息以及四诊信息，以及其它病症情况以标准的形式一一记录，并生成规范病历；中医征候诊断治疗单元以及治疗反馈模拟单元，被训练者在获得病人的规范病历后，被训练者将在中医征候诊断治疗系统中对病人的情况有一个清晰的判断，并进行治疗。
2.如权利要求1所述的中医教学用模拟人系统，其特征在于，所述模拟人显示系统进一步包括是病人自述视频单元、舌象图片、脉象模拟单元、闻诊模拟单元以及穴位压痛模拟单元。
3.如权利要求1所述的中医教学用模拟人系统，其特征在于，所述脉象模拟单元利用电脑来实现脉象信号的模拟，该单元包括电脑，用于处理本发明的模拟人系统的输入/输出信号的控制、传输和处理；压力传感器及定位调节电路，将采集被训练者施加压力的大小，传递给电脑，电脑根据不同的压力，发出不同的信号，驱动电磁阀输出对应不同压力的脉象；机械控制系统，自电脑输出的电信号进入该机械控制系统，用于根据该电信号的规律控制油路；油路，用于模拟人体的静脉系统。
4.如权利要求1所述的中医教学用模拟人系统，其特征在于，所述穴位压痛模拟单元，该单元包括按压开关，分别安装在模拟穴位上，及针灸上；PCI信号控制卡，将接收到的按压开关的开关信号输入到电脑中；电脑，通过电脑的响应，检测到两个开关的状态；显示单元，显示按压开关是否按压准确的结果。
5.如权利要求4所述的中医教学用模拟人系统，其特征在于，所述按压开关是否按压准确的结果进一步包括如果单独穴位开关被按下，表示是被训练者用手按压穴位，电脑上会出现按压正确的提示；如果是穴位开关与针灸开关同时被按下，表示是用针灸刺激穴位，电脑上出现刺激正确的提示。
6.如权利要求1所述的中医教学用模拟人系统，其特征在于，该系统还包括治疗评分单元。
全文摘要
本发明公开了一种中医教学用模拟人系统，该系统包括模拟人显示单元、问诊单元、病历集成单元、中医征候诊断治疗模拟以及治疗反馈单元，中医教学模拟人区别于一般的任务模式训练模型，可自动对临床治疗和药物治疗做出真实的反应，从而为学生再现了一个安全、无风险的真实临床环境，便于学生更好地应用他们所掌握的诊疗知识。与现有技术相比，这种中医教学用模拟人系统的操作方便、无风险性、可重复使用、教学结果可记录；可自动对临床治疗和药物治疗做出真实的反应，从而为学生再现了一个安全、无风险的真实临床环境，便于学生更好地应用他们所掌握的诊疗知识。
文档编号G09B23/00GK101013534SQ20071005683
公开日2007年8月8日 申请日期2007年2月16日 优先权日2007年2月16日
发明者王学民, 陆小左, 刘雪松, 王槿, 景沼锡 申请人:天津大学