·教育教学· International Nursing Medicine，国际护理医学（3）2021，4
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基于 UnityVR 引擎的疫情医护仿真实验系统开发
秦心悦 王启源 朱文珺 王玉蓉 北京信息科技大学 北京 100101
摘要：新冠疫情来临之际，本项目希望通过虚拟仿真技术建设出疫情医护仿真实验系统，以供在线进行仿真实验操作，在疫情 特殊时期下能够达到培养训练目的、提高思维能力和医护安全意识。依托虚拟技术，缓解新冠疫情造成的“疫情医护培训难”、
“疫情救护实习难”的问题，同时为抗击疫情提供医护培训资源。
关键词：虚拟仿真；新冠；护理
1 引言
由于新冠疫情具有较大的突发性和危险性，临床教学中 难以进行有计划的实践教学和案例教学。且新冠疫情的救护 涉及很多因素，而传统的实验教学设计通常不是综合性的训 练，无法打到系统训练的效果。因此，需要一种新的教学方 法以满足新冠疫情医护实践的种种需求。
2.系统的设计分析
当下，移动设备的学习方式是热门学习方式，这种学习 方式更加灵活，资源更加丰富。因此，可以利用虚拟仿真设 计软件，开发相关的疫情医护培训程序。
本系统主要针对新冠疫情的各项医护技能进行仿真，拟 支持账号登录，没有登录时间和地点限制。本系统可以对虚 拟的新冠患者进行模拟的问诊、治疗、护理等操作。用户体 验上，拟采用第一人称视角进行设计，注重互动性和真实性，
营造出一种身临其境的仿真体验。核心技术路线如图 1 所示。
图 1 核心技术路线图
3.系统实现
3.1 Unity 模拟偏振式 3D 成像原理
偏振式 3D 成像原理的依据是是人眼的成像，人眼看到立 体的图像是因为双眼之间有一定的距离，也就是瞳距，所以 看到的景象并不完全相同。
偏振成像的原理是分别使用两幅不同的成像，让左右眼 分别只看到其中一幅。用 unity 制作的 3D 项目，就是使用了 这个原理。
首先，需要在 MainCamera 下创建一个新的 Camera 相机，
把两个像机放在同一平面上，设置相同的角度，并稍微挪动 一点距离。
然后，两个相机的图像要分别显示在左右两边。要达到 这样的效果，就要把一个屏幕是分开来让两个摄像机进行渲 染，这可以用 Viewport 矩形进行设置，设置两个 Viewport 矩形属性，分别用来显示左右两个相机的视野，视野要把屏 幕均分。下面这张图就是 unity 中的摄像机模拟左右眼的预 览示意图，可以看出画面中的物体的角度略有不同。
图 2 摄像机模拟左右眼示意图 3.2 坐标系
在 Unity 中可以使用脚本来控制摄像头的方向和支点坐 标，也可以把陀螺仪的变化影响到摄像头从而形成视觉跟踪 头部运动的效果。
一般 X 是前后，Z 是左右，Y 是上下。在这个坐标系中，
可以设置物体的 X、Y、Z 的坐标。还可以设置物体的朝向，
调整物体的缩放比例。
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图 3 坐标系 3.3 系统场景模块
本系统设计了新冠患者住院隔离期间可能经历的生命体 征监测与日常护理、卫生处理、急诊抢救室等虚拟场景模块 以及医护人员的个人防护服穿戴等虚拟场景模块。模拟新冠 患者隔离治疗期间可能发生的病情变化和医护人员处理办 法。
3.3.1 虚拟场景 1—个人防护服穿脱
此场景中，可以模拟防护服的穿脱，在面对新冠这种传 染病时做好个人的隔离措施并培养安全意识。
图 4 防护服穿脱场景设计示意图 3.3.2 虚拟场景 2—新冠患者日常护理
本场景拟设置在新冠患者治疗期间病情观察、对患者进 行心理护理等。在本场景中，可以操纵选择药物治疗患者，
观察病情变化并进行相应操作。
图 5 药物示意图 3.3.3 虚拟场景 3—急诊抢救室
在该场景中，需设置监护仪监测生命体征，选择练习建 立静脉通路，进行 CT 检查、血液检查及心电图等项目。现实 中新冠患者常发生呼吸衰竭，血氧降低的症状，本场景中拟 设置新冠患者病情变化的反馈，表现出症状时应给予相应的 处理。
图 6 床位示意图 4 结语
针对当下难于直接进行疫情救护实习造成的“疫情医护 培训难”、“疫情救护实习难”问题，面向“医疗培训虚拟仿 真”需求，研究基于 Unity 虚拟现实引擎的医护教学方法，
同时为抗击疫情提供医护培训资源。运用数字化的方法，突 破传统教学的诸多限制，有效解决传统方法面临的难题，达 到通过虚拟系统能够身临其境地进行疫情救护训练的目的。
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课题基金：北京信息科技大学 2021 年大学生创新创业训练计 划项目资助,项目号:5102110805
