CN102122450B

CN102122450B - 人工流产手术操作教学辅助装置

Info

Publication number: CN102122450B
Application number: CN201110008805A
Authority: CN
Inventors: 吴巍; 浦跃朴; 尹立红; 戎非
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2031-01-17
Also published as: CN102122450A

Abstract

本发明公开了一种人工流产手术操作教学辅助装置，包括可复位机械装置、三维位移传感器组、信号处理模块、信号传输模块和显示装置，其特征在于所述可复位机械装置由刮宫手术器械驱动在模拟宫腔内移动刮宫；所述三维位移传感器组为可变电位器组，分别位于模拟宫腔内 X 轴、 Y 轴、 Z 轴上，通过各方向上电位器阻值的变化反应手术器械在模拟宫腔内移动刮宫的空间三维位置；所述信号处理模块用于处理三维位移传感器组采集的手术器械的空间三维位置信息；所述信号传输模块将经信号处理模块处理后的信息传输给显示装置；所述显示装置根据接收到的手术器械的空间三维位置信息在显示装置软件界面上显示手术器械移动的轨迹及刮宫力的大小。本发明人工流产手术操作教学辅助装置能使学生通过模拟人工流产手术操作掌握人工流产手术操作技术；本发明亦可做为人工流产操作的教学平台，教师可通过此平台训练和考核学生的人工流产手术操作。

Description

人工流产手术操作教学辅助装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种人工流产手术操作的教学辅助装置，可用作人工流产手术操作的教学平台，教师可通过此平台训练和考核学生的人工流产手术操作。

背景技术

现有技术中人工流产宫腔操作一般都需要人工介入操作，如采用宫腔镜进行操作刮宫。

随着医师法的实施和人们自我保护意识的增强，医学教学工作的难度日益增加，尤其是妇产科临床教学工作。宫腔操作是妇产科医师工作的基础，是妇产科医师必须掌握的内容，具有很强的临床实践性。传统的宫腔操作学习方式依靠手把手带教，一方面患者很难接受，另一方面反复宫腔操作容易造成刮宫过度、感染和穿孔等，给患者身心带来严重的创伤。因此，宫腔操作实习和病人的不合作会形成尖锐的矛盾，并且容易引起医患纠纷。

本发明利用模型使学生通过模拟操作练习掌握人工流产操作技术，并且为老师提供一个对学生的教学平台，通过考核老师及时指出学生操作的不足点。此模拟装置的建立将会取得较好的教学效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种人工流产手术操作教学辅助装置，能使学生通过模拟人工流产手术操作掌握人工流产手术操作技术；本发明可做为人工流产手术操作的考核平台，老师通过此平台为学生操作成绩进行评定。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种人工流产手术操作教学辅助装置，包括可复位机械装置、三维位移传感器组、信号处理模块、信号传输模块和显示装置，其特征在于所述可复位机械装置由刮宫手术器械驱动在模拟宫腔内移动刮宫；所述三维位移传感器组为可变电位器组，分别位于模拟宫腔内X轴、Y轴、Z轴上，通过各方向上电位器阻值的变化反应手术器械在模拟宫腔内移动刮宫的空间三维位置；所述信号处理模块用于处理三维位移传感器组采集的手术器械的空间三维位置信息；所述信号传输模块将经信号处理模块处理后的信息传输给显示装置；所述显示装置根据接收到的手术器械的空间三维位置信息在显示装置软件界面上显示手术器械移动的轨迹及刮宫力的大小。

优选的，所述可复位机械装置包括支承底座、夹持端、可摆动的移动杆，所述支承底座内设置有支承碗座，所述移动杆的底端与支承碗座配合的球形末端相连，所述移动杆在手术器械的驱动下收缩和绕球形末端摆动。

优选的，所述支承底座为空心罩体，所述支承底座内设置周向定位柱和中心定位柱，所述中心定位柱上设置支承碗座，所述周向定位柱设置在中心定位柱的外侧，并呈周向设置。

优选的，所述周向定位柱与移动杆的球形末端间通过等张的复位弹簧连接复位；所述移动杆连接三维位移传感器定位移动位移。

优选的，所述三维位移传感器为4个可调电位器。

优选的，所述可调电位器包括水平定位电位器、垂直定位电位器；所述水平定位电位器的定位线与移动杆的球形末端连接测定水平X、Y方向运行位移；所述垂直定位电位器固定在移动杆杆体上，并通过其定位线与移动杆夹持端连接测定垂直Z方向运行位移。

优选的，所述移动杆夹持端夹持手术器械在模拟宫腔内操作。

优选的，所述可复位机械装置还包括壳体，所述壳体内设置移动杆和支承底座。所述壳体上设置供手术器械进出的通孔。

优选的，所述信号处理模块为单片机STC89C51。

优选的，所述信号传输模块为USB专用通信芯片。

优选的，所述显示装置为计算机。优选的，所述信号传输模块遵循USB通信协议，所述信号传输模块将采集后的数据通过USB通信协议传输至计算机进行处理。优选的，所述显示装置根据接收到的手术器械的空间三维位置信息在软件界面上显示手术器械移动的轨迹及刮宫时力度系数大小。

本发明提供了一种人工流产手术操作模拟宫腔操作训练系统，用于宫腔模拟操作训练和学生操作考试，三维位移传感器安装于驱动装置的三个方向轴，构成三维空间定位系统。由信号处理模块实时采集三维位移传感器反馈信号，处理后通过信号传输模块将处理后数据通过USB通信协议传输至软件系统并进行相应操作。所述软件系统由VB平台自行开发，该软件由显示界面和设置按钮组成，并有提示操作窗口。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

学生通过模拟操作练习掌握人工流产操作技术；为老师提供一个对学生的考试平台，通过考试老师及时指出学生操作的不足点。此模拟装置的建立将会取得较好的教学效果。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明人工流产手术操作模拟宫腔操作训练系统工作示意图；

图2、图3为本发明人工流产手术操作模拟宫腔操作训练系统硬件及操作示意图；

图4为本发明移动杆三维移动向量图

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1如图1所示，该人工流产手术操作教学辅助装置，包括可复位机械装置、三维位移传感器组、信号处理模块、信号传输模块和显示装置，其特征在于所述可复位机械装置由刮宫手术器械驱动在模拟宫腔内移动刮宫；所述三维位移传感器组为可变电位器组，分别位于模拟宫腔内X轴、Y轴、Z轴上，通过各方向上电位器阻值的变化反应手术器械在模拟宫腔内移动刮宫的空间三维位置；所述信号处理模块用于处理三维位移传感器组采集的手术器械的空间三维位置信息；所述信号传输模块将经信号处理模块处理后的信息传输给显示装置；所述显示装置根据接收到的手术器械的空间三维位置信息在显示装置软件界面上显示手术器械移动的轨迹及刮宫力的大小。

如图2、图3所示，可复位机械装置包括壳体16，所述壳体内设置移动杆和支承底座12，移动杆11可摆动，所述支承底座12内设置有支承碗座14，所述移动杆11的底端与支承碗座14配合的球形末端相连，所述移动杆在手术器械的驱动下收缩和绕球形末端摆动。所述支承底座12为空心罩体，所述支承底座12内设置周向定位柱15和中心定位柱13，所述中心定位柱13上设置支承碗座14，所述周向定位柱15设置在中心定位柱13的外侧，并呈周向设置。所述周向定位柱与移动杆的球形末端间通过等张的复位弹簧2连接复位；所述移动杆连接三维位移传感器定位移动位移。

三维位移传感器为4个可调电位器3。所述可调电位器3包括水平定位电位器和垂直定位电位器；所述水平定位电位器为3个用于水平定位的可调电位器3，所述垂直定位电位器为1个用于垂直定位的可调电位器3；所述水平定位电位器的定位线与移动杆的球形末端连接测定水平X、Y方向运行位移；所述垂直定位电位器固定在移动杆杆体上，并通过其定位线与移动杆夹持端连接测定垂直Z方向运行位移。

所述移动杆夹持端夹持手术器械4在模拟宫腔内操作。所述信号处理模块为单片机STC89C51。所述信号传输模块为USB专用通信芯片。

本发明的人工流产手术操作模拟宫腔操作训练系统为可操作示范的软件系统，使用时操作者首先运行软件系统，其显示界面可以为子宫模型的俯视图及侧视图，通过两个图形可确定胚胎在宫体内的空间位置。显示界面下方为操作按钮，分别为“放置目标”键和“退出”键。启动“放置目标”键客任意设定模拟胚胎位置。

软件设置结束后，使用一般的宫腔手术器械插入模拟子宫口进行操作，手术器械将会带动移动杆同步运动，同时带动三维位移传感器动作。信号处理模块实时处理三维位移传感器采集的状态，通过内置算法输出三维坐标体系，并通过USB专用通信芯片将坐标体系传输至软件系统。

如图4所示，移动杆夹持端到底端的初始长度为L0，复位弹簧弹劲系数为k，X轴、Y轴、Z轴方向上各电位器初值分别为Rx1、Ry1、Rz1。X轴方向电位器值每变化ΔRx所对应的移动杆与X轴夹角度数变化量为a，复位弹簧拉伸长度变化量为d1；Y轴方向电位器值每变化ΔRy所对应的移动杆与Y轴夹角度数变化量为b，复位弹簧拉伸长度变化量为d2；Z轴方向电位器值每变化ΔRz所对应的移动杆夹持端到底端长度变化量为ΔL。信号处理模块对X轴、Y轴、Z轴上电位器电阻值Rx、Ry、Rz进行实时采集，计算得到移动杆与X轴的夹角α₁＝(Rx-Rx1)/ΔRx×a，移动杆与Y轴的夹角α₂＝(Ry-Ry1)/ΔRy×b，移动杆夹持端到底端长度L＝L0-((Rz-Rz1)/ΔRz×ΔL)。移动杆三维空间坐标为((L·cosα₁)，(L·cosα₂)，f(L·cosα₁，L·cosα₂，L))，刮宫力度系数数学函数为F＝|f[(k·((Rx-Rx1)/ΔRx·d1))，(k·((Ry-Ry1)/ΔRy·d2))，(k·((Rz-Rz1)/ΔRz·(L0-L)))|。信号传输模块将移动杆的三维空间坐标及刮宫力大小传送至计算机，计算机软件通过处理在软件界面上显示移动杆移动的轨迹及刮宫力的大小。

可复位机械装置模拟宫腔内置三维空间移动，而三维位移传感器(由检测X、Y、Z三个方向的三维位移传感器组成的三维位移传感器组)来检测手术器械的空间位置，三维位移传感器组由X轴，Y轴和Z轴的三个方向的位移传感器组成，分别安装于可复位机械装置的对应的X轴，Y轴和Z轴三个相互垂直的轴上，构成三维空间测定系统。在人工流产手术操作模拟宫腔操作训练时，首先将宫腔手术器械插入模拟子宫进行三维操作，位移装置的三个位移传感器随之产生电信号发送到信号处理模块，并进行公式处理后通过信号传输模块将处理后数据传输至PC机，操作软件接收处理数据并进行相应操作。将宫腔操作件插入模拟子宫内，可复位机械装置将模拟操作件操作路径，软件界面会实时显示路径，便于操作者直观的观察宫腔内操作件移动方式及操作力，实现宫腔的模拟操作训练。

软件系统通过显示窗口实时显示手术器械模拟运动轨迹，并输出力度系数。当手术器械接触宫壁且使用力度超过安全力度系数后，系统自动弹出警示窗口。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种人工流产手术操作教学辅助装置，包括可复位机械装置、三维位移传感器组、信号处理模块、信号传输模块和显示装置，其特征在于所述可复位机械装置由刮宫手术器械驱动在模拟宫腔内移动刮宫；所述三维位移传感器组为可变电位器组，分别位于模拟宫腔内X轴、Y轴、Z轴上，通过各方向上电位器阻值的变化反应手术器械在模拟宫腔内移动刮宫的空间三维位置；所述信号处理模块用于处理三维位移传感器组采集的手术器械的空间三维位置信息；所述信号传输模块将经信号处理模块处理后的信息传输给显示装置；所述显示装置根据接收到的手术器械的空间三维位置信息在显示装置软件界面上显示手术器械移动的轨迹及刮宫力的大小。

2.根据权利要求1所述的人工流产手术操作教学辅助装置，其特征在于所述可复位机械装置包括支承底座（12）和可摆动的移动杆（11），所述支承底座（12）内设置有支承碗座（14），所述移动杆（11）的底端与支承碗座（14）配合的球形末端相连并在支承底座内摆动。

3.根据权利要求2所述的人工流产手术操作教学辅助装置，其特征在于所述支承底座（12）为空心罩体，所述支承底座（12）内设置周向定位柱（15）和中心定位柱（13），所述中心定位柱（13）上设置支承碗座（14），所述周向定位柱（15）设置在中心定位柱（13）的外侧，并呈周向设置。

4.根据权利要求3所述的人工流产手术操作教学辅助装置，其特征在于所述周向定位柱与移动杆的球形末端间通过等张的复位弹簧（2）连接复位；所述移动杆连接三维位移传感器定位移动位移。

5.根据权利要求3所述的人工流产手术操作教学辅助装置，其特征在于所述三维位移传感器为4个可变电位器（3）。

6.根据权利要求5所述的人工流产手术操作教学辅助装置，其特征在于所述可变电位器（3）包括水平定位电位器、垂直定位电位器；所述水平定位电位器的定位线与移动杆的球形末端连接测定水平X、Y方向运行位移；所述垂直定位电位器固定在移动杆杆体上，并通过其定位线与移动杆夹持端连接测定垂直Z方向运行位移。

7.根据权利要求5所述的人工流产手术操作教学辅助装置，其特征在于所述移动杆夹持端夹持手术器械在模拟宫腔内操作。

8.根据权利要求2所述的人工流产手术操作教学辅助装置，其特征在于所述可复位机械装置还包括壳体（16），所述壳体内设置移动杆（11）和支承底座（12）。