CN103456220B - 基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法及系统，其中训练方法包括：S1、预设训练场景；S2、加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳；S3、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次；S4、判断所有水管是否均被正确夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败。本发明通过操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在预设场景内用钛夹钳在水管的夹闭区域夹闭，并用鸭嘴钳加以配合，有效地供医生练习钛夹钳的夹闭操作以及双手协调能力，提高了医生的手术水平。

Description

基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法及系统

技术领域

本发明涉及虚拟手术技术领域，尤其涉及一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法及系统。

背景技术

科学技术的飞速发展使得计算机技术渗透到生产和生活的各个领域，传统制造业、金融行业、娱乐影视业、医药卫生业、生物技术等都由于计算机技术的应用而呈现新的活力，产生了一个个新型的市场。虚拟手术培训系统是计算机技术在现代医学中的应用，该系统融合了计算机技术、图形图像学、传感器技术、生物力学、现代医学、计算机视觉、机器人学等多种学科的交叉领域。

先进的手术方式既可解除病人的病患，又减小了手术过程中病人的痛苦。采用先进的手术方式，使得手术过程变得更加安全，同时也大大加快了病人手术后的康复过程。内窥镜手术便是其中之一，它之所以在国内外都很受欢迎，其原因就在于它可以最大限度地缩小手术创口和减小手术过程中病人的痛苦。在腹腔镜手术中，医生将一个细小的电视摄影镜头插入病人的腹部以得到手术过程中手术部位的图像，同时也将30厘米长的手术刀和其它特殊的手术器械通过两个细小的切口伸入患者体内，然后在摄像镜头连接的监视器上观察病人体内的病灶部位，双手操作手术刀实施手术，这样，手术过程中就不必有大的创口，大大地减轻了病人的痛苦，创口的愈合过程也大大加快。

但是，在微创手术中，医生的操作困难，如钛夹钳的夹闭，手术过程精确度难以保障，人为因素对手术的影响很大。一般的医生难以胜任这个工作，这就要经过不断的实践和训练，在学习过程中得到经验，提高医生的行医水平。然而，传统对新医生的训练和培训，除了使用尸体和动物以外，就没有更好的训练模拟手段。运用动物进行培训，就存在很多缺点，其中最主要的是动物的解剖结构和人体的解剖结构是不同的，而人的尸体又不能多次使用，为了解决现实中存在的这种缺陷，就促使了腹腔镜手术模拟系统的产生，且腹腔镜手术模拟系统能够用于训练钛夹钳的夹闭操作能力。

有鉴于此，有必要提供一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法及系统以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法及系统。

本发明的一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法，所述方法包括以下步骤：

S1、预设训练场景，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

S2、加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳；

S3、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次；

S4、判断所有水管是否均被正确夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，水管第一颜色的位置被夹闭一次的定义为：器械手柄被扣紧后水管发生自然形变，水流停止。

作为本发明的进一步改进，其特征在于，所述步骤S3还包括：

若水管夹闭区域未被完全夹闭，水管发生自然形变，水流不停止，且有力反慑。

作为本发明的进一步改进，所述钛夹钳和容器不可交叉穿过，且碰撞有力反馈。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，规定时间设置为1～5分钟。

相应地，一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练系统，所述系统包括：

预设训练场景单元，用于预设训练场景的单元，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

模拟系统设置单元，用于加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳的单元；

模拟系统操作单元，用于操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次的单元；

训练成功判断单元，用于判断所有水管是否均被夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败的单元。

本发明的另一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法，所述方法包括以下步骤：

S1’、预设训练场景，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

S2’、加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳，另一个器械为鸭嘴钳；

S3’、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用鸭嘴钳夹持水管，钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次；

S4’、判断所有水管是否均被正确夹持并夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败。

作为本发明的进一步改进，所述水管第二颜色远离侧壁的一段为鸭嘴钳夹持区域。

作为本发明的进一步改进，所述鸭嘴钳与钛夹钳和容器不可交叉穿过，且碰撞有力反馈。

相应地，一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练系统，所述系统包括：

预设训练场景单元，用于预设训练场景的单元，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

模拟系统设置单元，用于加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳，另一个器械为鸭嘴钳的单元；

模拟系统操作单元，用于操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用鸭嘴钳夹持水管，钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次的单元；

训练成功判断单元，用于判断所有水管是否均被正确夹持并夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败的单元。

本发明的有益效果是：通过操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在预设场景内用钛夹钳在水管的夹闭区域夹闭，并用鸭嘴钳加以配合，有效地供医生练习钛夹钳的夹闭操作以及双手协调能力，提高了医生的手术水平。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法的流程示意图。

图2为本发明一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练系统的模块示意图。

图3为本发明另一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法的流程示意图。

图4为本发明另一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练系统的模块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参图1所示，本发明的一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法，包括以下步骤：

S1、预设训练场景，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

S2、加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳；

S3、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次；

S4、判断所有水管是否均被正确夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败。

在该实施方式中，训练场景定义如下：

底面和侧壁为灰白相间的普通硬性材质，不可被器械穿透，占据模拟器显示界面的整幅画面；

容器为硬性盆状，直径约为10cm，颜色为天蓝色，容器可放置于底面上或嵌设于底面中；

水管为圆柱状塑料软管，横截面直径约为0.3cm，长度约为5cm，优选地在本实施方式中水管设置为3根，每根水管的起始点距离池边约4cm，起始点在侧壁上，在侧壁上每根水管的起始点的间隔约3cm，水管的出水口放置在容器内；水管出水口之间间隔在1cm以上。水管中间部分设有绿色的夹闭区域，其余部分设为蓝色，即水管中间为绿色，两端为蓝色，绿色的距离大约为整个水管的1/3～1/2，3根水管上的绿色的夹闭区域可以不同，也可以相同；

水管中可按重力自然流出水流，水流按水管呈柱状，水流设置为乳白色。

上述训练场景的定义仅为本发明的一优选实施方式，在其他实施方式中，底面、侧壁及容器的形状、颜色，水管及夹闭区域的形状、长度、颜色等参数均可进行变换。

在训练时，设置左右器械或右手器械为钛夹钳，操作腹腔镜模拟器的器械手柄，用钛夹钳在每根水管夹闭区域的位置夹闭一次。其中，水管第一颜色的位置被夹闭一次的定义为：器械手柄被扣紧后水管发生自然形变，水流停止，且器械手柄有力反馈。

在训练过程中，其他操作定义为：

若钛夹钳挤压水管或水流，则水管和水流出现挤压形变；

若钛夹钳挤压底面、侧壁或容器，则器械手柄有很大的力反馈，器械无法按原方向前进；

若钛夹钳未完全夹闭水管，则钳夹口的部位出现钛夹，水管自然形变，但水流不停止；

若钛夹钳夹闭除水管的其他元素，仅产生相应的器械动作；

若钛夹钳夹闭钛夹则提示“操作错误”。

在规定时间1～5分钟内，优选地，在3分钟内完成所有水管的夹闭操作，则训练成功，否则训练失败。

另外，还可以根据规定时间内正确夹闭水管的数量进行评分。比如定义夹闭一根得30分，夹闭两根得分60，夹闭三根得分100，同时，若钛夹钳夹错位置1次扣5分，夹闭次数超过正确夹闭水管的根数时，多夹闭一次扣5分。这样系统可以根据正确夹闭水管的数量及其他操作给出相应的分数，以对操作者的水平进行进一步的评估。

参图2所示，本发明的一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练系统100，包括：

预设训练场景单元10，用于预设训练场景的单元，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

模拟系统设置单元20，用于加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳的单元；

模拟系统操作单元30，用于操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次的单元；

训练成功判断单元40，用于判断所有水管是否均被夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败的单元。

优选地，训练成功判断单元40还用于根据规定时间内正确夹闭水管的数量进行评分。

在本发明的另一实施方式中，参图3所示，一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法，包括以下步骤：

S1’、预设训练场景，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

S2’、加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳，另一个器械为鸭嘴钳；

S3’、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用鸭嘴钳夹持水管，钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次；

S4’、判断所有水管是否均被正确夹持并夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败。

在该实施方式中，训练场景定义如下：

底面和侧壁为灰白相间的普通硬性材质，不可被器械穿透，占据模拟器显示界面的整幅画面；

容器为硬性盆状，直径约为10cm，颜色为天蓝色，容器可放置于底面上或嵌设于底面中；

水管为圆柱状塑料软管，横截面直径约为0.3cm，长度约为5cm，优选地在本实施方式中水管设置为3根，每根水管的起始点距离池边约4cm，起始点在侧壁上，在侧壁上每根水管的起始点的间隔约3cm，水管的出水口放置在容器内；水管出水口之间间隔在1cm以上。水管中间部分设有绿色的夹闭区域，其余部分设为蓝色，水管远离侧壁的蓝色区域为鸭嘴钳夹持区域，即水管中间为绿色，两端为蓝色，绿色的距离大约为整个水管的1/3～1/2，3根水管上的绿色的夹闭区域可以不同，也可以相同；

水管中可按重力自然流出水流，水流按水管呈柱状，水流设置为乳白色。

上述训练场景的定义仅为本发明的一优选实施方式，在其他实施方式中，底面、侧壁及容器的形状、颜色，水管及夹闭区域的形状、长度、颜色等参数均可进行变换。

在训练时，设置左手器械或右手器械为钛夹钳，另一个器械为鸭嘴钳，本实施方式中设置右手器械为钛夹钳，左手器械为鸭嘴钳，鸭嘴钳与钛夹钳和容器不可交叉穿过，且碰撞有力反馈。

操作腹腔镜模拟器的器械手柄，用鸭嘴钳夹持水管，钛夹钳在水管第一颜色的位置夹闭一次。其中，鸭嘴钳夹持水管后水管出现变形，水管第一颜色的位置被夹闭一次的定义为：器械手柄被扣紧后水管发生自然形变，水流停止，且器械手柄有力反馈。

在训练过程中，其他操作定义为：

若钛夹钳或鸭嘴钳挤压水管或水流，则水管和水流出现挤压形变；

若钛夹钳或鸭嘴钳挤压或夹持底面、侧壁或容器，则器械手柄有很大的力反馈，器械无法按原方向前进；

若钛夹钳未完全夹闭水管，则钳夹口的部位出现钛夹，水管自然形变，但水流不停止；

若钛夹钳夹闭除水管的其他元素，仅产生相应的器械动作；

若钛夹钳夹闭钛夹则提示“操作错误”。

在规定时间1～5分钟内，优选地，在3分钟内完成所有水管的夹持和夹闭操作，则训练成功，否则训练失败。

另外，还可以根据规定时间内正确夹持和夹闭水管的数量进行评分。比如定义夹闭一根得20分，夹闭两根得40分，夹闭三根得55分，鸭嘴钳正确夹持一次得15分，夹持3次则为45分，则总分为100分。同时，定义鸭嘴钳夹持位置错误一次扣5分，钛夹钳夹错位置一次扣5分钛夹钳未完全夹闭水管一次扣5分，鸭嘴钳为夹持水管即夹闭一次扣5分。这样系统可以根据正确夹闭水管的数量及其他操作给出相应的分数，以对操作者的水平进行进一步的评估。

参图4所示，本发明的另一实施方式中基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练系统100’，包括：

预设训练场景单元10’，用于预设训练场景的单元，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

模拟系统设置单元20’，用于加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳，另一个器械为鸭嘴钳的单元；

模拟系统操作单元30’，用于操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用鸭嘴钳夹持水管，钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次的单元；

训练成功判断单元40’，用于判断所有水管是否均被正确夹持并夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败的单元。

优选地，训练成功判断单元40’还用于根据规定时间内正确夹持和夹闭水管的数量进行评分。

由上述技术方案可以看出，本发明通过操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在预设场景内用钛夹钳在水管的夹闭区域夹闭，并用鸭嘴钳加以配合，有效地供医生练习钛夹钳的夹闭操作以及双手协调能力，提高了医生的手术水平。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、预设训练场景，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

S2、加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳；

S3、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次；

S4、判断所有水管是否均被正确夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，水管第一颜色的位置被夹闭一次的定义为：器械手柄被扣紧后水管发生自然形变，水流停止。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

若水管夹闭区域未被完全夹闭，水管发生自然形变，水流不停止，且有力反馈。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛夹钳和容器不可交叉穿过，且碰撞有力反馈。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，规定时间设置为1～5分钟。

6.一种使用如权利要求1所述的基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法的钛夹钳夹闭训练系统，其特征在于，所述系统包括：

预设训练场景单元，用于预设训练场景的单元，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

模拟系统设置单元，用于加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳的单元；

模拟系统操作单元，用于操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次的单元；

训练成功判断单元，用于判断所有水管是否均被夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败的单元。

7.一种基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1’、预设训练场景，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

S2’、加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳，另一个器械为鸭嘴钳；

S3’、操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用鸭嘴钳夹持水管，钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次；

S4’、判断所有水管是否均被正确夹持并夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述水管第二颜色远离侧壁的一段为鸭嘴钳夹持区域。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述鸭嘴钳与钛夹钳和容器不可交叉穿过，且碰撞有力反馈。

10.一种使用如权利要求7所述的基于腹腔镜手术模拟系统的钛夹钳夹闭训练方法的钛夹钳夹闭训练系统，其特征在于，所述系统包括：

预设训练场景单元，用于预设训练场景的单元，所述训练场景包括底面和侧壁，所述底面上设有容器，侧壁上设有若干水管，水管为塑料软管，所述水管中有水流入所述容器中，所述水管中间部分设有第一颜色的夹闭区域，其余部分设为第二颜色；

模拟系统设置单元，用于加载训练场景，设置左手器械或右手器械为钛夹钳，另一个器械为鸭嘴钳的单元；

模拟系统操作单元，用于操作腹腔镜模拟器的器械手柄，在规定时间内，用鸭嘴钳夹持水管，钛夹钳在每根水管第一颜色的位置夹闭一次的单元；

训练成功判断单元，用于判断所有水管是否均被正确夹持并夹闭一次，若是，则训练成功，若否，则训练失败的单元。