CN107527543B - 一种手术模拟设备及手术模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，提供一种手术模拟设备及手术模拟系统。手术模拟设备包括血液循环模拟装置、支架输送装置以及与支架输送装置连接的控制装置，血液循环模拟装置用于模拟血管以及血管内的血液动力学特征，支架输送装置用于与血液循环模拟装置配合，模拟血管介入手术过程，并采集手术过程中的手术操作数据，发送给控制装置存储。该手术模拟设备可以模拟介入手术过程，并通过手术操作数据量化手术操作，有助于血管介入手术的学习和训练。手术模拟系统包括数据服务器以及与数据服务器连接的一个或多个上述手术模拟设备，数据服务器从与其连接的手术模拟设备上获取手术操作数据并存储，这些数据可以用于血管介入手术效果的评估和分析。

Description

一种手术模拟设备及手术模拟系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种手术模拟设备及手术模拟系统。

背景技术

目前，随着我国社会老龄化现象日趋明显，心血管疾病的发病率呈快速上升趋势，一些用于治疗心血管疾病的新技术也应运而生。

支架植入技术指的是利用穿刺、导管、球囊导管扩张形成和金属内支架置入等技术，使狭窄、闭塞的血管或腔道扩张、再通，解决传统手术盲区的一种技术。血管、腔道狭窄、闭塞是介入支架植入技术的治疗强项。具有创伤小、疗效高、风险低、并发症少、住院时间短等优点，为血管、腔道狭窄、闭塞开创了一条新路。

血管介入手术是支架植入技术的主要场景应用之一，目前的血管介入手术很大程度上依赖医生个人的操作手法和经验，无法形成量化数据供其他医生学习掌握，从而导致血管介入手术的医生培养周期长，不利于血管介入手术在基层医院中的推广。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种手术模拟设备，该装置可以模拟血管介入手术的过程并采集手术操作数据。

本发明的第二个目的在于提供一种手术模拟系统，该系统可以收集上述手术模拟设备所采集的手术操作数据并存储。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种手术模拟设备，包括：血液循环模拟装置、支架输送装置以及与支架输送装置连接的控制装置；

血液循环模拟装置用于模拟血管以及模拟血管内的血液动力学特征；

支架输送装置包括：支架输送装置主体以及与支架输送装置主体连接的数据采集模块；

支架输送装置主体用于与血液循环模拟装置配合，以模拟血管介入手术过程；

数据采集模块用于采集血管介入手术过程中的手术操作数据；

控制装置用于从数据采集模块获取手术操作数据，并将手术操作数据进行存储。

可选的，血液循环模拟装置包括：第一管道、第二管道、储液缸、脉动泵、顺应腔、压力阀以及血管模拟模块；

储液缸通过第一管道以及第二管道与血管模拟模块连通；

第一管道中设置与控制装置连接的脉动泵，用于将储液缸存储的第一液体以预设流速输送至第一管道，第一液体经过血管模拟模块后经第二管道流入储液缸；

第一管道和/或第二管道中设置顺应腔，用于调节第一液体在第一管道和/或第二管道中不同时刻的流量，以模拟第一管道和/或第二管道的顺应性；

第一管道或第二管道中设置压力阀，用于调节第一管道、第二管道以及血管模拟模块内第一液体压力的大小。

可选的，血管模拟模块包括：箱体、与箱体连接的压力调节器以及设置于箱体内的血管模型；

箱体内填充有第二液体，压力调节器用于调节箱体内第二液体压力的大小；

血管模型上设置有入液口以及出液口，用于模拟人体主动脉，入液口与第一管道的一端连通，出液口与第二管道的一端连通，第一液体通过入液口从第一管道流入血管模型，并通过出液口从血管模型流入第二管道。

可选的，血管模型包括用于模拟升主动脉的第一血管模型、用于模拟主动脉弓的第二血管模型、用于模拟降主动脉的第三血管模型以及多个用于模拟主动脉分支的第四血管模型，第一血管模型、第二血管模型以及第三血管模型依次连通，多个第四血管模型设置于第二血管模型以及第三血管模型，入液口设置于第一血管模型，出液口为多个，分别设置于多个第四血管模型。

可选的，血管模拟模块还包括：与控制装置连接的液体参数测量器，血管模型还包括一个或多个测量口，液体参数测量器设置于入液口、出液口以及测量口，用于测量入液口、出液口以及测量口位置的第一液体的参数，并将第一液体的参数发送至控制装置。

可选的，支架输送装置主体包括：导丝、导管以及手柄；

导丝穿过手柄，用于伸入血液循环模拟装置，并使导丝的第一端停留在第一预设位置；

导管套设于导丝，用于沿导丝移动，并将设置于导管的第一端的支架输送至第二预设位置；

手柄包括固定端以及移动端，移动端与固定端可活动地连接，导管的与第一端相对的第二端与移动端连接，移动端用于在支架被输送至第二预设位置时，相对于固定端移动以释放支架；

数据采集模块包括：设置于导丝的第一端的第一传感器、设置于导管的第一端的第二传感器以及设置于手柄的第三传感器，第一传感器、第二传感器以及第三传感器均与控制装置连接；

第一传感器用于采集导丝的第一端伸入以及抽出血液循环模拟装置过程中的第一运动数据；

第二传感器用于采集导管的第一端沿导丝伸入以及抽出血液循环模拟装置过程中的第二运动数据；

第三传感器用于采集固定端与移动端相对运动的第三运动数据。

可选的，数据采集模块还包括：与控制装置连接的感应手套，感应手套包括手套主体，手套主体内设置有压力传感器，用于采集血管介入手术过程中术者手部的压力数据。

可选的，所述手术模拟设备还包括：与控制装置连接的注意力采集装置；

注意力采集装置包括脑电采集装置，用于采集血管介入手术过程中术者的α脑电波并基于阿尔法脑电波生成注意力数据，控制装置还用于获取注意力数据。

可选的，所述手术模拟设备还包括：与控制装置连接的可视化装置，可视化装置用于在控制装置的控制下，基于手术操作数据显示血管介入手术过程的操作场景。

一种手术模拟系统，包括：数据服务器以及与数据服务器连接的一个或者多个上述的手术模拟设备，数据服务器用于获取一个或多个手术模拟设备获取的手术操作数据，并将手术操作数据进行存储。

本发明的技术方案至少具有以下有益效果：

本发明提供的手术模拟设备，能够模拟血管介入手术的血管环境，并通过数据采集模块采集模拟手术过程中的手术操作数据，从而可以对血管介入手术的操作手法进行定量描述分析，以解决血管介入手术的操作学习难度大，手术医生培养周期长的问题。

本发明提供的手术模拟系统，可以从一个或多个上述手术模拟设备中获取手术操作数据，进行统计分析，以评估模拟血管介入手术的训练效果，及时发现手术操作中存在的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明第一实施例提供的手术模拟设备的结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的第一顺应腔的结构示意图；

图3是本发明第一实施例提供的血管模拟模块的结构示意图；

图4是本发明第一实施例提供的血管模拟模块的结构示意图；

图5是本发明第一实施例提供的支架输送装置的结构示意图；

图6是本发明第一实施例提供的感应手套的结构示意图。

其中，图3和图4完全相同，由于图中标号较多，故分成两幅图标号。

图中：1－手术模拟设备；10－血液循环模拟装置；100－第一管道；110－第二管道；112－输送孔；120－储液缸；130－脉动泵；140－滤器；150－第一顺应腔；152－空腔；154－阀门；160－第二顺应腔；170－压力阀；180－血管模拟模块；182－箱体；182a－流入口；182b－第一流出口；182c－第二流出口；184－压力调节器；185－液体参数测量器；186－血管模型；186a－第一血管模型；186b－第二血管模型；186c－第三血管模型；186d－第五血管模型；186e－第六血管模型；186f－第七血管模型；186g－第八血管模型；186h－第九血管模型；186i－第十血管模型；186j－第十一血管模型；186k－第十二血管模型；186l－第十三血管模型；187a－入液口；187b－第一出液口；187c－第二出液口；187d－第三出液口；187e－第四出液口；187f－第五出液口；187g－第六出液口；187h－第七出液口；187i－第八出液口；187j－第九出液口；188a－第一测量口；188b－第二测量口；188c－第三测量口；189a－第一接口；189b－第二接口；189c－第三接口；189d－第四接口；189e－第五接口；189f－第六接口；189g－第七接口；189h－第八接口；189i－第九接口；189j－第十接口；189k－第十一接口；20－支架输送装置；200－支架输送装置主体；201－导丝；202－导管；203－手柄；203a－固定端；203b－连接轴；203c－移动端；204－支架；210－数据采集模块；212－第一磁贴片；214－第二磁贴片；216－拉线位移传感器；218－感应手套；218a－手套主体；218b－压力采集盒；218c－压力传感器；30－控制装置；40－注意力采集装置；50－可视化装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

第一实施例：

参照图1，手术模拟设备1包括：血液循环模拟装置10、支架输送装置20以及与支架输送装置20连接的控制装置30。

血液循环模拟装置10包括第一管道100、第二管道110、储液缸120、脉动泵130、滤器140、顺应腔、压力阀170以及血管模拟模块180，在本实施例中顺应腔包括第一顺应腔150和第二顺应腔160。

储液缸120里存储有用于模拟血液的第一液体，第一液体可以是，但不限于本实施采用的红色35％丙三醇溶液。储液缸120通过第一管道100以及第二管道110与血管模拟模块180连通为一个环路，脉动泵130从储液缸120中抽取第一液体并输送至第一管道100，第一液体依次经第一管道100上的滤器140、第一顺应腔150流入血管模拟装置，经血管模拟装置流出，并依次经第二顺应腔160、压力阀170最终流回储液缸120，第一液体的流动过程用于模拟血液循环过程。

脉动泵130与控制装置30连接，脉动泵130根据控制装置30中预设的流量波形向第一管道100输送第一液体，其中，预设的流量波形可以是，但不限于本实施采用的真实血流脉动波形，控制装置30可以调节脉动泵130输出的第一液体的参数，包括但不限于流量、流速。

滤器140中设有滤纸，用于过滤第一液体中的杂质，当第一液体纯净度较高时，可以不设置滤器140。压力阀170用于调节整个环路内第一液体的压力大小，以模拟血液压力。可以理解，滤器140和压力阀170应设置于环路上，但其位置不限于本实施例中的指定的位置。

血管模拟模块180用于模拟与血管介入手术相关的目标血管，但血管不应孤立存在，第一管道100和第二管道110应分别模拟目标血管的前一段和后一段血管，但受到制作材料限制，第一管道100和第二管道110采用刚性管道，并不具备血管的顺应性，所以通过设置第一顺应腔150和第二顺应腔160，以使第一管道100和第二管道110模拟出血管的顺应性。可以理解，第一顺应腔150和第二顺应腔160应分别设置于第一管道100上和第二管道110上，但器位置不限于本实施例中的指定的位置。参照图2，以第一顺应腔150为例，第一顺应腔150包括圆柱形的空腔152，空腔152的顶部设有阀门154，用于控制空气进入或排出空腔152。第一液体流经空腔152时，在压力的作用下压缩空腔152内的空气，从而引起空腔152内液面的高低起伏，液面的高低起伏体现为第一管道100内的第一液体在不同时刻流量的波动性变化，即使第一管道100模拟出了血管的顺应性，顺应性可以通过进入空腔152内的空气的量进行调节。第二顺应腔160的作用是类似的。

血管模拟模块180包括箱体182、与箱体182连接的压力调节器184、设置于箱体182内的血管模型186。

箱体182用于容纳和保护血管模型186，同时还用于模拟血管模型186所处的外部环境。具体而言，箱体182内填充有第二液体，压力调节器184与箱体182连通，可以向箱体182内冲入或吸出气体，以调节箱体182内第二液体压力的大小，第二液体的压力施加于血管模型186上，用于模拟血管外壁受到的压力。第二液体可以是，但不限于本实施例采用的水。

血管模型186可以是，但不限于本实施采用的人体主动脉模型，其制作材料为与真实主动脉血管组织力学性能相似的硅胶材料，血管模型186根据病人的电子计算机断层扫描血管造影(Computed Tomography Angiography，简称CTA)图像，经3D打印技术和倒模工艺按和真实主动脉大小1：1的比例制作，使其在形态、尺寸、结构、力学属性方面都与该特定病人的主动脉高度一致。

可以理解，在本发明的其他实施例中，血管模型186可以是人体其他部位的血管模型，甚至是动物的血管模型，此时制作血管模型186的材料以及制作方法也应相应地调整。血管模型186的来源也不应局限于特定病人，不同病人的血管状况不同，应根据血管介入手术训练的目的制作相应的血管模型186。

箱体182上设置有流入口182a以及流出口，流入口182a与第一管道100一端连通，流出口与第二管道110一端连通。血管模型186上设置有入液口187a以及出液口，入液口187a与流入口182a连通，出液口与流出口连通，第一液体从第一管道100，经流入口182a、入液口187a流入血管模型186，并从血管模型186经出液口、流出口流入第二管道110。

进一步地，参照图3以及图4，流出口包括第一流出口182b以及第二流出口182c。血管模型186包括用于模拟升主动脉的第一血管模型186a、用于模拟主动脉弓的第二血管模型186b、用于模拟降主动脉的第三血管模型186c以及多个用于模拟主动脉分支的第四血管模型，第一血管模型186a、第二血管模型186b以及第三血管模型186c依次连通，多个第四血管模型具体为，与第二血管模型186b连通的：用于模拟头臂干动脉的第五血管模型186d、用于模拟左颈总动脉的第六血管模型186e、用于模拟左锁骨下动脉的第七血管模型186f以及与第三血管模型186c连通的：用于模拟腹腔干动脉的第八血管模型186g、用于模拟左肾动脉的第九血管模型186h、用于模拟右肾动脉的第十血管模型186i、用于模拟肠系膜上动脉的第十一血管模型186j、用于模拟左髂总动脉的第十二血管模型186k、用于模拟右髂总动脉的第十三血管模型186l。入液口187a设置于第一血管模型186a，出液口为多个，分别设置于多个第四血管模型，多个出液口具体为，设置于第五血管模型186d的第一出液口187b、设置于第六血管模型186e的第二出液口187c、设置于第七血管模型186f的第三出液口187d、设置于第八血管模型186g的第四出液口187e、设置于第九血管模型186h的第五出液口187f、设置于第十血管模型186i的第六出液口187g、设置于第十一血管模型186j的第七出液口187h、设置于第十二血管模型186k的第八出液口187i、设置于第十三血管模型186l的第九出液口187j。血管模型186还包括一个或多个测量口，具体为设置于第三血管模型186c的第一测量口188a，设置于第十二血管模型186k的第二测量口188b，设置于第十三血管模型186l的第三测量口188c。

血管模拟模块180还包括与控制装置30连接的液体参数测量器185，液体参数测量器185包括多个接口，每个接口内均设有流量传感器(图未示出)和压力传感器218c(图未示出)，用于测量第一液体流经该接口时的流量和压力，并将其作为第一液体的参数发送至控制装置30，控制装置30根据第一液体的参数的反馈，相应地调节脉动泵130输出的第一液体的参数，以模拟真实的血液环境。可以理解，液体参数测量器185可以采集的参数不应限于第一液体的流量和压力，其参数采集设备也不应限于流量传感器和压力传感器218c。多个接口具体为：

第一接口189a，通过软管(图未示出)分别与流入口182a和入液口187a连通，第一液体从流入口182a经第一接口189a流入入液口187a；

第二接口189b，通过软管分别与第一出液口187b和第一流出口182b连接，第一液体从第一出液口187b经第二接口189b流入第一流出口182b；

第三接口189c，通过软管分别与第二出液口187c和第一流出口182b连接，第一液体从第二出液口187c经第三接口189c流入第一流出口182b；

第四接口189d，通过软管分别与第三出液口187d和第一流出口182b连接，第一液体从第三出液口187d经第四接口189d流入第一流出口182b；

第五接口189e，通过软管分别与第四出液口187e和第一流出口182b连接，第一液体从第四出液口187e经第五接口189e流入第一流出口182b；

第六接口189f，通过软管分别与第五出液口187f和第一流出口182b连接，第一液体从第五出液口187f经第六接口189f流入第一流出口182b；

第七接口189g，通过软管分别与第六出液口187g和第二流出口182c连接，第一液体从第六出液口187g经第七接口189g流入第二流出口182c；

第八接口189h，通过软管分别与第七出液口187h和第二流出口182c连接，第一液体从第七出液口187h经第八接口189h流入第二流出口182c；

第九接口189i，通过软管分别与第一测量口188a和第二流出口182c连接，第一液体从第一测量口188a经第九接口189i流入第二流出口182c；

第十接口189j，通过软管分别与第二测量口188b和第二流出口182c连接，第一液体从第二测量口188b经第十接口189j流入第二流出口182c；

第十一接口189k，通过软管分别与第三测量口188c和第二流出口182c连接，第一液体从第三测量口188c经第十一接口189k流入第二流出口182c；

第八出液口187i和第九出液口187j未与接口连接，而是分别连接第一流出口182b和第二流出口182c。

可以理解，测量口的数量和位置、接口的数量和连接方式均应根据需求确定，不应受到本实施例的限制。

综上所述，血液循环模拟装置10利用血管模型186模拟血管，利用第一液体模拟血液，利用充满第一液体的环路模拟血液循环系统，第一液体的的参数可以通过脉动泵130、压力阀170、顺应腔进行调节，以模拟血液的动力学特征，同时箱体182还可以模拟血管所处的外部环境，从而达到了对血管介入手术环境的精确模拟。在上述血液循环模拟装置10中进行血管介入手术训练，训练价值较高。

参照图5，支架输送装置20包括支架输送装置主体200以及与支架输送装置主体200连接的数据采集模块210。

支架输送装置主体200包括导丝201、导管202以及手柄203，导管202第一端设置有支架204。其中导丝201用于引导导管202移动，导管202用于输送支架204，手柄203用于释放支架204。手柄203包括固定端203a、连接轴203b以及移动端203c，连接轴203b与固定端203a固定连接，移动端203c套设在连接轴203b上并可沿连接轴203b轴向滑动。

模拟血管介入手术的过程为：导丝201穿过手柄203，通过第二管道110上开设的输送孔112伸入血管模型186内，在血管模型186内移动，直至导丝201的第一端抵达第一预设位置。导管202为中空管道，套设在导丝201上，沿导丝201移动，直至导管202的第一端抵达第二预设位置。其中，第二预设位置为要释放支架204的血管病变位置，第一预设位置沿血管方向稍微超过血管病变位置。由于支架204设置在导管202的第一端内，所以此时支架204被输送到第二预设位置。导管202与第一端相对的第二端与手柄203的移动端203c连接，沿连接轴203b向后拉动移动端203c，导管202也随之沿导丝201后退，使支架204被释放到血管的第二预设位置。支架204释放后，依次从血管模型186中抽出导管202和导丝201。

数据采集模块210包括：设置于导丝201的第一端的第一传感器、设置于导管202的第一端的第二传感器以及设置于手柄203的第三传感器，分别与控制装置30连接。其中第一传感器和第二传感器共用NDI公司(Northern Digital Inc.)的NDI Aurora电磁跟踪系统。NDI Aurora电磁跟踪系统包括磁场源(图未示出)、第一磁贴片212、第二磁贴片214以及贴片探测器(图未示出)。其中磁场源用于产生磁场，第一磁贴片212、第二磁贴片214以及贴片探测器均位于该磁场内。第一磁贴片212设置于导丝201的第一端，贴片探测器根据第一磁贴片212跟踪定位导丝201的第一端，并采集导丝201的第一端在模拟手术过程中的第一运动数据，第一运动数据可以是，但不限于本实施例采用的位置和速度，第二磁贴片214设置于导管202的第一端，贴片探测器根据第一磁贴片212跟踪定位导管202的第一端，并采集导管202在模拟手术过程中的第二运动数据，第二运动数据可以是，但不限于本实施例采用的位置和速度。贴片探测器才采集到第一运动数据和第二运动数据后，将其发送至控制装置30。第三传感器为拉线位移传感器216，分别与手柄203的固定端203a和移动端203c连接，当固定端203a和移动端203c相对移动时，拉线位移传感器216记录其移动数据，即第三运动数据，第三运动数据可以是，但不限于本实施例采用的位移和速度。拉线位移传感器216采集到第三运动数据后，将其发送至控制装置30。上述第一传感器、第二传感器、第三传感器也可以是能采集运动数据的其他传感器，例如第三传感器还可以使光电式位移传感器、电阻式位移传感器。

可以理解，本实施例采用的支架输送装置主体200不应作为对支架输送装置主体200的结构限制，在本发明的其他实施例中，支架输送装置主体200可以是其他结构，在支架输送装置主体200为其他结构时，数据采集模块210中传感器的设置也应相应地调整。

参照图6，数据采集模块210还包括感应手套218。感应手套218包括手套主体218a以及与手套主体218a连接的压力采集盒218b。手套主体218a的五个指尖处分别设有压力传感器218c，在模拟血管介入手术的过程中，术者将手套主体218a穿戴在手上，以采集手术过程中手部的压力数据。五个压力传感器218c均与压力采集盒218b连接，并将采集到的压力数据发送到压力采集盒218b。压力采集盒218b与控制装置30连接，将压力数据进一步发送至控制装置30。可以理解，压力传感器218c的个数和位置不应被本实施例所限定，压力传感器218c也可以直接通过有线或无线的方式与控制装置30连接，不一定要使用本实施例中的压力采集盒218b。压力数据是对术者操作手感的一种量化方式，可以表征手术过程中术者手部各部分在不同时刻对支架输送装置主体200施加压力的大小，有利于新医生进行学习掌握。例如，可以事先使用本实施例提供的模拟手术装置采集专家在血管介入手术不同阶段的压力数据，当新医生使用本实施例提供的模拟手术装置进行血管介入手术模拟时，采集其在手术不同阶段的压力数据与专家数据对比，以评估其在手术过程中的操作手感是否合适。

手术模拟设备1还包括注意力采集装置40，注意力采集装置40包括，但不限于本实施例采用的脑电采集装置，例如注意力采集装置40还可以包括眼电采集装置。脑电采集装置使用目前常用的10－20系统采集脑电波，经滤波器过滤出其中的α脑电波并基于α脑电波获得注意力数据，包括但不限于，采集时间以及α脑电波的振幅和能量。注意力采集装置40与控制装置30连接，将获得的注意力数据发送至控制装置30。研究表明，α脑电波的振幅和能量能够表征注意力，注意力集中时α脑电波的振幅降低，波形幅度变化较小，能量较小，当注意力丧失，α脑电波的振幅变化幅度大且能量增加。血管介入手术过程中，某些特定时刻，例如支架204释放过程，要求术者必须集中精神。注意力数据可以量化术者的注意力，记录术者在手术过程中所关注的重点，对于培养新医生有重要意义。例如，可以事先使用本实施例提供的模拟手术装置采集专家在血管介入手术不同阶段的注意力数据，当新医生使用本实施例提供的模拟手术装置进行血管介入手术模拟时，采集其在手术不同阶段的注意力数据与专家数据对比，以评估其在手术过程中的注意力分布是否合理。

手术模拟设备1还包括与控制装置30连接的可视化装置50，可视化装置50可以为显示器。控制装置30基于病人的CTA图像经图像分割重建出当前病人的三维主动脉模型，将三维模型的空间位置调整至与病人手术过程中平躺时相同的位置，然后三维模型再经投影得二维平面图像，二维图像再经灰度变换处理，模拟出实际临床手术中的数字剪影血管造影(DigitalSubtractionAngiography，简称DSA)图像。可视化装置50用于显示上述三维模型和DSA图像，控制装置30根据实时获取的第一运动数据和第二运动数据，并控制可视化装置50在其显示的DSA图像中同时显示导丝201第一端和导管202第一端的位置以及运动情况，便于术者直观观察手术操作场景。可以理解，可视化装置50还可以显示其他与手术模拟设备1相关的内容，包括但不限于控制装置30中用于控制脉动泵130的预设的流量波形，由液体参数测量器185获得的第一液体的参数，由感应手套218获得的压力数据，由注意力采集装置40获得的注意力数据。

控制装置30是一种终端设备，例如计算机，用于从血液循环模拟装置10中获取第一液体的参数，从数据采集模块210中获取第一运动数据、第二运动数据、第三运动数据以及压力数据，从注意力采集装置40中获取注意力数据。控制装置30存储上述数据，并可基于上述数据定量评估血液循环模拟装置10的仿真情况以及手术操作情况。

综上所述，数据采集模块210、注意力采集装置40可以采集手术操作数据以及注意力数据，以量化描述手术过程，这些量化数据有助于新医生训练和学习血管介入手术，同时手术模拟设备1还包括可视化装置50，实时显示手术操作结果，便于术者观察手术操作结果，完全模拟真实手术场景。

总之，本实施例提供的手术模拟设备1，解决了血管介入手术操作不易量化，过于依赖医生经验的问题，有利于新医生的培养。同时，手术模拟设备1还提供了一种手术训练平台，可以基于此平台培训血管介入手术医生，有助于血管介入手术的推广。另外，本实施例提供的手术模拟设备1还可以作为支架测试平台，新开发的支架可以在手术模拟设备1中测试其效果，再用于临床治疗，缩短了新支架的开发周期，也避免了临床试验所带来的风险。

第二实施例：

手术模拟系统包括数据服务器以及与数据服务器连接的一个或者多个第一实施例提供的手术模拟设备1，手术模拟设备1采集到的手术操作数据、注意力数据等手术过程相关数据发送到数据服务器汇总存储。数据服务器上可以设置手术数据库，用于存储上述手术相关数据并基于手术相关数据建立手术训练标准模型。例如，邀请多位血管介入手术专家使用该手术模拟设备1进行血管介入手术，采集其手术操作数据和注意力数据。其中手术操作数据取平均值，注意力数据则统计其在手术不同阶段的分布情况，确定注意力明显提升的对应手术环节，这样就建立起一个包括手术操作数据和注意力数据的标准模型，通过使用该标准模型，可以对使用手术模拟设备1进行血管介入手术训练的新医生提供指导意见，使其规范自身的操作，加快对血管介入手术的学习过程。可以理解，数据服务器的数量可以是一台或者多台，也不一定与物理服务器严格对应，例如可以是云服务器。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种手术模拟设备，其特征在于，包括：血液循环模拟装置、支架输送装置以及与所述支架输送装置连接的控制装置；

所述血液循环模拟装置用于模拟血管以及模拟所述血管内的血液动力学特征；

所述支架输送装置包括：支架输送装置主体以及与所述支架输送装置主体连接的数据采集模块；

所述支架输送装置主体用于与所述血液循环模拟装置配合，以模拟血管介入手术过程；

所述数据采集模块用于采集所述血管介入手术过程中的手术操作数据；

所述控制装置用于从所述数据采集模块获取所述手术操作数据，并将所述手术操作数据进行存储；

其中，所述血液循环模拟装置包括：第一管道、第二管道、储液缸、脉动泵、顺应腔、压力阀以及血管模拟模块；

所述储液缸通过所述第一管道以及所述第二管道与所述血管模拟模块连通；

所述第一管道中设置与所述控制装置连接的所述脉动泵，用于将所述储液缸存储的第一液体以预设的流量波形输送至所述第一管道，所述第一液体经过所述血管模拟模块后经所述第二管道流入所述储液缸；

所述第一管道以及所述第二管道为刚性管道，所述第一管道和/或所述第二管道中设置所述顺应腔，用于调节所述第一液体在所述第一管道和/或所述第二管道中不同时刻的流量，以模拟所述第一管道和/或所述第二管道的顺应性；

所述第一管道或所述第二管道中设置所述压力阀，用于调节所述第一管道、所述第二管道以及所述血管模拟模块内第一液体压力的大小；

所述血管模拟模块包括：箱体、与所述箱体连接的压力调节器以及设置于所述箱体内的血管模型；

所述箱体内填充有第二液体，所述压力调节器用于调节所述箱体内第二液体压力的大小；

所述血管模型上设置有入液口以及出液口，用于模拟人体主动脉，所述入液口与所述第一管道的一端连通，所述出液口与所述第二管道的一端连通，所述第一液体通过所述入液口从所述第一管道流入所述血管模型，并通过所述出液口从所述血管模型流入所述第二管道；

所述血管模型包括用于模拟升主动脉的第一血管模型、用于模拟主动脉弓的第二血管模型、用于模拟降主动脉的第三血管模型以及多个用于模拟主动脉分支的第四血管模型，所述第一血管模型、所述第二血管模型以及所述第三血管模型依次连通，多个所述第四血管模型设置于所述第二血管模型以及所述第三血管模型，所述入液口设置于所述第一血管模型，所述出液口为多个，分别设置于多个所述第四血管模型；

所述血管模拟模块还包括：与所述控制装置连接的液体参数测量器，所述血管模型还包括一个或多个测量口，所述液体参数测量器设置于所述入液口、所述出液口以及所述测量口，用于测量所述入液口、所述出液口以及所述测量口位置的所述第一液体的参数，并将所述第一液体的参数发送至所述控制装置；

所述支架输送装置主体包括：导丝、导管以及手柄；

所述导丝穿过所述手柄，用于伸入所述血液循环模拟装置，并使所述导丝的第一端停留在第一预设位置；

所述导管套设于所述导丝，用于沿所述导丝移动，并将设置于所述导管的第一端的支架输送至第二预设位置；

所述手柄包括固定端以及移动端，所述移动端与所述固定端可活动地连接，所述导管的与第一端相对的第二端与所述移动端连接，所述移动端用于在所述支架被输送至所述第二预设位置时，相对于所述固定端移动以释放所述支架；

所述数据采集模块包括：设置于所述导丝的第一端的第一传感器、设置于所述导管的第一端的第二传感器以及设置于所述手柄的第三传感器，所述第一传感器、所述第二传感器以及所述第三传感器均与所述控制装置连接；

所述第一传感器用于采集所述导丝的第一端伸入以及抽出所述血液循环模拟装置过程中的第一运动数据；

所述第二传感器用于采集所述导管的第一端沿所述导丝伸入以及抽出所述血液循环模拟装置过程中的第二运动数据；

所述第三传感器用于采集所述固定端与所述移动端相对运动的第三运动数据；

所述手术模拟设备还包括：与所述控制装置连接的可视化装置，所述可视化装置用于在所述控制装置的控制下，基于所述手术操作数据显示所述血管介入手术过程的操作场景。

2.根据权利要求1所述的手术模拟设备，其特征在于，所述数据采集模块还包括：与所述控制装置连接的感应手套，所述感应手套包括手套主体，所述手套主体内设置有压力传感器，用于采集所述血管介入手术过程中术者手部的压力数据。

3.根据权利要求1所述的手术模拟设备，其特征在于，所述手术模拟设备还包括：与所述控制装置连接的注意力采集装置；

所述注意力采集装置包括脑电采集装置，用于采集所述血管介入手术过程中术者的α脑电波并基于所述α脑电波生成注意力数据，所述控制装置还用于获取所述注意力数据。

4.一种手术模拟系统，其特征在于，包括：数据服务器以及与所述数据服务器连接的一个或者多个如权利要求1-3任一项所述的手术模拟设备，所述数据服务器用于获取一个或多个所述手术模拟设备获取的手术操作数据，并将所述手术操作数据进行存储。

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