CN107610574B - 一种模拟仿真穿刺类手术的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟仿真穿刺类手术的装置及方法，包括仿真器械组件、操作杆、控制电路板和上位机，仿真器械组件通过音频插头插入操作杆的音频插座进行连接，操作杆与控制电路板通过导线进行连接，控制电路板集成有数据处理系统，数据处理系统，用于采集仿真器械生成的开关量和阻值，并将开关量和阻值转化成数据包，控制电路板通过数据线连接有上位机，上位机集成有交互系统，交互系统，用于对数据包进行解析处理，并以图像和声音的形式将3D场景中虚拟手术器械组件的状态与现实器械的状态相协调后展现给用户；通过仿真穿刺类手术器械配合多个电路板和软件系统对穿刺手术场景进行模拟，达到节省成本，高效真实的模拟穿刺类手术等医疗场景的目的。

Description

一种模拟仿真穿刺类手术的装置及方法
技术领域
本发明涉及医疗模拟教学领域，具体涉及一种模拟仿真穿刺类手术的装置及方法。
背景技术
现有技术是手术对象提供穿刺位置和穿刺深度，使用真实器械进行手术操作，如穿刺训练模块、人体模型等。
使用训练模块练习的缺点：使用真实器械，无法得到抽拉量以及识别刺入器械；不能结合力反馈系统，从而无法提供穿刺时真实的手感；受模型限制模拟的病历单一，无法锻炼学习者的应变能力；模型造价高、易损耗，造成了严重的资源浪费；由于是单一的模块，故不能给操作者提供视觉上的真实感受。
使用人体模型练习的缺点：其缺点和使用训练模块基本相同，只是在视觉上更加真实，但提高其真实性付出的代价是很高的，往往一个人体模型只有极少数部位可以操作，资源浪费十分严重。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种模拟仿真穿刺类手术的装置及方法，以达到节省成本，高效真实的模拟穿刺类手术等医疗场景的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种模拟仿真穿刺类手术的装置，包括仿真手术器械组件、操作杆、控制电路板和上位机，所述仿真手术器械组件包括：胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针，所述胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针均包含有音频插头和焊接有识别电阻的音频头电路板,所述音频头电路板，用于生成开关量和阻值，所述胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针均通过音频插头插入操作杆的音频插座进行连接，所述操作杆与所述控制电路板通过导线进行连接，所述控制电路板集成有数据处理系统，所述数据处理系统，用于采集开关量和阻值，并将开关量和阻值转化成数据包，所述控制电路板通过数据线连接有上位机，所述上位机集成有上位机交互系统，所述上位机交互系统，用于对数据包进行解析和处理，并以图像和声音的形式将3D场景中虚拟手术器械组件的状态与现实器械的状态相协调后展现给用户。
作为优选的，所述常规注射器还包含有：插头后套、针筒前头、弹簧触点、电子尺电路板、电子尺、针筒外套和针筒推杆盖，所述音频插头的末端套接有插头后套，所述音频插头的末端与音频头电路板焊接，所述音频头电路板连接有弹簧触点，所述弹簧触点与所述电子尺电路板的一端焊接，所述电子尺电路板的另一端与电子尺焊接，所述电子尺内接在针筒外套里，所述电子尺的末端设置有电子尺推杆，所述电子尺推杆的末端连接有针筒推杆盖，所述音频插头、插头后套、音频头电路板、弹簧触点以及电子尺电路板均固定在针筒前头内，所述针筒前头内接在针筒外套上。
作为优选的，所述控制电路板包含有：开关量信号采集端口、USB接口以及电源接口，所述开关量采集端口，用于采集开关量和阻值数据；所述USB接口，用于通过数据线连接上位机；所述电源接口，用于连接外部电源。
作为优选的，所述仿真器械组件中，不同的仿真器械接入的阻值不同。
一种模拟仿真穿刺类手术的方法，包括：用户进入系统并通过界面控制上位机交互系统进入场景；上位机交互系统判断当前场景是否为训练场景；如果不是训练场景则结束程序；如果是训练场景则根据当前场景匹配相关的仿真器械，人工手动将相关仿真器械插入操纵杆；相关仿真器械插入操纵杆时自动接通操纵杆与控制电路板之间的电路；控制电路板采集仿真器械生成的开关量和阻值，并转换成数据包的形式传输至上位机；上位机交互系统解析数据包信息，并判断当前仿真器械是否为当前训练场景匹配的仿真器械，如果不是系统则语音提示“器械插入错误，请重新插入”，同时程序返回上一层等待仿真器械插入；如果是则继续读取仿真器械的相关参数，并分析控制电路板传输来的数据包；系统根据仿真器械的相关参数和数据包信息调整显示器虚拟场景中的手术器械状态；系统以界面的形式将手术器械的状态反馈给客户。
作为优选的，所述仿真器械提供的信号有接入信号、识别信号以及抽拉量识别信号，所述接入信号为仿真器械插入操纵杆时导通控制电路板与操纵杆连接电路的信号；所述识别信号为仿真器械内部通过不同阻值识别不同器械的信号；所述抽拉量识别信号为仿真器械阻值变化的信号。
本发明具有如下优点：
(1).本发明通过多个仿真器械全方位的模拟穿刺手术场景，提高效率，降低训练成本。
(2).本发明通过多个电路板和程序对数据进行采集和分析，使模拟训练更准确真实。
(3).本发明通过上位机将手术器械的状态以界面的形式展现给客户，更加直观真实。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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。
图1为本发明实施例公开的模拟仿真穿刺类手术装置的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的常规注射器结构分解图；
图3为本发明实施例公开的上位机交互系统工作流程图。
具体实施方式
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。
本发明提供了一种模拟仿真穿刺类手术的装置及方法，其工作原理是通过仿真穿刺类手术器械配合多个电路板和软件系统对穿刺手术场景进行模拟，达到节省成本，高效真实的模拟穿刺类手术等医疗场景的目的。
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，一种模拟仿真穿刺类手术的装置，包括仿真手术器械组件、操作杆、控制电路板和上位机，所述仿真手术器械组件包括：胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针，所述胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针均包含有音频插头1和焊接有识别电阻的音频头电路板4,所述音频头电路板4，用于生成开关量和阻值，所述胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针均通过音频插头插入操作杆的音频插座进行连接，所述操作杆与所述控制电路板通过导线进行连接，所述控制电路板集成有数据处理系统，所述数据处理系统，用于采集开关量和阻值，并将开关量和阻值转化成数据包，所述控制电路板通过数据线连接有上位机，所述上位机集成有上位机交互系统，所述上位机交互系统，用于对数据包进行解析和处理，并以图像和声音的形式将3D场景中虚拟手术器械组件的状态与现实器械的状态相协调后展现给用户。
其中，所述常规注射器还包含有：插头后套2、针筒前头3、弹簧触点5、电子尺电路板6、电子尺7、针筒外套8和针筒推杆盖9，所述音频插头1的末端套接有插头后套2，所述音频插头1的末端与音频头电路板4焊接，所述音频头电路板4连接有弹簧触点5，所述弹簧触点5与所述电子尺电路板6的一端焊接，所述电子尺电路板6的另一端与电子尺7焊接，所述电子尺7内接在针筒外套8里，所述电子尺7的末端设置有电子尺推杆，所述电子尺推杆的末端连接有针筒推杆盖9，所述音频插头1、插头后套2、音频头电路板4、弹簧触点5以及电子尺电路板6均固定在针筒前头3内，所述针筒前头3内接在针筒外套8上。
其中，所述控制电路板包含有：开关量信号采集端口、USB接口以及电源接口，所述开关量采集端口，用于采集开关量和阻值数据；所述USB接口，用于通过数据线连接上位机；所述电源接口，用于连接外部电源。
其中，所述仿真器械组件中，不同的仿真器械接入的阻值不同。
如图3所示，一种模拟仿真穿刺类手术的方法，包括：用户进入系统并通过界面控制上位机交互系统进入场景；上位机交互系统判断当前场景是否为训练场景；如果不是训练场景则结束程序；如果是训练场景则根据当前场景匹配相关的仿真器械，人工手动将相关仿真器械插入操纵杆；相关仿真器械插入操纵杆时自动接通操纵杆与控制电路板之间的电路；控制电路板采集仿真器械生成的开关量和阻值，并转换成数据包的形式传输至上位机；上位机交互系统解析数据包信息，并判断当前仿真器械是否为当前训练场景匹配的仿真器械，如果不是系统则语音提示“器械插入错误，请重新插入”，同时程序返回上一层等待仿真器械插入；如果是则继续读取仿真器械的相关参数，并分析控制电路板传输来的数据包；系统根据仿真器械的相关参数和数据包信息调整显示器虚拟场景中的手术器械状态；系统以界面的形式将手术器械的状态反馈给客户。
其中，所述仿真器械提供的信号有接入信号、识别信号以及抽拉量识别信号，所述接入信号为仿真器械插入操纵杆时导通控制电路板与操纵杆连接电路的信号；所述识别信号为仿真器械内部通过不同阻值识别不同器械的信号；所述抽拉量识别信号为仿真器械阻值变化的信号。
以上所述的仅是本发明所公开的一种模拟仿真穿刺类手术的装置及方法的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种模拟仿真穿刺类手术的装置，其特征在于，包括仿真手术器械组件、操作杆、控制电路板和上位机，所述仿真手术器械组件包括：胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针，所述胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针均包含有音频插头和焊接有识别电阻的音频头电路板 ,所述音频头电路板，用于生成开关量和阻值，所述胸穿针、常规注射器、骨穿针和腰穿针均通过音频插头插入操作杆的音频插座进行连接，所述操作杆与所述控制电路板通过导线进行连接，所述控制电路板集成有数据处理系统，所述数据处理系统，用于采集开关量和
阻值，并将开关量和阻值转化成数据包，所述控制电路板通过数据线连接有上位机，所述上位机集成有上位机交互系统，所述上位机交互系统，用于对数据包进行解析和处理，并以图像和声音的形式将3D场景中虚拟手术器械组件的状态与现实器械的状态相协调后展现给用户；
所述常规注射器还包含有：插头后套、针筒前头、弹簧触点、电子尺电路板、电子尺、针筒外套和针筒推杆盖，所述音频插头的末端套接有插头后套，所述音频插头的末端与音频头电路板焊接，所述音频头电路板连接有弹簧触点，所述弹簧触点与所述电子尺电路板的一端焊接，所述电子尺电路板的另一端与电子尺焊接，所述电子尺内接在针筒外套里，所述电子尺的末端设置有电子尺推杆，所述电子尺推杆的末端连接有针筒推杆盖，所述音频插头、插头后套、音频头电路板、弹簧触点以及电子尺电路板均固定在针筒前头内，所述针筒前头内接在针筒外套上；
所述仿真器械组件中，不同的仿真器械接入的阻值不同。
2.根据权利要求1所述的模拟仿真穿刺类手术的装置，其特征在于，所述控制电路板包含有：开关量信号采集端口、USB接口以及电源接口，所述开关量采集端口，用于采集开关量和阻值数据；所述USB接口，用于通过数据线连接上位机；所述电源接口，用于连接外部电源。
3.一种模拟仿真穿刺类手术的方法，其特征在于，包括：用户进入系统并通过界面控制上位机交互系统进入场景；上位机交互系统判断当前场景是否为训练场景；如果不是训练场景则结束程序；如果是训练场景则根据当前场景匹配相关的仿真器械，人工手动将相关仿真器械插入操纵杆；相关仿真器械插入操纵杆时自动接通操纵杆与控制电路板之间的电路；控制电路板采集仿真器械生成的开关量和阻值，并转换成数据包的形式传输至上位机；上位机交互系统解析数据包信息，并判断当前仿真器械是否为当前训练场景匹配的仿真器械，如果不是系统则语音提示“器械插入错误，请重新插入”，同时程序返回上一层等待仿真器械插入；如果是则继续读取仿真器械的相关参数，并分析控制电路板传输来的数据包；系统根据仿真器械的相关参数和数据包信息调整显示器虚拟场景中的手术器械状态；系统以界面的形式将手术器械的状态反馈给客户。
4.根据权利要求3所述的模拟仿真穿刺类手术的方法，其特征在于，所述仿真器械提供的信号有接入信号、识别信号以及抽拉量识别信号，所述接入信号为仿真器械插入操纵杆时导通控制电路板与操纵杆连接电路的信号；所述识别信号为仿真器械内部通过不同阻值识别不同器械的信号；所述抽拉量识别信号为仿真器械阻值变化的信号。
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